авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Уахит калижанович интенсификация технологических процессов приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 631.363.636.(043.3) САБИЕВ Уахит Калижанович ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ В УСЛОВИЯХ СЕЛьСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность 05.20.01 – «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Барнаул – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А.Столыпина»

Научный консультант: Федоренко Иван Ярославович, доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграр ный университет»)

Официальные оппоненты: Новоселов Александр Леонидович, доктор техниче ских наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Алтайский го сударственный технический университет им. И. И.

Ползунова») Сергеев Николай Степанович, доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Челябинская госу дарственная агроинженерная академия») Фоминых Александр Васильевич, доктор техниче ских наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Курганская сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева»)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 29 марта 2012 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.004.02 в ФГБОУ ВПО «Алтайский государствен ный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 656038, РФ, Ал тайский край, г. Барнаул, пр. Ленина,46, тел/ факс (3852) 36-71-29, http: www.altstu.ru;

ntsc@ desert.secna.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертаци онного совета Д 212.004.02.

Автореферат разослан «22»февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.004.02, доктор технических наук, профессор Л.В.Куликова Актуальность работы. Национальный проект России в области сельского хозяйства предусматривает интенсивное развитие животноводства.

В общем процессе производства продукции животноводства на долю кормов приходится более половины затрат.

Научными исследованиями и практикой доказано, что от качества комби кормов во многом зависит повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы. Скармливание зернофуража в виде дерти малоэффективно и экономически необоснованно. Простые кормовые смеси из нескольких видов зернофуража, сбалансированные по составу, дают значительно больший эффект, чем простая дерть, приготовленная из одной культуры.

Полноценные комбикорма, сбалансированные по основным элементам пита ния, микроэлементам и витаминам, оказываются на 25 – 30 % эффективнее обыч ных зерновых кормов. Фуражное зерно можно переработать в комбикорма, раз вивая собственное комбикормовое производство непосредственно в хозяйствах.

Это позволяет сокращать издержки на закупку сырья, его транспортировку, более рационально использовать зернофураж, дорогостоящие БВД и непрерывно обес печивать коллективные, крестьянские (фермерские) хозяйства собственными комбикормами. Поэтому производство комбикормов непосредственно в местах потребления становится условием рентабельного ведения отрасли животноводст ва.

В то же время анализ исследований и практика показывают, что производст во комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий на более качест венном уровне не представляется возможным из-за низкого качества выполнения обязательных типовых процессов обработки сырья (очистка, измельчение, дози рование, смешивание), которые и определяют технологическую эффективность всего производства комбикормов. Кроме того, в настоящее время отсутствуют эффективные технологии и технические средства, интенсифицирующие процесс приготовления концентрированных кормов к скармливанию животным в услови ях сельскохозяйственных предприятий.

На основании изложенного можно констатировать, что улучшение технико экономических показателей кормоприготовительной техники на основе вибраци онного и ударного воздействия на кормовые материалы и создание новых техно логических процессов и рабочих органов интенсифицирующего действия являет ся актуальной проблемой в области механизации приготовления кормов, имею щей важное народнохозяйственное значение.

Проблемность ситуации заключается в том, что, с одной стороны, в условиях сельскохозяйственных предприятий необходимо заниматься приготовлением комбикормов непосредственно на местах потребления с возможностью рацио нального использования собственного зернового сырья и покупных БВД с целью снижения себестоимости, энергоемкости и повышения качества приготовляемого комбикорма, с другой стороны, существующие знания о взаимосвязи и законо мерностях функционирования отдельных операций технологических процессов приготовления комбикормов, имеющаяся техническая база не позволяют достичь перечисленных показателей эффективности процесса, характерных для крупных комбикормовых предприятий. Выход из этой ситуации видится в существенной интенсификации основных технологических процессов приготовления комби кормов в условиях сельскохозяйственных предприятий.

Научная гипотеза. Повышение эффективности процессов приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий может быть достиг нуто на основе использования вибрационного и ударного воздействия на сыпучие кормовые материалы путем создания новых рабочих органов интенсифицирую щего действия, осуществляющих сепарацию (очистку), измельчение, дозирование и смешивание компонентов комбикормов.



Выявление закономерностей и зависимостей, характеризующих выше ука занные процессы, позволит обосновать параметры технологических процессов и технических средств, обеспечивающих существенное повышение качества приго товляемых комбикормов и значительное снижение энергоемкости их производст ва.

Диссертация выполнена в соответствии с Федеральной программой по науч ному обеспечению АПК РФ «Разработать перспективную систему технологий и машин для производства продукции растениеводства и животноводства на пери од до 2015 г.» (шифр программы 01.02), а также в соответствии с тематическим планом НИР ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина.

Цель исследований. Повышение эффективности приготовления сыпучих кормовых смесей в животноводстве путем обоснования и создания перспектив ных рабочих органов кормоприготовительных машин интенсифицирующего дей ствия при производстве комбикормов в условиях сельскохозяйственных предпри ятий.

Объект исследований. Прогрессивные технологические процессы приго товления сыпучих комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий.

Предмет исследований. Закономерности, условия и режимы осуществления технологического процесса перспективными рабочими органами кормопригото вительных машин интенсифицирующего действия для сепарации (очистки), из мельчения, дозирования и смешивания компонентов комбикормов.

Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлись использование системного подхода, математической статистики, вычис лительного эксперимента. Теоретические исследования выполняли с использова нием положений, законов и методов классической механики, математики, мате матического моделирования. Предложенные кормоприготовительные машины интенсифицирующего действия (для сепарации, измельчения, дозирования и смешивания) исследовали в лабораторных и производственных условиях в соот ветствии с действующими ГОСТами, ОСТами и разработанными частными мето диками. Обработку экспериментальных данных проводили методами математи ческой статистики с использованием программных продуктов Statistica, MathCAD, Excel. При изучении сложных процессов вибрационной обработки сы пучих кормов, протекание которых зависит от большого числа факторов, исполь зовались методы планирования многофакторных экспериментов. Достоверность положений работы подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также показателями производственных ис пытаний.

Научную новизну представляют:

– математическая модель повышения эффективности кормоприготовитель ных машин интенсифицирующего действия;

– закономерности и зависимости по обоснованию рациональных режимов работы и оптимальных конструктивно-технологических параметров рабочих ор ганов кормоприготовительных машин (сепарации, измельчения, дозирования и смешивания), обеспечивающих существенное повышение качества приготовляе мых комбикормов и значительное снижение энергоемкости их производства.

– математические модели процессов сепарации зерна, измельчения, дозиро вания и смешивания;

– закономерности изменения эффективных коэффициентов трения между обрабатываемым материалом и шероховатой вибрирующей поверхностью;

– математическое описание эффекта управляемого (по требуемому направ лению) хрупкого разрушения зерновок при защемленном ударе лезвием в из мельчителе ударного принципа действия.

Новизна технических решений подтверждена 16 авторскими свидетельства ми на изобретения и патентами.

Практическая значимость работы. Разработана методика расчета эффек тивности функционирования кормоприготовительных машин, учитывающих при готовление комбикормов непосредственно в условиях сельскохозяйственных предприятий из сырья собственного производства и покупных добавок.

Обоснованы рациональные конструктивно-технологические параметры ра бочих органов кормоприготовительных машин: (плоских решет с продолговаты ми отверстиями, расположенными под углом, интенсифицирующие процесс се парации зерна);

ударного измельчителя с новыми измельчающими элементами, использующие эффект защемленного удара по зерновке лезвием (при измельче нии зернофуража);

вибродозатора, рабочий орган (лоток) которого совершает продольные колебания по негармоническому закону, при которых движение час тиц корма происходит с постоянной средней скоростью, что является технологи ческой основой для получения малой погрешности дозирования при кормоприго товлении;

вибросмесителя с перемешивающими элементами конической формы,при этом выявлена взаимосвязь их размеров с производительностью, энергоем костью и качеством выполнения технологических процессов.

Рекомендации по созданию и применению рабочих органов кормопригото вительных машин, их конструктивно-технические схемы предлагаются для ши рокого внедрения в практику кормоприготовления.

Результаты исследований могут быть использованы проектными института ми, КБ, сельхозтоваропроизводителями, учебными заведениями при проектиро вании и эксплуатации машин по производству комбикормов, а также при подго товке специалистов для агропромышленного комплекса.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты науч но-исследовательской работы рекомендованы Министерством сельского хозяйст ва и продовольствия Омской области к внедрению сельскохозяйственными пред приятиями области. Разработаны исходные технические требования на измельчи тели, дозаторы, смесители и рекомендации по серийному производству решет с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси ре шета на предприятии «Омскхлебопродукт-сита». Решета с продолговатыми от верстиями, расположенными под углом к продольной оси, внедрены в ОАО « Учхоз № 1» Омского района Омской области.

Опытный образец измельчителя прошел производственную проверку в ЗАО «Оглухинское» Крутинского района и в КФХ «Виктория» Кормиловского района Омской области. Вибрационный смеситель с перемешивающими элементами ко нической формы внедрен в ОПХ им. Фрунзе Тарского района Омской области.

Разработанная конструкция вибродозатора сыпучих кормов прошла производст венную проверку в качестве дозирующего устройства мобильного кормораздат чика для нормированной раздачи концентрированных кормов и внедрена на мо лочном комплексе учебного хозяйства № 2 Омского СХИ ( ныне ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П. А. Столыпина). Рабочие чертежи и методика проектирования виб родозатора сыпучих кормов приняты к внедрению опытным проектно конструкторским бюро НИИСХ Северного Зауралья (г. Тюмень) и Алтайским научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом животно водства (г. Барнаул).

Рабочие чертежи и рекомендации заложены в фонды Омского и Челябинско го ЦНТИ. По запросам организаций рассылаются чертежи:

– решет с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом к про дольной оси, которые интенсифицируют процесс сепарации (очистки) зерна;

– ударного измельчителя с новыми измельчающими элементами, исполь зующие эффект защемленного удара по зерновке лезвием при измельчении зер новых культур;

– вибрационного дозатора как самостоятельной машины в поточных линиях кормоцехов по приготовлению комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий;

– вибрационного смесителя с перемешивающими элементами конической формы;

– вибрационного дозатора в качестве дозирующего устройства мобильного кормораздатчика для нормированной раздачи концентрированных кормов.

Результаты исследований нашли отражение в опубликованных монографиях, учебных пособиях с грифом МСХ РФ и УМО по агроинженерным специально стям.

Лабораторные установки для изучения рабочих органов интенсифицирую щего действия используются в учебном процессе при проведении практических и лабораторных занятий, выполнении выпускных квалификационных работ, освое нии дисциплин «Механизация и технология животноводства», «Машины и обо рудование в животноводстве», «Механизация, электрификация и автоматизация животноводства» в ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина.

Некоторые результаты исследований используются в учебном процессе дру гих сельскохозяйственных вузов СФО РФ (НГАУ, АГАУ, БСХА и др.).

На защиту выносятся:

– математическая модель повышения эффективности работы кормопригото вительных машин интенсифицирующего действия;

– закономерности изменения эффективных коэффициентов трения между обрабатываемым материалом и шероховатой вибрирующей поверхностью;

– математическое описание эффекта управляемого (по требуемому направ лению) хрупкого разрушения зерновок при защемленном ударе лезвием в из мельчителе ударного принципа действия;

– теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров кормоприготовительных машин:

для процесса сепарации:

– математическая модель относительного движения зерна по решету с про долговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси, с уче том взаимодействия с гранями отверстия;

– вероятность прохода частицы через отверстие для наиболее характерных случаев расположения зерновки на решете с продолговатыми отверстиями, рас положенными под углом к продольной оси;

для процесса измельчения:

– математическая модель движения измельченного зерна в канале второй и последующих ступеней измельчителя ударного принципа действия, учитываю щая разрушение зерновок защемленным ударом лезвием;

для процесса вибродозирования:

– математическая модель процесса дозирования сыпучих кормов;

–эффективный коэффициент трения, зависящий не только от параметров вибрации, но и наклона лотка вибродозатора ;

для процесса вибросмешивания:

– математическая модель процесса смешивания, описывающая движение частиц сыпучей среды;

– обоснование геометрических параметров конических поверхностей вибро контакта и высоты слоя корма;

– результаты количественной, качественной и энергетической оценки вы полнения технологических процессов сепарации, измельчения, дозирования и смешивания кормов в зависимости от режимов работы и параметров соответст вующих рабочих органов кормоприготовительных машин;

– рациональные режимы работы и оптимальные конструктивно технологические параметры рабочих органов кормоприготовительных машин интенсифицирующего действия для сепарации, измельчения, дозирования и сме шивания комбикормов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Омского ГАУ в период с 1986 по 2011 г.г.;

на научно-технических конференциях ЧИМЭСХ (ЧГАУ) (с 1986 по 1988 г.г., 1990 г., 2001 г.), научно практической конференции КазСХИ (г. Алма-Ата, 1987 г.), республиканской на учно-практической конференции молодых ученых Казахской ССР (г. Кустанай, 1988 г.). Вибрационный дозатор демонстрировался членам НТС Госагропрома РСФСР на выездном заседании 4 июня 1987 г. в ЧИМЭСХ;

удостоен диплома III степени на выставке-ярмарке научно-технических идей «Агропром-88» (г. Челя бинск, 14 – 18 ноября 1988 г.). Автор разработанного вибродозатора признан лау реатом областной выставки научно-технического творчества молодежи «НТТМ 88» (г. Челябинск, октябрь 1988 г.).Кроме того, автор выступал с докладами на научно-практическом семинаре Новосибирского ГАУ в январе 2003 г.;

на регио нальной научной конференции «Аграрная наука России в новом тысячелетии».

(г.Омск, май 2003 г.);

на семинаре-совещании Министерства сельского хозяйства и продовольствия Омской области по подготовке токового хозяйства к уборке урожая.( июнь 2004 г.);

на международной научно-практической конференции «Агроинженерная наука – итоги и перспективы» (г. Новосибирск, 2004 г.);

на научно-технической конференции, посвященной 55-летию факультета механиза ции сельского хозяйства ФГОУ ВПО ОмГАУ в 2005 г.;

на научно-практической конференции, посвященной 90-летию Омского государственного аграрного уни верситета. (г.Омск, 2008 г.);

на международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регу лирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия:

инновации, проблемы, перспективы» (г.Омск, 2009г.);

на расширенном заседании лаборатории механизации животноводства ГНУ СибИМЭ СО РАСХН в 2011г.;

на объединенном заседании кафедр инженерного факультета ФГОУ ВПО АГАУ в 2011г.

Публикации. Основные положения опубликованы в 70 печатных работах, в том числе в 13 изданиях по перечню ВАК РФ для докторских диссертаций, в учебных пособиях с грифом МСХ РФ и УМО, в 16 авторских свидетельствах на изобретения и патентах.

В работе использованы материалы и результаты исследований, выполнен ных лично автором, а также полученные совместно с А.В. Зильбернагелем, А.Н.

Яцуновым и В.В. Фоминым, работавшим под его руководством.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и семи глав, общих выводов, списка литературы из 262 наименований (в т.ч. 12 на ино странных языках) и приложений. Общий объем 406 стр., в том числе 148 рисун ков, 20 таблиц и приложений на 87 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель ис следований и основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Анализ общих направлений и методологических основ со вершенствования технологий и технических средств приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий » приведен анализ состояния тех нологических процессов сепарации, измельчения, дозирования и смешивания компонентов при производстве комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий.

При определенных условиях использование вибрации может обеспечить псевдоожижение сыпучих материалов и является эффективным средством уменьшения энергоемкости рабочих процессов путем «снижения» коэффициен тов трения.





Автором осуществлен анализ путей интенсификации технологического про цесса сепарации зерна на зерноочистительных машинах;

проанализированы рабо ты, посвященные исследованию параметров относительного движения зерна по решету;

проведен обзор исследований влияния конструкции решета на процесс сепарации.

При этом установлено, что на эффективность работы зерноочистительных решет влияет совокупность конструктивных параметров решет и кинематических режимов движения зерна. Усовершенствованию конструкций самих решет по священы работы В.А. Кубышева, М.А. Тулькибаева, Ю.В. Терентьева, А.И. Клим ка, П.А. Емельянова, П.Н. Лапшина, А.В. Фоминых, Ф.И. Салеева, Евтягина В.Ф.

Многими исследованиями доказано, что величина предельной скорости движения частицы по решету и равномерность загрузки решет по ширине в зна чительной степени влияют на качественные и количественные показатели работы решета.

Автором предложен один из путей повышения производительности зерно очистительной машины – применение решета с продолговатыми отверстиями, расположенными под оптимальным углом к направлению его движения.

Из множества существующих операций технологического процесса произ водства комбикормов наибольшее влияние в хозяйственном производстве будут иметь: измельчение, дозирование и смешивание.

Измельчение является наиболее энергоемкой и трудоемкой операцией, за нимающей более 50% от общих трудозатрат в приготовлении комбикормов.

Выполнен анализ результатов научных исследований физико-механических свойств фуражного зерна и конструктивных особенностей технических средств по его измельчению.

Проанализированы способы механического разрушения материалов и тео рий измельчения материалов.

Изучением влияния конструктивных параметров на процесс измельчения за нимались С.В.Мельников, В.А Елисеев, А.А. Сундеев, Ф.Г. Плохов, В.А.Денисов, В.И. Сыроватка, Л.А.Глебов, П.И. Леонтьев, Н.С. Сергеев, И.Я. Федоренко, С.В.

Золотарев, В.А. Дронов, В.А. Зотов, М.Г. Ефимов, И.Б. Шагдыров и др.

При выборе рациональных способов измельчения возникает необходимость создания и применения в сельскохозяйственном производстве измельчителей с новыми рабочими органами интенсифицирующего действия.

Доказано, что измельчение защемленным ударом по зерновке лезвием явля ется наиболее целесообразным видом измельчения зерновых кормов с точки зре ния снижения удельной энергоемкости и повышения качества измельчения.

Важная роль в обеспечении рационального кормления животных принадле жит машинам и устройствам, дозирующим компоненты, входящие в состав кор мовых смесей (комбикормов).

Зачастую дозаторы, применяемые в линиях приготовления и раздачи кормо вых смесей, не отвечают зоотехническим требованиям по неравномерности дози рования, имеют высокую энерго- и металлоемкость. В результате этого наруша ются нормы кормления животных, отрицательно сказывающиеся на продуктив ности и ведущие к необоснованному перерасходу дорогостоящих кормов.

Проведенные исследования показывают целесообразность применения доза торов, использующих вибрацию рабочего органа.

Изучением процесса вибрационного транспортирования и дозирования за нимались И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе, И.Ф. Гончаревич, А.О. Спиваковский, В.А. Повидайло, П.М. Заика, В.Д. Варсановьев, В.И. Земсков, П.И. Леонтьев, И.Я.

Федоренко,, Б.С. Модестов, И.И. Помялов, В.А. Плачкова, В.И. Лобанов и др.

Установлено, что полезное применение вибрации, как одной из наиболее эффективных форм механических воздействий, позволяет разрушить связи между частицами материала, стабилизировать истечение потока сыпучего материала, повышая тем самым равномерность дозирования.

С зоотехнической точки зрения важно не только ввести в состав кормосмеси предусмотренные рационом компоненты в требуемом количестве, но и необходи мо равномерно распределить их во всем объеме смеси.

Доказана целесообразность применения вибрации при смешивании сыпучих кормов и рассмотрено вибрационное воздействие на смешиваемые материалы.

Выполнен анализ принципиальных конструкций вибрационных смесителей.

Произведен обзор исследований, рекомендаций и выводов по теории и организа ции процесса смешивания сыпучих материалов.

Проблеме повышения эффективности процессов смешивания сыпучих мате риалов с использованием вибрации посвящены работы И. Ф. Гончаревича, М.Л.

Моргулиса, К.В. Фролова, К.Г. Петрова, И.Я. Федоренко, С.В. Евсеенкова, А.

Сражиддинова, А.Д. Припадчева, Л.В. Межуевой, В.Н. Николаева и других. Не которые из работ посвящены исследованиям процесса смешивания определенных видов кормов или отдельными видами смесителей.

На основании литературного обзора возникла необходимость более глубоко го изучения закономерностей взаимодействия сыпучей среды с рабочими органа ми смесителя и изменения качества смеси в зависимости от его основных пара метров.

На основе проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследования:

– проанализировать и обобщить теоретические и экспериментальные иссле дования процессов приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйствен ных предприятий;

–разработать методологический комплекс исследования и структурную схе му приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий с использованием интенсифицирующих рабочих органов вибрационного и ударно го принципа действия, обеспечивающих повышение качества и снижение энерго емкости процесса;

– разработать математические модели основных технологических процессов приготовления комбикормов;

– разработать перспективные рабочие органы кормоприготовительных ма шин интенсифицирующего действия, осуществляющих сепарацию (очистку), из мельчение, дозирование и смешивание компонентов комбикормов;

– экспериментально проверить математические модели и провести обоснова ние параметров технологических процессов и технических средств;

– провести производственные испытания разработанных технологических процессов и технических средств и дать их технико-экономическую оценку.

Во второй главе «Механико-методологические предпосылки интенсифика ции процессов приготовления комбикормов» разработана методологическая база исследований технологических процессов приготовления комбикормов в услови ях сельскохозяйственных предприятий (рис. 1) и предложена структурная схема процесса с использованием интенсифицирующих рабочих органов вибрационно го и ударного принципа действия.

Методологический комплекс исследования Теоретические Экспериментальные ис- Качественные исследования следования показатели Технологиче- Наиме- Конструк- Исследуемые Резуль- Рациональные ская нование тивные зависимости таты параметры линия операций параметры сепара- P,, = 10- Системный P = f(), P;

P в 1,7раза анализ ция Vпр;

;

Vпр= f(), = f(), = f(,R,n,G), Рекомендации производству измель- 1, 2, = f(1, 2,), 2,, Q, 2 = 28, Разработка Математические модели Nуд 10-15% математиче- чение d, h Q= f(1, 2,), Nуд ской модели Nуд = f(1, 2,), Е f X, Z,U дозиро- h,,,, Q, A= 8-10 мм, x = f(), = 47,1-52,33с-1, вание B,L x f( ) Nуд, CV = 25- f( ) x h = 40-80мм = f(A,,T) 5% Q = f(A,,h,), Nуд= f(Г,h) смеши- n,, = f(A,), Q, Nуд, A = 11-12мм, = f(A,,n,) вание B,h = 5,5-6 Гц, = 7-9, n = 6 шт., = 95-96% Оценка адекватности Исходные технические требования Рисунок 1 – Методологическая база исследований процесса приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий Специфика процесса приготовления комбикормов в условиях сельскохозяй ственных предприятий позволяет рассматривать формализованные взаимосвязи процесса, протекающего в рабочем пространстве оборудования (для сепарации, измельчения, дозирования и смешивания) с учетом вибрационного и ударного воздействия на сыпучие корма (компоненты комбикормов) и их физико механические свойства, а также влияние этих закономерностей на качественные показатели готового комбикорма.

Методологическая база исследований технологических процессов приготов ления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий является фундаментом многоступенчатой и многозвенной структуры, которая включает в себя создание рабочих органов интенсифицирующего действия, обеспечивающих существенное повышение качества комбикормов и значительное снижение энер гоемкости процесса. Использование такой методологии позволяет создать иерар хическую структуру системы исследований, включающей отдельные подсистемы, взаимоувязанные через внутренние характеристики системы, в качестве которых выбирают показатели (функции), подводящие их как бы к общему знаменателю.

Как результат была представлена сложная, многоуровневая система, которая в свою очередь подразделена на подсистемы. Такое деление соответствует целям и задачам исследования, и, следовательно, представляет логическую завершен ность.

Проведенный анализ технологических процессов производства комбикормов позволил предложить новые кормоприготовительные машины вибрационного и ударного принципа действия и включить их в общую структурную схему приго товления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий (рис. 2).

Рисунок 2 -Структурная схема приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий:

ЗМ – зерноочистительная машина;

И – измельчитель, Д – вибродозатор, С – вибросмеситель;

ТЛ – технологическая линия;

Xсеп, Xизм, Xдоз, Xсм – функции (входные) внешнего воздействия (физико механические свойства компонентов комбикормов и состояние внешней среды;

Yсеп, Yизм, Yдоз, Yсм – результирующие (выходные) показатели работы соответственно зерноочистительной машины, из мельчителя, вибродозатора и вибросмесителя;

Uсеп, Uизм, Uдоз, Uсм – функции управляющего воздейст вия (внутренние регулируемые параметры кормоприготовительных машин);

Z сеп, Zизм, Z доз, Z см – функции состояния перечисленных кормоприготовительных машин (внутренние нерегулируемые параметры);

Е1 – качество приготовляемого комбикорма в условиях сельскохозяйственных предпри ятий;

Е2 – энергоемкость процесса приготовления комбикормов.

Технологический процесс приготовления комбикормов является сложной многопараметрической системой, схема функционирования которой имеет иерар хическую структуру, включающую в себя модели отдельных процессов, явлений и их взаимосвязи.

Процессы кормоприготовления (сепарация, измельчение, дозирование и смешивание) протекают в условиях непрерывно изменяющихся внешних воздей ствий. Их можно рассматривать как многомерную динамическую систему со многими входными и выходными параметрами. Каждый вид операции в предла гаемой технологии приготовления комбикормов является подсистемой и выпол няется в определенной последовательности. Итог – повышение качества и сниже ние энергоемкости процесса приготовления комбикормов в условиях сельскохо зяйственных предприятий.

На основании структурной схемы (рис. 2) функция технологического про цесса приготовления комбикормов запишется следующим образом:

Е f X, Z,U, (1) где Е – вектор-функция, параметры которого определяют результирующие (вы ходные) показатели технологии приготовления комбикормов в условиях сельско хозяйственных предприятий (Е1, Е2 );

Х – вектор-функция (входных) внешних воздействий на зерноочистительную машину Хзм, измельчитель ударного прин ципа действия Хиз, вибрационный дозатор Хдоз и вибрационный смеситель Хсм (физико-механические свойства компонентов комбикорма и состояния внешней среды);

Z – вектор-функция состояния технических средств, интенсифицирую щих технологический процесс приготовления комбикормов (внутренние нерегу лируемые параметры кормоприготовительных машин);

U – вектор-функция управляющих воздействий технических средств для приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий (внутренние регулируемые пара метры кормоприготовительных машин).

Х Х зм, Х изм, Х доз, Х см ;

Z Z зм, Z изм, Z доз, Z см ;

U U зм, U изм, U доз, U см.

После решения задач по определению параметров вектор-функции внешних воздействий, регулируемых и нерегулируемых параметров технических средств выполнения операций по приготовлению комбикормов для построения функции f X, Z, U определяются результирующие показатели работы:

– зерноочистительной машины: Yзм f зм X зм, Z зм,U зм Yизм f изм Yзм, Z изм, U изм – измельчителя ударного принципа действия:

Yдоз f доз Yизм, Z доз,U доз – вибрационного дозатора:

Yсм f см Yдоз, Z см,U см – вибрационного смесителя:

Следовательно, общий вид функции технологии приготовления комбикор мов в условиях сельскохозяйственных предприятий с использованием интенси фицирующих рабочих органов вибрационного и ударного принципа действия запишется как Е f f см f доз f изм f зм X зм, Z зм, U зм Z изм, U изм Z доз, U доз Z см, U см. (2) В результате изменения внешних воздействий, регулируемых и нерегули руемых параметров будет происходить изменение результирующих показателей как отдельных кормоприготовительных машин, так и процесса приготовления комбикормов в целом.

Для повышения качества и снижения энергоемкости приготовления комби кормов в условиях сельскохозяйственных предприятий воспользовались методом случайного поиска, согласно которому при переходе от предыдущего состояния Еn-1 к последующему Еn делается шаг j, где – единичный вектор, указы вающий направление, в котором выбирается изменение оптимизируемых пара метров интенсифицирующих рабочих органов кормоприготовительных машин;

j – величина шага.

Исходя из требований повышения качества и снижения энергоемкости тех нологии приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предпри ятий с использованием интенсифицирующих рабочих органов вибрационного и ударного принципа действия, технологический процесс будет осуществляться по интерактивной схеме:

j n, если J En1 j n J En1 (3) Е E 0 если J En-1 j n J En1, n n где J – функционал повышения качества приготовления комбикормов в условиях хозяйства J(E)max (повышению производительности и полноты разделения зернового вороха;

повышение равномерности гранулометрического состава про дукта помола;

повышение эффективности вибродозирования и вибросмешивания компонентов комбикорма).

Изменение конечных показателей технологии приготовления комбикормов по предлагаемой интерактивной схеме (3) будет происходить путем оптимизации наиболее значимых параметров предлагаемых кормоприготовительных машин интенсифицирующего действия.

В третьей главе «Интенсификация процесса сепарации фуражного зерна на плоских решетах с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом» представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований се парации фуражного зерна на предлагаемых решетах, позволяющих получить зер новое сырье нужных кондиций для качественной выработки комбикормов.

На основе схемы взаимного расположения решета, отверстия и зерновки, определена предельная скорость движения зерна по решету с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси решета (рис. 3):

l b tg g cos a cos 2 cos 2 b h0 b 0 arctg при lа (4) VПР b tg g cos h0 b sin 2 sin 2 b h0 b 2 при arctg lа где l – длина отверстия;

– угол наклона плоскости решета к горизонту;

h0 – ширина отверстия;

а, b – длина и толщина зерновки;

`– угол расположения отверстия к продольной оси решета.

а) б) Рисунок 3 - Расчетная схема взаимного положения зерновки и отверстия решета Из уравнения (4) следует, что с увеличением угла между вектором скорости частицы и осью симметрии отверстий скорость зерна уменьшается. По результа там расчетов установлены значения рациональных углов расположения отверстий решета не более 15° с учетом предельной скорости движения зерна.

Вероятностный подход к процессу сепарации зерна на решете позволяет оп ределить влияние траектории движения частицы на вероятность её взаимодейст вия с кромками продолговатого отверстия решета. Для того чтобы частица смогла пройти через отверстие решета, необходимо, чтобы она оказалась в зоне отвер стия и располагалась относительно граней отверстия определенным образом.

Расценивая эти события как независимые, вероятность прохода частицы через отверстия решета будет равна:

P Р P, (5) где P – вероятность прохода частицы через отверстие решета;

P – вероятность «проходового» расположения частицы на гранях отвер стия;

P – вероятность взаимодействия частицы с гранями отверстия, обуслов ленная траекторией движения частицы на перемычке.

Для определения положения частицы, при котором проход ее через отвер стие решета возможен, считая зерновку в форме эллипсоида, у которого большая ось равняется длине зерна а, а малая ось – толщине зерна b, центральное сечение представляет собой овал из дуг сопряженных радиусов R1 и R2, используем рас четную схему см. (рис. 3, а).

Из геометрических соотношений определяем угол, при котором возмо жен проход зерновки в отверстие решета:

2 ( h0 R 2 ) (6) 0 arcsin.

a 2 R Если известны статистические характеристики реального расположения час тиц на поверхности решета относительно продольной оси отверстия, то вероят ность «проходового» расположения частицы относительно грани отверстия будет равна:

(7) N P Р ji N ;

i где i – число независимых событий в диапазоне i P – вероятность каждого события в диапазоне ;

i i N - число частиц на контрольном участке решета расположенных в диа пазоне ;

i N – общее число частиц на контрольном участке решета.

Для определения вероятности взаимодействия частицы с гранями отверстия, при пересечении траектории движения частицы с гранями отверстия, используем расчетную схему, приведенную на рис. 3,б. Если, 0 arctg hП, то из геометри l ческих соотношений запишем: Р S ABDC S CDK, где S ABDC – площадь отверстия;

S ABBA – площадь перемычки, с которой частица попадает в отверстие;

S ABBA – сум S CDK марная площадь отверстия и перемычки. Если, то из рис. 3,б за arctg hП l пишем: Р 1 S BBF, где S BB F - часть суммарной площади, с которой частица не S ABBA проходит в отверстие. После преобразований получим:

l tg hO hO hП 2hO hП h при 0 arctg П (8) l, Р hП сtg 2 l hO hП h arctg П.

при l Результаты расчетов предельной скорости движения зерна и вероятности прохода частицы через отверстия решета в зависимости от угла расположения отверстия приведены в виде графиков на рис. 4.

Рисунок 4 – Зависимость предель ной скорости движения зерна Vпр и вероятности прохода частицы через отверстие решета Р от угла распо ложения отверстий решета отверстия.

Из рисунка 4 следует, что расположение отверстий решета под углом к про дольной оси способствует увеличению вероятности прохода частиц в отверстие решета. В диапазоне ` от 0 до 20о вероятность прохода частицы возрастает с 0.315 до 0,548, то есть в 1,7 раза.

Математическая модель процесса взаимодействия частицы с кромкой на клонного продолговатого отверстия решета, совершающего продольные гармо нические колебания имеет вид:

d 2x (cos cos2 sin cos tg ) dt sin cos П cos cos П cos tg (r 2 cost g ) cos cos2 sin cos tg (9) d2y (cos cos sin sin sin tg ) dt sin П cos cos cos П sin tg (r 2 cost g ) cos cos sin sin sin tg (10) Уравнения (9, 10) с верхними знаками соответствуют моментам времени, относящимся к левым интервалам (движение частицы по решету вниз и вправо), а с нижними – к правым интервалам (движение частицы вверх и влево).

Решение этих уравнений позволило получить характеристики параметров относительного движения частицы (скорости, перемещения) в зависимости от установочных параметров решета (продольного и поперечного углов наклона решета, угла расположения отверстий) и кинематических параметров привода решета (радиус и частота вращения кривошипа). Для расчета параметров относи тельного движения частицы по решету на ПЭВМ составлена программа с исполь зованием прикладной программы MathCAD.

Результаты расчетов теоретической производительности решета при задан ной величине полноты разделения = 0,8 представлены на рисунке 5.

Полученные зависимости Q = f(`,П) показывают, что оптимальные значения угла расположения отверстий решета равны ` = 10 – 150. Угол поперечного накло на положительно влияет на производительность, но величина его должна ограни чиваться по условию равномерного распределения зерна по поверхности решета.

Исследования по выявлению закономерностей качественных и количествен ных показателей работы решета с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси, проводили на лабораторной установке (рис. 6).

Рисунок 5 – Зависимость теоретической производительности Q решета от про дольного ` и поперечного П углов его наклона В результате отсеивающего эксперимента выяснено, что статистически значи мыми по критерию Стьюдента на 5%-ном уровне значимости являются следующие факторы: удельная нагрузка на решето, угол расположения кромок прямоугольных отверстий решета к продольной оси решета, амплитуда и частота колебаний решета.

Рисунок 6 – Схема лабораторной уста новки: 1 – бункер для исходной зерно вой смеси;

2 – двигатель привода реше та;

3 – пульт управления;

4 – рама;

5 – распределительный редуктор;

6 – при вод дозатора зерна;

7 – емкости для сбора проходовой фракции;

8, 13 – клапана;

9 – привод щеток;

10 – решетный стан;

11 – рычаг блокировки клапанов;

12 – лотки для сбора фрак ций;

14 – емкости для сбора сходовой фракции.

С целью определения области планирования исследований проведен классиче ский эксперимент, по результатам которого получены зависимости полноты разделе ния от угла расположения отверстий (рис. 7), угла поперечного наклона плоскости ре шета, амплитуды и частоты колебаний для величин удельной нагрузки 0,67;

1,47 и 2, кг/м2·с. На основании этих зависимостей установлены уровни варьирования факторов.

Рисунок 7 – Зависимости полноты разделе- Рисунок 8 – Зависимость полноты разде ния от угла расположения отверстий решета и для величин удельной нагрузки: ( – 0,67;

– поперечного наклона решета п. G = 0, 1,34;

– 2,01) кг/(м2/с), п = 1,50 кг/м2·с В результате проведения многофакторного эксперимента получена регресси онная модель изменения полноты разделения, адекватная на 5%-ном уровне значи мости 0,765164 0,117479G 0,009463 0,000107 п 0,004861R 0,000296n 0,002412GR 0,000069Gn 0,000946 п 0,000002 n 0,000011Rn 0,000338 2 0,003574 п 0,000339R 2 0,0000003 2.

2 (11) n Поверхности отклика построены в зависимости от кинематических пара метров работы решета R и n и параметров пространственного расположения от верстий решета и п (рис. 8, 9).

Рисунок 9 – Зависимость полноты Рисунок 10 – Теоретические и экспери разделения от амплитуды R и частоты ментальные зависимости производитель n колебаний решета ности, полученной теоретически Qтеор и экспериментально Qэксп, при попереч G = 0,67 кг/м2·с ном угле наклона решета П = 1, Результаты теоретических исследований подтверждаются результатами экс периментов, о чем свидетельствуют зависимости производительности решета от угла наклона продолговатых отверстий, представленные на рисунке 10.

В четвертой главе «Измельчение зерновых культур в измельчителе ударно го принципа действия» приведена теоретическая модель движения измельченного зерна в канале второй и последующих ступеней ударного измельчителя, обеспе чивающего получение готового продукта выровненного гранулометрического состава при низких затратах энергии.

В качестве модели зерновки примем трехосный эллипсоид, а в качестве мо дели сегмента зерновки сегмент трёхосного эллипсоида (рис. 11, а, б).

Рисунок 11 – Модель зерновки:

a – длина малой по луоси, мм;

b – длина большой полуоси, мм;

с – центр тяжести;

h –толщина сегмента, мм а) б) Н.С. Сергеевым теоретически установлено, что при движении в канале пер вой режущей пары рабочего органа измельчителя зерно поворачивается, ориен тируясь длинной осью вдоль стенки канала (рис. 11). Следовательно, при враще нии ротора, двигаясь под действием центробежной силы, зерновка нарезается на сегменты толщиной h.

Рассмотрим движение зерновки по диску вдоль стенки режущего элемента.

Рисунок 12– Схема движения зерна по диску вдоль стенки режущего элемента:

R – расстояние от оси вращения до центра масс зерновки.

На неё действуют следующие силы (рис.12):

сила тяжести P = mg;

нормальная реакция диска NР;

центробежная сила FЦ= m2R, где = n/30;

сила Кориолиса FК = 2mV0;

нормальная реакция стенки режущего элемента NFК;

сила трения FТ1 = fmg - действующая на поверхности диска;

сила трения FТ2 = 2fmV0, действующая по поверхности лопатки, где V0 – скорость движения зерна по диску, m – масса зерна, f – коэффициент трения зерна по поверхности диска-ротора, – угловая скорость вращения рото ра;

g – ускорение силы тяжести;

n – частота вращения ротора.

Основной закон динамики для зерновки имеет вид:

(12) ma F FЦ FK, где a – ускорение зерновки;

F – геометрическая сумма, действующих на зерновку сил или ma 2 fmV0 fm g m g m R 2mV0. (13) Проецируя это уравнение на ось Х, совпадающую с радиусом диска R, полу чим ma m 2 R fmV fmg (14) Известно, что при равноускоренном движении тела без начальной скорости путь, пройденный телом, равен at 2 (15) L, Так как в нашем случае L = S, V0 = 0 толщина зерна, отрезаемая первой па рой режущих элементов, будет определяться следующей формулой:

( 2 R fg )t 2 (16) S.

Анализ этого выражения при оптимальной скорости резания ( = 230 рад/c) с учётом того, что первое кольцо рабочих органов ударного измельчителя имеет две режущие пары, показывает, что сегмент зерновки имеет толщину около h1, мм.

Покажем, что взаимодействие сегментов зерновки с режущими элементами рабочих органов ударного измельчителя второй и последующих ступеней из мельчения происходит преимущественно по поверхности предварительного среза рабочими органами предыдущей ступени.

Рассмотрим движение сегмента зерновки при ориентации в канале рабочего органа (рис. 13):

На него действуют следующие силы:

сила тяжести P = mg (направлена вниз);

нормальная реакция силы тяжести NР (направлена вверх);

центробежная сила FЦ = m2R (направлена вдоль радиуса от оси враще ния), где = n/30;

сила Кориолиса FК = 2mV0 (направлена перпендикулярно стенке режуще го элемента против направления вращения);

нормальная реакция стенки режущего элемента (направлена перпендику лярно стенке режущего элемента по направлению вращения);

сила трения FТ1 = fmg - действующая на поверхности диска;

сила трения FТ2 = 2fmV0, действующая по поверхности лопатки, где V0– скорость движения сегмента зерновки по диску, m – масса сегмента зер новки, f – коэффициент трения поверхности сегмента зерновки по поверхности диска-ротора, – угловая скорость вращения ротора, g – ускорение силы тяже сти;

n – частота вращения ротора.

Из рисунка 13 видно, что отрезанный на первой ступени измельчителя сег мент зерновки находится в неустойчивом положении, так как опирается на рабо чий орган эллипсоидной частью, а, следовательно, имеет только одну точку опо ры.

Рисунок 13 – Схема движения сегмента зерновки после выхода с первой ступени рабочих органов ударного измельчителя по ротору вдоль стенки режущего эле мента:

R – расстояние от оси вращения до цен тра масс сегмента зерновки, тра масс сегмента зерновки;

h– высота сегмента зерновки.

.

Выведенная из равновесия силой FЦ частица может потерять равновесие в двух направлениях:

в сторону действия момента силы Р;

в сторону действия момента силы FK.

Для теоретического определения направления разворота сегмента зерновки определим момент силы FK из уравнения:

J Z FK b cos FЦ b sin FT 2 b sin, (17) где m 2 h b h.

2 b J Z mb 2 5 2 и момент силы Р из уравнения:

(18) J y Pb cos FT 1b sin FЦ b sin, где m 2 h 6 2 a h a.

J Z ma 5 5 2 Численное решение данных дифференциальных уравнений показывает, что момент силы FK уже при скорости резания = 5 рад/c превосходит момент силы Р, следовательно, при реальных условиях измельчения на оптимальной скорости резания ( = 230рад/c) сегмент зерновки развернётся поверхностью среза к по верхности режущего элемента, а взаимодействие сегмента с режущими элемен тами рабочих органов измельчителя второй и последующих ступеней измельче ния произойдёт преимущественно по поверхности предварительного среза рабо чими органами предыдущей ступени.

Проанализируем движение сегмента зерновки при развороте поверхностью среза к поверхности режущего элемента (рис. 14).

Основной закон динамики для относительного движения сегмента зерновки имеет вид:

(19) ma F F P F F, Ц К T1 T где a – ускорение относительного движения сегмента зерновки ( а );

х F – геометрическая сумма действующих на сегмент зерновки сил.

Для определения поступательного движения сегмента зерновки спроецируем это уравнение на оси Х, Y, Z и получим:

m FЦ FТ1 FТ2, х 0 FK N FK, (20) 0 N P P.

или 2fх 2 x gf. (21) х Рисунок 14 – Схема относительного дви жения сегмента зерновки по ротору вдоль стенки режущего элемента При относительном движении сегмента зерновки, как было показано выше, происходит его вращение вокруг оси Z (рис. 14):

J Z FK b cos FЦ b sin FT 2 b sin, (22) где m 2 h 6 2 b h b.

J Z mb 5 После подстановки JZ, FK, FЦ, FT2 получим:

2 (23) 6 h b 2x cos 2 х sin gf sin, 5 4b или 2x cos 2 х sin gf sin (24), h b 5 4b Из уравнений (21) и (24) получим систему уравнений:

2fх 2 x gf, х (25) 2x cos 2 х sin gf sin.

h b 5 4b где – угол между плоскостью среза сегмента и плоскостью режущего элемента;

х – перемещение сегмента с момента среза.

Данная система уравнений позволяет исследовать поступательное и враща тельное движение сегмента зерновки при перемещении по ротору вдоль стенки режущего элемента.

Численное решение системы реализовано в программе MathCAD, графиче ская интерпретация для различных культур показана на рис. 15.

Как видно из этих зависимостей, сегмент зерновки в рабочем канале успева ет повернуться плоскостью среза вдоль режущего элемента за очень небольшой промежуток времени (рис. 15,а) с незначительным перемещением (менее 0,5 мм) (рис. 15,б). И это позволяет утверждать, что резание сегмента зерновки после дующей ступенью рабочих органов ударного измельчителя будет происходить по плоскости среза предыдущей, что подтверждает выдвинутую нами гипотезу.

а) б) Рисунок.15 – Кинематика сегмента зерновки при движении по ротору вдоль стенки режу щего элемента: а) зависимость угла поворота сегмента зерновки от времени t, б) зависимость угла поворота сегмента зерновки от перемещения x Для измельчителя ударного принципа действия (рис.16), получен эффект управляемого (по требуемому направлению) хрупкого разрушения зерновок при защемленном ударе лезвием, способствующий уменьшению эффективных коэф фициентов трения, благодаря чему происходит снижение затрат энергии на про цесс.

Рисунок 16 – Экспериментально - опытный измельчитель:

1,4 – кольца первой и второй ступеней из мельчения, 2 – крышка, 3 – приёмная камера, 5 – нижний диск–ротор, 6 – корпус.

а) б) Рисунок 17. Удельная энергоёмкость при измельчении зерновых культур:

а) на серийных рабочих органах (1=18О, 2=18О);

б) на предлагаемых рабочих органах (1=18О, 2=28О).

Анализ результатов экспериментов (рис. 17,а, б) по определению затрат энергии на измельчение показал, что в результате отыскания оптимального угла резания в данных рабочих органах, удельная энергоёмкость снижается в среднем на 10 –15% при качестве готового продукта, соответствующем зоотехническим требованиям.

Это подтверждает правильность теоретических предпосылок по оптимиза ции технологического процесса взаимодействия измельчающих элементов рабо чих органов с обрабатываемым материалом в измельчителе.

В пятой главе «Повышение эффективности дозирования ингредиентов ком бикормов» представлена математическая модель процесса дозирования дозато ром вибрационного действия, при этом средняя скорость движения частиц корма постоянна. А это является технологической основой для получения малой по грешности дозирования ингредиентов при приготовлении комбикормов.

Из сравнительного анализа существующих объемных дозаторов сыпучих кормов следует, что наиболее перспективным является вибрационный дозатор, рабочий орган которого подвергается кинематическому вибрационному возбуж дению, подчиняющемуся закону Ф = А():

S cos R 2 S 2 sin 2, при 1 1 2 (26) A R, при 2 sin R, при 3 1 4 общий случай Материальная частица сыпучего корма находится в равновесии под дейст вием следующих сил (рис. 18):

1.веса: Р = m·g;

2.нормальной силы реакции плоскости лотка N = P cos ;

3.силы трения, описываемой законом Амонтона - Кулона:

fNsign, 0 (27) FТР gfN, 0 1 g 1, Рисунок 18 – Схема сил, действующих на частицу корма при движении ее по наклонной плоскости, совершающей продольные негармонические колеба ния Наклонная плоскость совершает продольные негармонические колебания по закону, описанному уравнением (26). Очевидно, что в этом случае движение час тицы корма происходит без отрыва от поверхности лотка вибродозатора и совпа дает с направлением колебаний.

На основании изложенного составим дифференциальное уравнение относи тельного движения частицы в проекции на ось х в общем виде:

m I ин mg sin fNsignx, (28) x где m – масса частицы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

N – сила нормального давления, н;

f – коэффициент трения частицы о дно лотка вибродозатора;

– угол наклона лотка к горизонту, град;

x – текущее значение скорости частицы вдоль оси х, м/с.

После линеаризации нелинейного члена, уравнение (28), принимает сле дующий вид:

A( ) 2 кx. (29) x Представим уравнение (29) как кх А( ) 2, (30) х где – обобщенная угловая координата кулачка привода вибродозатора;

к – обобщенный коэффициент эквивалентного вязкого трения, учитывающий механизм взаимодействия частицы с дном лотка и угол наклона лотка вибродоза тора к горизонту (принимает меньшие значения с увеличением скорости частицы х и наоборот);

кх – диссипативная сила, представленная вязким трением, т.е.

сила трения пропорциональная скорости частицы и зависящая от угла наклона лотка вибродозатора;

А()2 – периодическое внешнее воздействие;

А() – ам плитуда переменной силы в любой момент времени согласно системе уравнений (26).

Полученное дифференциальное уравнение не может быть проинтегрировано в квадратурах. Поэтому для его решения воспользуемся численным методом, ко торый был реализован на ЭВМ с применением разложения функций x(t ) и x(t ) в ряд Тейлора.

Полученная математическая модель позволяет описать процесс перемеще ния частиц сыпучих кормов при различных режимах работы предлагаемого экс периментального вибродозатора (рис. 19).

Рисунок 19 – Принципиальная схема ла бораторного вибродозатора: 1 –рама, 2 – электродвигатель, 3 – гибкая передача, – кулачковый вал, 5 – кулачок, 6 – под пружиненный шток, 7 – бункер, 8 – при способление, 9 – лоток, 10 – заслонка, – стрелка.

На рис.20 показаны зависимости средней скорости частицы от времени, по строенные для трех различных значений амплитуды колебаний и обобщенного коэффициента к. Очевидно, что и при других значениях обобщенного коэффици ента и параметров вибрации (амплитуды и частицы вынужденных колебаний) зависимость изменения средней скорости частицы от времени сохраняется. Инте ресно отметить, что для каждого из данных графиков характерно весьма быстрое уменьшение скорости движения частицы в начале процесса, что соответствует зоне неустановившегося процесса вибродозирования (зона А). Далее средняя ско рость движения частицы соответствует установившемуся процессу (зона Б), что обычно наблюдается на практике. Отсюда видно, что движение частицы корма по наклонной плоскости происходит с постоянной (в среднем) скоростью. Следует подчеркнуть, что это обстоятельство (vcp = const.) объясняется особенностями движения частицы по наклонной плоскости, совершающей продольные негармо нические колебания, описываемые уравнением (26).

Рисунок 20 – Зависимость теоретиче ской скорости частицы от времени и амплитуды колебаний Известно, что имеется тесная взаимосвязь между скоростью движения час тиц и подачей вибродозатора. Для предлагаемого вибродозатора можем записать:

(31) QT Fvср, Учитывая выражение (31) и то, что F = B·H, окончательно получаем:

x, (32) QT B H 2 Z где В – ширина лотка вибродозатора, м;

Н – толщина слоя корма, м;

– коэффициент наполнения лотка с-1;

– частота колебаний лотка, с-1;

– угол наклона лотка, град.

Результаты эксперимента по определению неравномерности дозирования, оцениваемой коэффициентом вариации Сv, %, позволили получить математиче скую модель для рассыпного комбикорма в кодированном виде:

Усv = 1,4635+0,2066Х1+0,7166Х2+0,1214Х3–1,3274Х4–1,2581Х1Х2– 1,0355Х1Х3–0,5544Х2Х3+0,3225Х3Х4+1,4309Х21-0,5323Х22+ (33) 0,6341Х23–0,2461Х24,, адекватно описывающий технологический процесс вибрационного дозатора.

Предварительный анализ модели (33) показал, что все выбранные факторы Х1–высота выпускного окна (Н), Х2–частота колебаний лотка (), Х3–амплитуда колебаний лотка (А), Х4–угол наклона лотка ( ) существенно влияют на нерав номерность дозирования.

Для выявления закономерности влияния параметров вибрации (, А) дозато ра на качество дозирования по результатам эксперимента построены зависимости для рассыпного комбикорма ( рис. 21 ).

1 – = 36,63 с-1, 2 – = 41,86 с-1, 3 – = 47,1 с-1, 4 – = 52,33 с-1, 5 – = 57,56 с-1.

Рисунок 21– Зависимость неравномерности дозирования (СV, %) от парамет ров вибрации (материал – рассыпной комбикорм) Анализ рассмотренных закономерностей (рис.21) позволяет обосновать гра ницы применения вибрации при максимальной подаче, соответствующие ампли туде колебаний А = 8–10 мм и частоте колебаний = 47,1–52,33 с-1. В этой зоне в большей степени наблюдалось снижение неравномерности дозирования и затрат энергии на транспортирование (рис. 22) сыпучих кормов.

В результате обработки экспериментов по определению энергоемкости виб рационного дозирования получена математическая модель для рассыпного ком бикорма в кодированном виде:

УNуд = 0,0446–0,0133Х1–0,0194Х4+0,0144Х21–0,021Х22+0,0261Х24, (34) адекватно описывающий технологический процесс вибрационного дозатора.

По уравнению (34) построены зависимости энергоемкости от показателя ин тенсивности (рис. 23) Рисунок 23 – Влияние интенсивности виб рации на удельные энергозатраты при Рисунок 22 – Зависимость удельной энергоем- дозировании корма: (1–рассыпной комби кости от частоты колебания лотка и высоты корм,2–гранулированная травяная мука) открытия выпускного окна Анализ приведенного графика показывает, что с увеличением интенсивности вибрации энергоемкость для рассыпного комбикорма вначале несколько увели чивается, а затем снижается, приближаясь к нулю. Начальное увеличение энерго емкости объясняется повышенным расходом мощности на вибрацию. При более интенсивном действии вибрации наблюдается снижение энергоемкости, что объ ясняется изменением эффективных коэффициентов трения о дно лотка дозатора.

Закономерности изменения эффективных коэффициентов трения от пара метров вибрации лотка дозатора получены с использованием подхода И.И. Блех * мана, рассматривающего «эффективный» коэффициент трения f как отноше ние нижней границы минимальных сил S, поддерживающих ускоренное дви жение тела в направлении силы S, к нормальной реакции N :

S min. (35) f= N Для исследуемого технологического процесса при наложении продольных вибраций получена зависимость:

f ( tg.

* f1 ) (36) N N Анализ выражения (36) показал, что при увеличении параметров вибрации значение правой части данного выражения значительно уменьшается или стано вится отрицательным либо мнимым. Это свидетельствует об эффективном уменьшении эффективных коэффициентов трения между обрабатываемым мате риалом и шероховатой вибрирующей поверхностью.

Кроме того, вибрирующий лоток дает уникальные возможности управления динамикой частиц не только посредством изменения параметров вибрации, но и наклона лотка. Это особенно важно для плавного регулирования их подачи, а также повышения эффективности самого процесса дозирования при кормоприго товлении.

В шестой главе «Интенсификация процесса смешивания кормовых компо нентов в вибрационном смесителе с перемешивающими элементами конической формы» представлена математическая модель смешивания сыпучих кормов в вибрационном смесителе с перемешивающими элементами конической формы, обеспечивающие получение стабильно высокого качества комбикормов.

Во время работы желоб смесителя совершает прямолинейное колебательное движение вдоль оси шатуна АВ с амплитудой колебаний А и круговой частотой. Частицы, находящиеся на плоскости перемешивающихся элементов, соверша ют относительное движение. Для составления дифференциальных уравнений движения частицы построена расчетная схема вибрационного смесителя (рис. 24), на которой изображены векторы действующих на частицу сил:1) N – сила нор мальной реакции;

2) Fтр – сила трения, которая может быть направлена по ходу движения потока частиц или в противоположную сторону, в зависимости от на правления движения частицы в относительном движении (на рисунке 24 направ ление Fтр соответствует скольжению частицы вниз);

3) P – сила тяжести;

4) Fин – переносная сила инерции, величина которой определяется из выражения:

(37) Fин mA 2 sint, где m – масса частицы.

В данном случае дифференциальные уравнения скользящего (без отрыва) движения частицы относительно плоскости перемешивающего элемента примут вид:

dvx m dt mg sin Fин cos Fтр (38) m dvz N mg cos F sin, dt ин где – угол наклона желоба к горизонту, град.;

– угол направленности колебаний, град.

Рисунок 25 – Схема сил, дейст Рисунок 24 – Расчетная схема сил, вующих на частицу при прибли действующих на частицу при ее дви жении ее к конусу без отрыва от жении по плоскости перемешиваю поверхности щего элемента При переходе материальной частицы с плоской поверхности на коническую, ввиду излома траектории движения, возможно возникновение удара. Момент пе рехода может быть описан разными моделями:

1. Если полагать движение материальной частицы по поверхности (рис. 25), исключая возможность отрыва (модуль переносного ускорения а п мал в сравне нии с модулем ускорения свободного падения g ), то приближение частицы к конусу обернется ударом в соответствии с законом:

mVk mV0 F dt, (39) где F Nk N0 – внезапное изменение силы, действующей на точку, то есть удар ная сила, Н;

N k N0 cos – нормальная реакция конической поверхности, Н;

N 0 – нормальная реакция плоской поверхности, Н;

– угол наклона образующей конуса к его основанию, град:

(40) k cos, 1 k где к – коэффициент, представляющий собой отношение радиуса R основания конуса к его высоте Н.

2. Если считать, что точка не касалась плоскости в момент удара о конус (рис. 26, а), то ударная сила F Nk, тогда вектор Vk будет симметричен V0 V Vn относительно плоскости, касательной к конусу в точке соударения. Причем, V лежит в касательной плоскости, а значит, зеркально отразится лишь Vn, которая затем складывается с вектором V. Отсюда можно сделать вывод, что после удара вектор скорости повернется на угол 2 вокруг касательной к параллели конуса (рис. 26, б) Рисунок 26 – Составляющие скорости частицы при при ближении ее к конусу без касания плоскости:

а) главный вид;

б) вид сверху б) а) 3. Более точной моделью будет модель движения с неудерживающей связью (с отрывом) в том случае, если переносное ускорение а п сравнительно велико:

m Ф cos x (41) m Ф sin mg, z где Ф mA sint.

В момент удара скорость меняется скачкообразно. При абсолютно упругом ударе угол падения будет равен углу отражения.

A sin t cos x (42) A sin t sin z Режим работы смесителя, при котором реализуется третий вариант прибли жения материальной частицы к конической поверхности, является наиболее оп тимальным. Можно предположить, что в этом случае будут созданы лучшие ус ловия для подъема частицы на коническую поверхность.

Для описания процесса движения частицы по конической поверхности ис пользуются обобщенные криволинейные Гауссовы координаты – долгота u (угол вдоль параллели) и широта v (расстояние вдоль меридианы) (рис. 27).

Рисунок 27 – Расчетная схема сил, действующих на частицу при ее движении по конической поверхности Для составления уравнения движения частицы по конической поверхности использована система уравнений Лагранжа. Число уравнений равно числу степе ней свободы:

d T T. Qu ;

dt u u d T T (43). Qv, dt v v где Т = Т(v, u,v, u ) – кинетическая энергия механической системы, выра женная через обобщенные координаты v, u и их производные v, u ;

Qu и Qv – обобщенные силы, соответствующие обобщенным координатам.

Обобщенные силы вычисляются как коэффициенты в выражениях для эле ментарных работ всех сил на возможных перемещениях u и v. Для определения обобщенной силы механической системе дается такое возможное перемещение, при котором одна координата получает положительное приращение, а остальные остаются без изменения. Вычисляя обобщенную силу Qu, дается приращение u координате u при условии, что v = const (приращение v=0) и наоборот. Исполь зуя данный принцип, получаем дифференциальные уравнения движения матери альной точки по конической поверхности:

mgfk / 1 k 2vu A1 sin u sin t cos u uv 2 ;

k2 1 v v v u k2 (44) k 2 sin g v 2 vu A1 sin t cos cosu k k k 1 mgfk / 1 k v k 2 k.

k2 1 2 22 v v u k В соответствии с принципами эффективной организации процесса смешива ния (толщины слоя сыпучего материала h = 28–30 мм и конструктивной ширины виброжелоба В = 200 мм) теоретически обоснованы: высота конусов Н = 30 мм, диаметр основания конусов D = 48 мм и количество конусов в одном ряду, равное четырем.

На основе приведенной расчетной схемы движения частиц по перемеши вающему элементу составлена программа для ЭВМ, которая использована при обосновании кинематических параметров вибрационного смесителя с целью обеспечения необходимого качества смешивания. Расчет производился для опре деления теоретических траекторий движения частиц по конической поверхности по дифференциальным уравнениям (44).

Задачей теоретического исследования движения частиц по конической по верхности виброконтакта является определение влияния амплитуды и частоты колебаний желоба на качество смешивания посредством анализа расчетных тра екторий движения частиц.

Влияние амплитуды колебаний на качество процесса смешивания определя лось графически при следующих условиях: = 220;

= 100;

= 3 Гц;

f = 0,35;

R = 24 мм;

Н = 30 мм. Амплитуда колебаний менялась от 8 до 14 мм с интервалом мм.

При А = 12 мм (рис. 28) траектории движения частиц пересекаются между собой не менее трех раз, что способствует интенсификации процесса смешива ния. Продвижение каждой частицы вдоль оси u значительное. Это предполагает повышение производительности вибрационного смесителя.

Рисунок 28– Расчетные траектории Рисунок 29 – Расчетные траектории движения частиц при А = 12 мм движения частиц при = 6 Гц Анализируя выполненные теоретические исследования, можно сделать вы вод, что наиболее эффективно процесс смешивания протекает при А = 12 мм, так как при этом с ростом амплитуды:

1) увеличивается продвижение частиц по оси u, что способствует повыше нию производительности смесителя;

2) улучшается качество смеси благодаря интенсификации движения частиц по коническим поверхностям виброконтакта за счет увеличения количества час тиц, траектории движения которых пересекаются между собой, и высоты подъема частиц по поверхностям конусов.

Влияние частоты колебаний на качество смешивания определялось графиче ски при следующих условиях: = 220;

= 100;

А = 12 мм;

f = 0,35;

R = 24 мм;

Н = 30 мм. Частота колебаний изменялась в пределах от 4 до 8 Гц с интервалом 2 Гц.

На рисунке 29 изображена зависимость v = f (u) при = 6 Гц. Высота подъ ема пяти частиц практически одинакова (13,5 – 15,5 мм), что свидетельствует об относительно равномерном перемещении частиц. Боковое смещение этих частиц превышает 400, то есть можно говорить о существенном увеличении скорости частиц, а значит, и о росте производительности вибрационного смесителя сыпу чих кормов.

Анализируя полученные результаты, можно предположить, что наиболее эффективно процесс смешивания будет протекать при = 6 Гц, так как имеются предпосылки к повышению качества смешивания и увеличению производитель ности установки за счет значительной интенсификации движения частиц.

С целью экспериментального изучения процесса смешивания сыпучих кор мов была разработана и изготовлена лабораторно-экспериментальная установка (рис. 30).

Рисунок 30 – Схема лабораторно экспериментальной установки: 1 – задние стойки;

2 – клиноременная передача;

3 – продольные уголки;

4 – поворотная ось;

5 – передние стойки;

6 – рама бункерных доза торов;

7 – нижние продольные балки;

8 – перемычки;

9 – косынки;

10 – рессоры;

11 – виброжелоб;

12 - перемешивающие элемен ты (гребенки);

13 – стержни;

14 – регулиро вочная пластина;

15 – электрическая маши на постоянного тока;

16 – ведущий шкив;

– бункеры-дозаторы;

18 – регулировочные механизмы;

19 – кронштейны;

20 – шатун;

21 – ведомый шкив;

22 – вал;

23 – корпусы подшипников;

24 – опорная плита В результате применения метода крутого восхождения получена почти ста ционарная область для критерия оптимальности (однородности смеси)с незави симыми переменными А,, n,, которая является основой для последующего проведения многофакторного эксперимента.

На основании результатов многофакторного эксперимента получена матема тическая модель процесса смешивания сыпучих кормов:

641, 45 65,34 А 20,31 90,33n 2, (45) 0,54 А 1, 62 Аn 0, 2 А 0,99 n 0, 0, 43n 2,18 А2 1, 07 2 5,39n2 0, 23 2.

Расчетным путем получены поверхности отклика, характеризующие зависи мость однородности смеси от основных параметров вибрационного смесителя сыпучих кормов.

На рисунке 31 представлена поверхность отклика, отражающая изменение од нородности смеси в зависимости от амплитуды А и частоты колебаний желоба.

Из графика видно, что максимальная однородность смеси = 96,64 % достигается при амплитуде колебаний равной 12 мм и частоте колебаний 5,5 Гц.

Рисунок 31 – Зависимость однородности Рисунок 32 – Зависимость однородности смеси от амплитуды и частоты колеба- смеси от количества перемешивающих элементов и угла наклона желоба к гори ний желоба при n = 6 шт., = зонту при А = 11 мм, = 6 Гц На рисунке 32 показана поверхность отклика, отражающая изменение одно родности смеси в зависимости от количества n перемешивающих элементов, и угла наклона желоба к горизонту.

При анализе рисунка 32 следует отметить, что максимальная однородность смеси = 97,05 % достигается при 6–7 перемешивающих элементах и угле на клона желоба к горизонту 9–100. При этом амплитуда колебаний составляет 11мм, частота колебаний 6 Гц.

Анализируя зависимость однородности смеси от кинематических парамет ров смесителя, было установлено, что максимального качества смеси ( = 96,64%) можно достичь при А = 12 мм, = 5,5 Гц, n = 6 шт, = 70. При анализе = f(n,) максимальное качество смеси составило 97,05% на режиме А = 11 мм, = 6 Гц, n = 6 шт, = 90. Таким образом, в качестве рационального режима работы вибраци онного смесителя сыпучих кормов с коническими поверхностями виброконтакта можно рекомендовать А = 11…12 мм, = 5,5…6 Гц, n = 6 шт, = 7…90, при этом однородность смеси будет равна 96,8%.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследова ний показало, что расхождения между соответствующими рациональными пара метрами, полученными теоретическим и экспериментальным путем, находятся в пределах 5%, что подтверждает достоверность теоретических исследований.

В седьмой главе «Производственные испытания и экономическая оценка разработанных технических решений» представлены результаты производствен ных испытаний и экономическая оценка внедрения результатов исследования разработанных кормоприготовительных машин интенсифицирующего действия (рисунки 33-38).

Рисунок 33 – Предлагаемые решёта, установленные в решетном стане мо дернизированной зерноочистительной машины МС-4, Рисунок 34 – Экспериментальный измельчитель с предлагаемыми рабочи ми органами (Патенты № 65401,64942) ) Рисунок 35 – Общий Рисунок 36 – Фрагмент Рисунок 37 – Общий вид кор вид эксперименталь- работы кормораздатчика с мораздатчика с эксперимен экспериментальными ного вибродозатора тальными вибродозаторами вибродозаторами (А.С. № 1378803, 1442752) (А.С.№ 1250181, 1665900) Рисунок 38 – Общий вид экспериментального вибросмесителя (Патенты № 2035986, 2043144, 2155526, 41644, 44941, 74310) ) я с перемешивающими элементами конической формы Расчеты технико-экономических показателей кормоприготовительных ма шин интенсифицирующего принципа действия позволили получить экономиче ский эффект на каждую машину рекомендуемой технологической линии приго товления комбикормов: для зерноочистительной машины 13392 руб.;

ударного измельчителя 28376 руб.;

вибрационного дозатора 23793 руб.;

вибрационного смесителя 35491 руб.

Основные выводы и предложения Проведенные исследования по интенсификации технологических процессов приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий и создание машин для их реализации, достаточно широкая производственная про верка позволяют сделать следующие выводы:

1. Технологические возможности и качественные показатели существующих и серийно выпускаемых машин для приготовления комбикормов в условиях сель скохозяйственных предприятий в неполной мере удовлетворяют потребности животноводства. Эти машины имеют высокую энерго- и металлоемкость, не от вечают зоотехническим требованиям по качественным показателям. Поэтому дальнейшие пути совершенствования технологий и технических средств для при готовления комбикормов должны идти путем разработок интенсифицирующих рабочих органов вибрационного и ударного принципа действия.

2. Предложены математическая модель повышения эффективности произ водства комбикормов и структурная схема их технологического процесса приго товления с использованием интенсифицирующих рабочих органов вибрационно го и ударного принципа действия, обеспечивающих повышение качества и сни жение энергоемкости процесса. Разработаны конструктивно-технологические схемы кормоприготовительных машин интенсифицирующего действия (для сепа рации, измельчения, вибродозирования и вибросмешивания) при производстве комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий.

3. Теоретическим анализом обнаружены и экспериментами подтверждены следующие механико-технологические эффекты:

а) уменьшения эффективных коэффициентов трения между обрабатываемым материалом и шероховатой вибрирующей поверхностью при увеличении угла наклона последней к горизонту;

б) управляемого (по требуемому направлению) хрупкого разрушения зерно вок при защемленном ударе лезвием.

Указанные эффекты положены в основу совершенствования технологиче ских процессов приготовления комбикормов, повышения качества готового про дукта и снижения энергоемкости процесса.

4. Теоретическими исследованиями для расчета предлагаемых рабочих орга нов кормоприготовительных машин вибрационного и ударного принципа дейст вия получены:

для процесса сепарации (очистки):

– математическая модель относительного движения зерна по решету с про долговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси, с уче том взаимодействия с гранями отверстия;

– формулы для подсчета вероятности прохода частицы через отверстие для наиболее характерных случаев ориентации зерновки на решете с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом к продольной оси и позволяющими увеличить проход частицы через отверстие;

для процесса измельчения:

– математическая модель движения измельчаемого зерна в канале второй и последующих ступеней измельчителя ударного принципа действия, учитываю щая разрушение зерновок защемленным ударом лезвием. При этом измельчение происходит преимущественно по поверхности предварительного среза рабочими органами предыдущей ступени и обеспечивает получение готового продукта вы ровненного гранулометрического состава при низких затратах энергии;

для процесса дозирования:

– математическая модель процесса дозирования сыпучих кормов в лотковых вибрационных дозаторах;

–показано, что эффективное уменьшение коэффициента трения возможно не только при вибрациях, но и при действии других факторов, в частности наклоне лотка в дозаторах сыпучих кормов;

для процесса смешивания:

– математическая модель процесса смешивания, описывающая движение частиц сыпучей среды;

– обоснованы количество и оптимальные размеры геометрических парамет ров конических поверхностей виброконтакта и высоты слоя корма.

5. На основе экспериментальных исследований получены регрессионные математические модели процессов сепарации (очистки),измельчения, вибродози рования и вибросмешивания, адекватно описывающие реальные процессы приго товления комбикормов на 5% уровне значимости с использованием интенсифи цирующих рабочих органов вибрационного и ударного принципа действия. По лученные математические модели определяют степень влияния каждого из ис следуемых факторов на технологический процесс. В совокупности эти математи ческие модели составляют методологическую основу и методическую базу для совершенствования технологических процессов и технических средств для при готовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий.

6. Разработаны и изготовлены перспективные рабочие органы кормоприго товительных машин интенсифицирующего действия для производства комби кормов в условиях сельскохозяйственных предприятий, лабораторные исследова ния которых подтвердили достоверность результатов теоретических исследова ний и позволили установить интервалы нахождения рациональных значений ис следуемых параметров, влияющих на очистку, измельчение, вибродозирование и вибросмешивание. Устойчивая и стабильная работа исследуемых рабочих орга нов кормоприготовительных машин, интенсификация технологических процессов приготовления комбикормов обеспечивается при следующих параметрах:

на решетных зерноочистительных машинах при угле расположения грани продолговатого отверстия 15°, угле попереч ного наклона плоскости решета 2°, радиусе кривошипа 7,5 мм, частоте колебаний 525 мин-1, при этом увеличивается вероятность прохода частицы в отверстие ре шета в 1,7 раза и как следствие, увеличивается производительность на 23%;



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.