Характеристика подрібнювача стеблових матеріалів, де відбувається одночасне ударне подрібнення і різання з ковзанням при забезпеченні необхідного протирізального підпору. Математична модель процесу подрібнення рослинної стеблової сировини в подрібнювачі.
Аннотация к работе
Подрібнення рослинної стеблової сировини є необхідною технологічною операцією в переробній промисловості і широко використовується на комбікормових заводах та безпосередньо в сільськогосподарських підприємствах. Особливо це стосується подрібнення рослинної стеблової сировини, порівняльної оцінки подрібнювачів, оптимізації їх характеристик, моделювання процесів тощо. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планом держбюджетних НДР Інституту механізації тваринництва Української академії аграрних наук “Розробити технологічні процеси і технологічне устаткування для приготування кормів, яке забезпечує реалізацію генетичного потенціалу тварин” (держреєстрація № 0197U001024), що входить до галузевої науково-технічної програми Української академії аграрних наук “Механізація сільського господарства та технічний сервіс”, та науково-дослідними роботами в ОНАХТ. скласти математичну модель процесу подрібнення рослинної стеблової сировини в подрібнювачі молоткового типу з шарнірно закріпленими молотками-ножами, яка дозволить визначити всі необхідні характеристики подрібнювача; узагальнити експериментальні дані і визначити конструктивно-технологічні параметри подрібнювача, які забезпечують найменші затрати на подрібнення і зоотехнічні вимоги до подрібнених стеблових кормів;В другому розділі виконано аналітичне дослідження процесу подрібнення рослинної стеблової сировини в подрібнювачі молоткового типу. Математичний опис розробленого подрібнювача виконано за допомогою теорії подібності, яка дає змогу представити експериментальні дані моделями, що відбивають фізичні явища процесу подрібнення, а також визначити характеристики промислових зразків за результатами досліджень на фізичних моделях. E = Аи Еп,(4) де Е=(N/Q)-енергоємність процесу подрібнення, або питомі витрати енергії в конкретному подрібнювачі на подрібнення 1 кг матеріалу, Дж/кг; Аи=(Nи/Q) - питома робота подрібнення - робота безпосередньо витрачена на подрібнення 1 кг матеріалу, Дж/кг; Еп=S(Ni/Q) - питомі втрати енергії в подрібнювачі, тобто витрати енергії, що безпосередньо не повязані з подрібненням, далі в роботі цей параметр іменується енергоємністю втрат; Q - масова подача матеріалу, кг/с. Рітінгера, тому далі прийнято, що питома робота подрібнення визначається формулами: Аи = q(Sk-S0) = QSO(l-1), (5) де S0, Sk-питома площа поверхні матеріалу початкова і після подрібнення відповідно, м2/кг; q-робота, яка витрачена на створення одиниці поверхні, Дж/м2; l = Sk/S0 - ступінь подрібнення. Якщо припустити, що питома робота різання qp для поперечного і подовжнього напрямків однакова, а в якості обєму подрібнення взяти питомий обєм v=(1/?), то питома робота подрібнення з урахуванням розщеплення: Аи=(qp/??L0)[(??-1) (kp/b)].(8)Доведено, що для підвищення техніко-економічних показників подрібнювачів та якості подрібнення рослинної стеблової сировини доцільно використати в молоткових подрібнювачах одночасне ударне подрібнення та різання з ковзанням при забезпеченні необхідного протиріжучого підпору. Запропоновано математичну модель витрат енергії в подрібнювачах молоткового типу, яка визначає залежність питомих витрат енергії від ступеня подрібнення та основних конструктивно-режимних параметрів: швидкості молотків-ножів, витрат подрібнюючого матеріалу та його густини. Обґрунтовано, що інтенсифікація процесу подрібнення рослинної стеблової сировини в подрібнювачі молоткового типу з шарнірно закріпленими молотками-ножами спостерігається при збільшенні колової швидкості молотків-ножів, витрат матеріалу, кількості пакетів молотків-ножів та при зменшенні зазору між молотками-ножами. Установлено, що найменші затрати енергії при забезпеченні заданої якості подрібнених кормів можна досягти за такими конструктивно - технологічними параметрами подрібнювача: для зеленої маси люцерни - колова швидкість молотків-ножів V= 51 м/с, масова подача матеріалу Q= 0,57 кг/с, зазор між молотками-ножами s= 0,002 м, кількість пакетів молотків-ножів nп=6 шт; для кукурудзяного силосу відповідно - V= 56 м/с; Q= 0,57 кг/с; s= 0,002 м; nп= 6 шт; для сіна люцерни відповідно - V= 61 м/с; Q= 0,57 кг/с; s= 0,002 м; nп= 6 шт.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Доведено, що для підвищення техніко-економічних показників подрібнювачів та якості подрібнення рослинної стеблової сировини доцільно використати в молоткових подрібнювачах одночасне ударне подрібнення та різання з ковзанням при забезпеченні необхідного протиріжучого підпору.
2. Розроблено конструкцію подрібнювача молоткового типу з шарнірно закріпленими молотками-ножами і гвинтовим живильником, який ущільнює подаваємий матеріал на вході в зону подрібнення, що забезпечує найкращі техніко-економічні показники процесу подрібнення.
3. Запропоновано математичну модель витрат енергії в подрібнювачах молоткового типу, яка визначає залежність питомих витрат енергії від ступеня подрібнення та основних конструктивно-режимних параметрів: швидкості молотків-ножів, витрат подрібнюючого матеріалу та його густини. Обґрунтовано необхідність врахування при визначенні питомої роботи на подрібнення зелених стеблових кормів затрат роботи на розщеплення вздовж стебел.
4. Розроблено методику розрахунку питомої роботи подрібнення і питомих втрат енергії на базі експериментальних залежностей енергоємності та ступеня подрібнення від швидкості молотків-ножів, подачі та виду корму. Для визначення невідомих змінних при недостатній кількості рівнянь обґрунтовано використання апріорної інформації про вигляд функцій, що розраховуються.
5. Обґрунтовано, що інтенсифікація процесу подрібнення рослинної стеблової сировини в подрібнювачі молоткового типу з шарнірно закріпленими молотками-ножами спостерігається при збільшенні колової швидкості молотків-ножів, витрат матеріалу, кількості пакетів молотків-ножів та при зменшенні зазору між молотками-ножами. Визначальний вплив на процес подрібнення мають колова швидкість молотків-ножів та масова подача матеріалу.
6. Установлено, що найменші затрати енергії при забезпеченні заданої якості подрібнених кормів можна досягти за такими конструктивно - технологічними параметрами подрібнювача: для зеленої маси люцерни - колова швидкість молотків-ножів V= 51 м/с, масова подача матеріалу Q= 0,57 кг/с, зазор між молотками-ножами s= 0,002 м, кількість пакетів молотків-ножів nп=6 шт; для кукурудзяного силосу відповідно - V= 56 м/с; Q= 0,57 кг/с; s= 0,002 м; nп= 6 шт; для сіна люцерни відповідно - V= 61 м/с; Q= 0,57 кг/с; s= 0,002 м; nп= 6 шт.
7. Визначено умови подібності та звязки масштабних коефіцієнтів, за якими можна здійснити перехід від фізичної моделі до математичної (компютерної), а потім і до натурального зразку.
8. Порівняльна оцінка подрібнювача показала, що за комплексом техніко-економічних показників він перевищує відомі аналоги.
9. Виконано виробничі випробування подрібнювача, обґрунтовано і перевірено його використання для підготовки субстрату при вирощуванні грибів. Проведено економічну оцінку, яка свідчить, що його впровадження в кормоцехах та комбікормових заводах продуктивністю від 780 до 4680 тонни на рік дає змогу отримати щорічний економічний ефект від 789,6 до 34103,8 грн. Термін окупності подрібнювача при цьому становить від 0,4 до 6,0 років.
Список литературы
1 Семиряк В.П., Безпалов Р.І. Подрібнювач стеблових кормів // Вісник аграрної науки.- 2000.- № 6 Спеціальний випуск.- С.91 (здобувач обгрунтував та розробив конструктивну схему подрібнювача з вертикальним розташуванням камери подрібнення).
2 Беспалов Р.И. Предпосылки совершенствования машин для измельчения стебельчатых кормов // Зб. наук. пр. ОДАХТ.- Одеса, 2000.- Вип. 21.- С. 192-194.
3 Безпалов Р.І., Мігдаль Л.П., Лашко І.О. Використання подрібнювача стеблових кормів для підготовки субстрату при вирощуванні грибів // Зб. наук. пр. ОДАХТ.- Одеса, 2003.- Вип. 25.- С. 192-194 (здобувачем запропоновано застосування подрібнювача стеблових кормів для підготовки субстрату при вирощуванні грибів та проведенні експериментальних досліджень).
4 Остапчук М.В., Безпалов Р.І. Експериментальні дослідження процесу подрібнення стеблових кормів // Зб. наук. пр. ОДАХТ.- Одеса, 2003.- Вип. 26.- С. 25-28 (здобувач виконав експериментальні дослідження).
5 Беспалов Р.И. Критериальная модель энергозатрат измельчителя // Холодильная техника и технология. - 2004.- № 1. - С. 59-64.
6 Безпалов Р.І. Оцінка конкурентоспроможності обладнання для подрібнення стеблових кормів // Вісник аграрної науки. - 2004. - № 7. - С. 50-52.
7 Подрібнювач кормових матеріалів: Патент № 33938 Україна, МКИ А01F 29/02 / Семиряк В.П., Безпалов Р.І. - № 99042479; Заявл. 30.04.99; Опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1. - С. 4 (здобувач розробив конструкції подрібнювальної камери та молотка-ножа).