Введение к работе
Актуальность исследования. Надежное снабжение страны продоволь-ствием и сельскохозяйственным сырьем является важнейшей задачей аграрной политики правительства РФ и региональных структур управления в современных условиях. Основное требование при этом предъявляется к качеству получаемой сельскохозяйственной продукции.
Производство качественной продукции предопределяет обеспечение перерабатывающих отраслей АПК технологичными машинами и оборудованием.
Одними из основных продуктов питания являются мука и крупа, на производство которых затрачивается ежегодно около четвертой части всего валового сбора зерна.
На всех этапах технологического процесса переработки зерна или компонентов комбикорма большое значение придают операциям очистки от различных примесей. В число таких примесей, засоряющих зерно и продукты его переработки, входят металломагнитные примеси. Размеры и формы примесей разнообразны: от мельчайших пылинок до кусков, по размерам, намного превосходящим зерно. В одних случаях это могут быть частицы, появляющиеся в результате изнашивания рабочих органов машин, других - попавшие в зерно металлические предметы и фрагменты деталей машин, частицы шлака, железной руды и окалины.
Засорения зерна и продуктов его переработки металломагнитными примесями приводят к ускоренному износу технологического оборудования, возникновению пожаров и взрывов пыли, например, когда возникает при попадании кусочка металла в рабочее пространство таких машин, как молотковая дробилка или вальцовый станок.
В этой связи на элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых предприятиях удаление металломагнитных примесей из сыпучих продуктов посредствам электромагнитной сепарации является одним из важнейших мероприятий, способствующих повышению качества данной смеси и степени безопасности процесса переработки, защите мукомольного, дробильного и другого оборудования от поломок из-за попадания в исходный продукт ферромагнитных включений.
Поэтому на производственно-технологических линиях перед каждой группой дробильных и измельчающих машин, а также на контроле качества готовой продукции устанавливают машины для очистки ее от металломагнитных примесей.
К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал, по применению электромагнитных сепараторов в сельском хозяйстве.
Диссертация выполнялась в соответствии с общесоюзной отраслевой программой 0.51.21. «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства» и перечнем республиканских целевых программ, п. 29 «Разработать основные направления долгосрочной технической политики, систему энергетического обеспечения, развития автоматизации производства и экологии энергетических средств в сельскохозяйственном производстве России» (приказ №10 от 17.03.95г. по Главному управлению вузов Минсельхозпрода России).
Цель работы – повышение эффективности электромагнитной сепарации сыпучих продуктов применением концентраторов магнитного поля.
Задачи исследования:
1. Провести анализ известных технологий и установок по разделению механических смесей твердых тел, отделения от них примесей, уделив особое внимание очистке сухих сыпучих продуктов от металлических примесей.
2. Обосновать целесообразность применения электромагнитного извлечения металломагнитных примесей из зерна и комбикорма в процессе свободного падения их в неоднородном магнитном поле.
3. Разработать теоретические положения по определению конструктивных параметров концентраторов магнитного поля и математическую модель процесса очистки сухих сыпучих продуктов электромагнитными сепараторами.
4. Установить влияние размеров рабочей зоны электромагнитных сепараторов, оснащенной горизонтальными, вертикальными и круглыми концентраторами на показатели процесса сепарации. Выявить закономерности извлечения металлических примесей из сухих сыпучих продуктов.
5. Разработать опытную установку с концентраторами магнитного поля, произвести производственные испытания и оценить экономическую эффективность очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.
Объект исследования. Процесс очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей на электромагнитном сепараторе.
Предмет исследования – закономерности влияния конструктивных параметров концентраторов электромагнитного поля на полноту извлечения металломагнитных примесей из сухого сыпучего продукта.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:
1. Разработан новый принцип электромагнитной очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металломагнитных примесей с использованием концентраторов электромагнитного поля.
2. Разработана математическая модель и получены закономерности процесса сепарации в рабочей зоне электромагнитного сепаратора с горизонтальными, вертикальными и круглыми концентраторами при свободном падении сухой сыпучей смеси, содержащей металломагнитные примеси.
3. Обоснованы рациональные конструктивные параметры концентраторов электромагнитного поля трех модификаций (горизонтальной и вертикальной линейной и круглой конструкции).
4. Предложены технические решения структуры электромагнитного сепаратора (с круглыми концентраторами на полюсном наконечнике) для выбора конструктивных параметров в соответствии с требуемой производительностью.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
На основе проведенных в рамках диссертационной работы исследований:
- разработан, изготовлен и внедрен в сельскохозяйственное производство электромагнитный сепаратор УСС-1 для сепарации сухих сыпучих продуктов;
- разработаны рекомендации по использованию электромагнитных сепараторов в технологических процессах перерабатывающих отраслей АПК, основанные на результатах работы 65 сепараторов, установленных на различных предприятиях Российской Федерации, в частности на Курганском и Голышмановском хлебокомбинатах, Мишкинском, Бердюжском и Казанском хлебоприемных предприятиях, Курганском цехе мясокостной муки, Туймазинском и Бугульминском фарфоровых заводах и других;
- результаты исследований используются в учебном процессе Курганской государственной сельскохозяйственной академии им Т.С. Мальцева (акты внедрения в приложениях VIII, IX, X в диссертации).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-практических конференциях ЧИМЭСХ – ЧГАУ (г. Челябинск, 1991-2007 гг.), научно-технических конференциях КСХИ- КГСХА (г. Курган, 1988-2007 гг.); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию Курганской области «Наука сельскому хозяйству» (г. Курган, 2004 г.), на региональной экологической конференции «Экология – здоровье - безопасность жизнедеятельности» (г. Курган, 2002 г.), на 1-й региональной научно-практической конференции (г. Кемерово, 2002 г.), на 3-й и 4-й Международных научно-технических конференциях «Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве» (г. Москва 2003, 2004 гг.), на научно-технических советах АПК Курганской области (г. Курган, 2002; г. Курган, 2003), на конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» (г. Троицк, 2007г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, отражающих основное содержание работы и новизну теоретических решений, из них 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК России, получено положительное решение по заявке №2008107362/03(007969) от 26.02.2008 г. на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы (134 наименования) и приложений.
Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 44 рисунка, 50 таблиц, 13 приложений.
