Содержание к диссертации
Введение
1. Характеристика существующих способов и средств кондиционирования кормовых
гранул 8
1.1. Современное состояние производства и эффективность применения кормовых гранул 8
1.2. Требования к кормовым гранулам и оценочные показатели их качества.. 16
1.3. Анализ способов и средств кондиционирования кормовых гранул 23
1.4. Анализ существующих способов и средств контроля качества гранул 31
1.5. Цель и задачи исследования 36
2. Теоретические предпосылки к исследованию процесса механического кондиционирования кормовых гранул 40
2.1. Образование гранул и их рациональная форма 40
2.2. Физическая сущность процесса механического кондиционирования гранул 44
2.3. Кинематические режимы механического кондиционера 52
2.4. Влияние величины подачи гранул в кондиционер на интенсивность их обработки 64
2.5. Соотношение конструктивных параметров кондиционера гранул 75
2.6. Методика оперативного контроля крошимости гранул 82
З а к л ю ч є н и є 84
3. Физико-механические свойства гранулированных кормов 86
3.1. Программа и методика исследования физико-механических свойств гранулированных кормов 86
3.2. Результаты исследования физико-механических свойств гранул 103
3 а кл ю ч е н и е , ИЗ
4. Экспериментальные исследования способа механического кондиционирования гранул в лабораторных условиях 114
4.1. Программа и методика проведения исследований 114
4.2. Крошение гранул в процессе транспортирования 130
4.3. Влияние вида поверхности устройства для обработки гранул на интенсивность их крошения 133
4.4. Влияние длины и формы кормовых гранул на интенсивность их крошения 134
4.5. Влияние технологических, конструктивных и кинематических параметров на рабочий процесс установки для кондиционирования гранул 138
4.6. Оптимизация процесса кондиционирования кормовых гранул 145
4.7. Исследование возможности использования кондиционера для оперативного контроля
крошимости гранул 157
3 а кл ю ч е н и е 158
4 5. Исследование способа механического кондиционирования кормовых гранул в производственных условиях 160
5.1. Программа и методика исследования 160
5.2. Результаты испытания производственного образца кондиционера гранул 168
5.3. Внедрение результатов исследования и их
экономическая эффективность 175
3 а к л ю ч е н и е 181
Выводы и рекомендации производству 182
Литература 186
Приложение 199
- Современное состояние производства и эффективность применения кормовых гранул
- Образование гранул и их рациональная форма
- Программа и методика исследования физико-механических свойств гранулированных кормов
- Программа и методика проведения исследований
class1 Характеристика существующих способов и средств кондиционирования кормовых
гранул class1
Современное состояние производства и эффективность применения кормовых гранул
С переводом общественного животноводства на промышленную основу возрастают требования к кормам как по наличию питательных веществ, сбалансированности рациона, так и по физико-механическим свойствам, определяющим возможность их раздачи с помощью механизированных и автоматизированных средств. В большей степени этим требованиям удовлетворяют обезвоженные корма, спрессованные в гранулы или брикеты.
Исследованиями ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса /101/ и Донского СХИ /52/ установлено, что потери питательных веществ при высушивании сена в прокосах составляют 35...50, при досушивании активным вентилированием - 20...25, при силосовании -- 20...30, при приготовлении сенажа - 10...15, а при заготовке гранулированных и брикетированных обезвоженных кормов - всего лишь 5...8$. Кроме этого при производстве брикетов и гранул выход кормовых единиц по сравнению с приготовлением сена в полевых условиях возрастает в среднем на 70%, переваримого протеина - почти в 1,5 раза, а каротина - более чем в 6 раз. При этом из культур, обычно используемых для приготовления грубых кормов, получают фактически концентрированный корм. Дегидроти-рованные гранулированные и брикетированные корма почти ни в чем не уступают свежескошенной зеленой массе (табл. I).
Эффективность производства гранул из травяной муки и брикетов из травяной сечки объясняется не только лучшей сохранностью питательных веществ при заготовке, но и большей вместимостью складских помещений. В сравнении с обычным сеном таких кормов на І кв.м площади склада можно хранить в 6-7 раз больше. Они удобны при транспортировке и позволяют механизировать и автоматизировать раздачу корма, при этом исключаются потери из-за распыла. Резко снижается потребность в бумажных мешках, при заготовке травяной муки в гранулах, а при наличии сухих, темных хранилищ от них вообще можно отказаться.
Образование гранул и их рациональная форма
В нашей стране и за рубежом производство гранулированных кормов осуществляется на технологических линиях, в состав которых входят пресс-грануляторы преимущественно с кольцевыми матрицами. Прессовальные каналы матриц выполняются, как правило, цилиндрическими, что обусловливает выход из них монолитов такой же формы. Монолиты разделяясь на части ножами образуют гранулы. Цилиндрическая поверхность качественных гранул должна быть ровной и гладкой, что является одним из требований ГОСТа 23513-79 /29/. В связи с этим при транспортировке гранул их цилиндрическая поверхность практически не подвергается разрушению.
Рассматривая торцевые поверхности гранул, можно заметить, что с одной стороны они получаются скруглённые по какому-то радиусу, а с противоположной стороны имеют впадину, обрамлённую острыми кромками. Образование на одной грануле двух торцевых поверхностей различного профиля объясняется тем, что при движении прессуемого материала по каналам матрицы происходит трение корма о стенки отверстия, а также трение частиц друг о друга. При этом частички корма, контактирующие со стенками матричного канала движутся с меньшей скоростью, чем частички, удаленные от поверхности трения. В связи с этим, выходящие из отверстий матрицы спрессованные монолиты снаружи как бы окружены плотной оболочкой, а сердцевина состоит из менее плотных слоев. Если разрезать спрессованный монолит вдоль (Рис.2.1), то распределение плотности слоев уплотнённых частиц по диаметру подчиняется параболическому закону, описываемому уравнением У=й% . Высказанные предпосылки нашли подтверждение в работе В.Парфенова /89/. Разделение монолитов на гранулы происходит по линии запрессоввывания отдельных порций материала в канал матрицы. Отсюда следует, что один торец гранулы получается выпуклым, а второй вогнутым. Необходимо заметить, что радиус вогнутости торцевой поверхности гранул зависит от многих факторов. Во-первых от вида прессуемого корма, его состава. Например у гранул из травяной муки вогнутость торцевой поверхности больше, чем у гранул из комбикормов. Во-вторых от способа прессования. При сухом прессовании (влажность материала перед прессованием до 20%) образуется острые кромки на торцевых поверхностях гранул, а при влажном (влажность прессуемого материала от 20 до 30%) торцы гранул получаются ровными. Однако из литературы /58/ известно, что при влажном прессовании расходуется дополнительная энергия на сушку гранул. Поэтому этот способ имеет ограниченное применение. Наиболее широко используется на практике -способ сухого прессования.
Программа и методика исследования физико-механических свойств гранулированных кормов
В трудах академика В.П.Горячкина /26/ указывается, что исследование рабочего процесса вновь проектируемой машины необходимо начинать с изучения материала, который она обрабатывает. Только после определения необходимых физико-механических свойств материала можно правильно подойти к выбору конструктивных параметров рабочих органов машины и показателей технологического режима работы.
В работах Г.Я.Фарбмана /108/, Ю.Н.Баранова /108/, Х.Х.Аб-диева /4/ изучались физико-механические свойства кормовых гранул преимущественно из травяной муки. Авторы предлагают разделить физико-механические свойства гранул на две группы. К первой группе относятся объемная масса, углы естественного откоса, углы обрушения, сортируемость, скорость витания, коэффициенты внешнего и внутреннего трения. Ко второй группе отнесена плотность гранул и коррелируемая с ней крошимость.Первая группа свойств предназначена в основном для оценки транспортирующих качеств гранул, при перемещении различными средствами, полноты заполнения бункеров-накопителей, склонность к сводообразованию и т.д. Вторая группа характеризует качественные показатели полученных.гранул.
При исследовании рабочего процесса механического кондиционера необходимо, чтобы кормовые гранулы, поступающие в установку, были достаточно прочные. В противном случае результаты опытов будут недостоверны. На наш взгляд с достаточной точностью о прочности спрессованных монолитов можно судить по их плотности и крошимости. Если эти показатели не выходят за допустимые пределы, регламентированные ГОСТ 23513-79 /29/ и ГОСТ 22834-77 /30/, то этот материал может быть применен для исследований. В связи с этим возникает необходимость в определении вышеуказанных показателей.
Механический кондиционер кормовых гранул представляет собой устройство непрерывного действия. Производительность этой машины (формула 2.3) зависит от многих параметров и в частности от объемной массы поступающих гранул. Поэтому необходимо знать её численные значения.
Особое место в исследовании физико-механических свойств кормовых гранул отводится определению коэффициентов трения. Дело в том, что кормовые гранулы, находясь в кондиционере.постоянно перемещаются и контактируют с его рабочими органами. При этом происходит внешнее трение гранул о поверхность барабана и спиральной навивки /37/. Такое трение характеризуется коэффициентом внешнего трения. Кроме того гранулы, двигаясь сплошным потоком, взаимодействуют друг с другом. Возникающее при этом внутреннее трение характеризуется соответственно коэффициентом внутреннего трения.
Программа и методика проведения исследований
Рядом исследователей /10,13,19,25,42,69,93,94/ установлено, что в процессе перемещения кормовых гранул различными транспортирукхцими средствами образуется крошка. Было изучено влияние на крошкообразоваиие рабочих органов таких транспортеров как шнековые, тросово-шайбовые, ковшовые элеваторы, пневматические и другие. Авторами приведены численные значения крошимости гранул при транспортировке. Однако в этих работах не раскрывается сущность процесса отделения от тела спрессованного монолита частичек корма во время их взаимодействия с активными органами транспортеров. В связи с этим в программу экспериментальных исследований были включены вопросы более углубленного изучения процесса крошения гранул при их транспортировке .
Определенное значение на крошимость гранул оказывает их длина. В литературе /11,17,121/ приводятся противоречивые данные по этому показателю. Установлено, что у коротких гранул крошимость всегда выше, чем у длинных /127/. Это объясняется наличием большого числа торцевых поверхностей в единице объема у гранул с малой длиной по сравнению с более длинными. Авторы считают, что в основном разрушение гранул происходит с торцевых поверхностей. В то же время в литературе не указывается оптимальной длины кормовых гранул и путей снижения образования крошки с их торцов. С целью научного обоснования этих вопросов программа экспериментальных исследований предусматривала проведение специальных опытов.
В настоящее время ни у нас в стране ни за рубежом нет научных работ по изучению способа механического кондиционирования кормовых гранул. Отсутствуют конструктивные разработки для осуществления этого процесса. Поэтому в программу исследований входило определение влияния технологических (величина подачи материала), кинематических (частота вращения барабана кондиционера) и жонструктивных (шаг спирали, длина барабана) факторов на показатель процесса кондиционирования. Поскольку одновременно несколько факторов оказывают влияние на рассматриваемый процесс, то возникает необходимость в проведении совместной оценки их взаимодействия на эффективность работы предлагаемого устройства.
