Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1. Зоотехнические требования, предъявляемые к качеству комбинированных кормов 8
1.2. Обзор существующих комбикормовых агрегатов . И
1.3. Критерии оценки качества смешивания кормов 25
1.4. Обзор научных исследований процессов приготовления комбикормов 30
1.4.1. Обзор научных работ по исследованиям процессов измельчения 30
1.4.2. Обзор научных работ по исследованиям процессов смешивания 35
1.5. Цель и задачи исследований 38
2. Теоретические исследования рабочего процесса комбикормового агрегата 40
2.1. Разработка конструктивно-технологической схемы агрегата 40
2.2. Модели функционирования малогабаритного комбикормового агрегата 42
2.3. Экспериментально — теоретические исследования рабочего процесса комбикормового агрегата 46
3. Программа и методика экспериментальных исследований 58
3.1. Программа экспериментальных исследований 58
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований 59
3.2.1. Приборы, устройства и оборудование для исследования процессов измельчения и смешивания концентрированных кормов 59
3.2.2. Определение основных показателей процесса измельчения в дробилке зерна 60
3.2.3. Определение основных показателей работы вертикально-шнекового смесителя 62
3.2.4. Методика определения однородности комбикорма 63
3.3. Выбор критериев оптимизации 65
3.4. Методика проведения многофакторного эксперимента 67
4. Результаты экспериментальных исследований малогабаритного комбикормового агрегата 70
4.1. Предварительные испытания агрегата 70
4.2. Результаты предварительных исследований дробилки зерна с колосниковой решеткой 73
4.3. Исследования решетной дробилки зерна 80
4.3.1. Влияние окружной скорости молотков на эффективность работы дробилки 80
4.3.2. Влияние частоты вращения вентилятора на эффективность работы дробилки 83
4.3.3. Оптимизация параметров дробилки зерна 85
4.4. Исследование загрузочного устройства 88
4.4.1. Предварительные исследования загрузочного устройства 88
4.4.2. Исследование влияния диаметра всасывающего рукава загрузочного устройства на показатели рабочего процесса дробилки 91
4.4.3. Оптимизация параметров загрузочного устройства 92
4.5. Исследование пневмотранспортирующей сети комбикормового агрегата 96
4.6. Исследования дробилки зерна с регулятором «живого» сечения в составе комбикормового агрегата 99
4.6.1. Влияние величины открытия регулятора «живого» сечения на эффективность работы дробилки 100
4.6.2. Влияние окружной скорости молотков на эффективность работы дробилки зерна с регулятором «живого» сечения .102
4.6.3. Исследование дробилки зерна с регулятором «живого» сечения методом многофакторного эксперимента 103
4.6.4. Оптимизация дробилки зерна с регулятором «живого» сечения 107
4.7. Исследование рабочего процесса вертикально-шнекового смесителя Ill
4.7.1. Предварительные исследования процесса смешивания в вертикально-шнековом смесителе периодического действия ' 111
4.7.2. Влияние шага витков шнека на показатели рабочего процесса 115
4.8. Проверка работы малогабаритного комбикормового агрегата при оптимальных настроечных параметрах 119
5 . Расчет энергетической эффективности 122
Общие выводы 127
Литература 129
Приложения 142
- Обзор существующих комбикормовых агрегатов
- Обзор научных работ по исследованиям процессов измельчения
- Модели функционирования малогабаритного комбикормового агрегата
- Результаты предварительных исследований дробилки зерна с колосниковой решеткой
Введение к работе
На сегодняшний день одной из определяющих жизненно важных сфер является агропромышленный комплекс, поставляющий продовольствие как для населения, так и сырье для промышленности. Одна из наиболее приоритетных задач - обеспечение населения продукцией животноводства. Важнейшими условиями для её успешной реализации является наличие кормоприготовитель-ной базы и её рациональное использование. В связи с этим, большое значение отводится кормопроизводству.
Наибольшую часть в структуре себестоимости производства мяса, молока и других продуктов животноводства составляют корма. От качества подготовки их к скармливанию во многом зависят показатели работы животноводческих ферм и комплексов. Известно, что использование в рационах комбикормов, сбалансированных по питательным веществам, позволяет получить повышение продуктивности животных на 10... 12%, а при обогащении рационов биологически активными веществами (аминокислоты, микроэлементы, антибиотики и т.д.) продуктивность возрастает на 25...30 % и более [7,41].
В настоящее время приготовление комбикормов непосредственно в хозяйствах экономически целесообразно: существенно снижаются транспортные перевозки как внутри хозяйственные, так и внешние; максимально используется собственная кормовая база как зерновых, так и продуктов мельниц, пекарен; появляется возможность оперативного изменения рецептуры комбикорма и его суточной потребности.
На сегодняшний день комбикормовая промышленность развивается по двум направления. Первое - наращивание мощностей крупных комбикормовых предприятий. Второе — разработка малогабаритных установок и цехов для приготовления комбикормов в условиях хозяйства из местного сырья с использованием покупных ингредиентов (белково-витаминных добавок, премиксов). Данное направление на сегодняшний день является наиболее перспективным [55].
Для приготовления комбикормов в сельском хозяйстве используются малогабаритные блочно-модульные комбикормовые установки. Однако такие ус-
тановки не достаточно широко распространены в силу своей громоздкости и высокой стоимости. В то же время их рабочий процесс требует совершенствования, направленного на снижение энергоемкости и повышение качества готового продукта.
Целью данной работы является обоснование основных параметров и режимов работы малогабаритного комбикормового агрегата путем совершенствования рабочих органов.
Научную новизну работы составляют:
малогабаритный комбикормовый агрегат (патент №2217226 РФ);
модели функционирования агрегата;
— математические модели, по которым рассчитаны оптимальные параметры
пневмотранспортирующей сети агрегата;
- модели регрессии рабочего процесса, позволившие определить оптималь
ные конструктивно-технологические параметры и режимы работы агрегата.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Разработана конструктивно-технологическая схема малогабаритного комбикормового агрегата, способного измельчать концентрированные корма и смешивать их с премиксами. Материалы исследования переданы Нолинскому ре-монтно-механическому заводу (Кировская область).
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Зонального НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (тема 02.04.02 с Россельхозакадемией, номер государственной регистрации 01970007280).
На защиту выносятся следующие положения:
- модели функционирования агрегата;
результаты теоретических исследований пневмотранспортирующей сети малогабаритного комбикормового агрегата;
конструктивно-технологическая схема агрегата;
результаты экспериментальных исследований по обоснованию параметров и режимов работы малогабаритного комбикормового агрегата;
7 — энергетическая эффективность комбикормового агрегата.
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.
Материалы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях в Вятской государственной сельскохозяйственной академии (2002...2005 гг.).
Автор выражает благодарность докторам технических наук П.А. Савиных и А.В. Алешкину, кандидату технических наук Н.А. Чернятъеву, и коллективу лаборатории механизации животноводства за помощь и поддержку в процессе выполнения работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 142 наименований и 6 приложений. Работа содержит 170 страниц, 62 рисунка, 10 таблиц.
Обзор существующих комбикормовых агрегатов
В недалеком прошлом существовали отдельные комбикормовые цеха и технологические поточные линии для производства комбинированных кормов, такие как АКН-1М, АМК-2, МУКЗ-35,50, КА-4, ЛПК-2, К-Н-5-1, ОКЦ и др. Данные машины отличались громоздкостью и высокой энергоемкостью [13, 17, 21, 40, 44, 67, 87, 89, 98, 104, 126]. На сегодняшний день в сельскохозяйственных предприятиях России все большее распространение получают малогабаритные комбикормовые установки [127]. Так, например, ВНИПТИМЭСХ [96] разработал малогабаритную установку МКУ-1 (рис. 1.1), которая предназначена для приготовления комбикормовых смесей из фуражного зерна, травяной муки, а также премиксов и кормовых добавок, выпускаемых промышленностью. Технологический процесс производства комбикормов сводится к следующему. Необходимое количество зерновых компонентов в соответствии с заданной рецептурой измельчается на дробилке 6 (рис. 1.1), откуда посредством винтового транспортера 2 подается в бункер 1. Все остальные компоненты, не подлежащие измельчению, засыпают в бункер винтового конвейера. После перемешивания компонентов в течение 10... 15 мин в горизонтальном смесителе периодического действия готовая смесь затаривается в мешки. Рис. 1.1. Малогабаритная комбикормовая установка МКУ-1: 1 — бункер; 2 — винтовой транспортер; 3 - приемник БМВД; 4 - горизонтальный смеситель; 5 - рама; 6 — дробилка зерна Пропускная способность МКУ-1 составляет 0,5 т/ч при равномерности смешивания 95 % и степени помола 0,2...2,8 мм. Установленная мощность двигателей 8,8 кВт. К недостаткам данной установки можно отнести низкую производительность, вследствие несовершенства конструктивно-технологической схемы. ОАО «ВНИИКП» разработал [93, 117] блочно-модульный агрегат УЗ-ДКА-1 (рис. 1.2), который предназначен для приготовления сбалансированных рассыпных полнорационных комбикормов для различных половозрастных групп животных и птицы при ручном взвешивании компонентов. В состав блочно-модульного агрегата входят приемное устройство 1 для компонентов, требующих измельчения, встроенные в самотечные трубы магнитные системы 2, дробилка 4 с приемным бункером 5, смеситель 6, винтовые конвейеры 3, бункер-накопитель 7 для затаривания готовой продукции с мешкодержателем.
Дробилка предназначена для измельчения зерна, жмыхов, гранулированных видов сырья и т.п. Крупнокусковые жмыхи требуют обязательного предварительного измельчения до частид не более 10... 15 мм. В зависимости от требуемой крупности измельченного сырья устанавливается сито с отверстиями размером 3...6 мм. Регулировать подачу продукта в дробилку можно шиберной задвижкой с ручным приводом. Оптимизация загрузки электродвигателя дробилки производится по показаниям амперметра, установленного на пульте управления агрегатом. Рис. 1.2. Схема блочно-модульного агрегата УЗ-ДКА-1: 1 - приемное устройство; 2 - магнитная система; 3 - винтовые конвейеры; 4 — дробилка; 5 — приемный бункер; 6 - смеситель; 7 - бункер-накопитель Смеситель имеет корпус с подшипниковыми опорами, двумя приемными и одним выгрузным отверстиями. В корпусе установлен смесительный вал с двумя ленточными спиральными навивками, который приводится во вращение от мотор-редуктора через цепную передачу, В одно из приемных отверстий поступают про 14 дукты измельчения из дробилки. Второе приемное отверстие, снабженное крышкой и конечным выключателем, служит для загрузки компонентов, не требующих измельчения, и очистки внутренней полости смесителя (при необходимости). Выгрузное отверстие смесителя снабжено поворотной задвижкой с ручным приводом. Магнитная система состоит из корпуса, в котором размещаются постоянные магниты из восьми феррито-бариевых плиток. Магнитные системы требуют периодической очистки, которая производится вручную. Пропускная способность агрегата до 1 т/ч, при установленной мощности 24 кВт и однородности смешивания около 90%. Отсутствие в агрегате системы улавливания неметаллических примесей повышает вероятность преждевременного выхода из строя дробилки. К недостаткам можно отнести высокую энергоемкость и металлоемкость, а также низкую производительность. ОАО «ВНИИКОМЖ» разработал малогабаритный комбикормовый агрегат для переработки фуражного зерна и приготовления комбикормов в фермерских хозяйствах и на небольших сельскохозяйственных предприятиях. Малогабаритный комбикормовый агрегат МКА-1 (рис. 1.3) состоит из дробилки с пневмозабором, смесителя-накопителя готового продукта и питателя обогатительных добавок [58, 105J. Принцип действия данного агрегата сводится к следующему. При включении электродвигателя дробилки 1 вентилятором 2 в камере заре-шетного пространства 3 создается разрежение, благодаря которому через насадку 4 на свободном конце заборного рукава 5 зерно из вороха или обогатительные добавки из питателя 6 поступают в дробильную камеру 7, где измельчаются молотками ротора 8, а добавки разрыхляются. Затем измельченная масса просеивается сквозь решето 9, захватывается лопатками вентилятора 2 и нагнетается по трубам в смеситель-накопитель 10. Уровень загрузки контролируется через смотровые окна смесителя. Поочередно заполняющие бункер компоненты смешиваются винтовым конвейером 16 при остановленной дробилке в течении 5...10 минут. Смеситель-накопитель загружается компонентами в последовательности, устанавливаемой оператором самостоятельно, т.е. в зависимости от условий хранения сырья, количества компонентов в рецепте, но всегда начиная с компонента, составляющего больший процент. Выгрузка готового продукта осуществляется через патрубок 13 поворотом рукоятки 11, открывающей заслонку 15 в кожухе винтового конвейера 16. Комбикорм выгружают в мешки или передвижное транспортное средство.
Обзор научных работ по исследованиям процессов измельчения
Измельчение является самой энергоемкой операцией в процессе приготовление комбикорма, на которую расходуется до 70% от всей энергоемкости процесса. Исследованием рабочего процесса измельчения зерна в молотковых дробилках занимались В.Р. Алешкин, Н.Ф. Баранов, В.П. Гейфман, В.П. Горячкин, М.Е. Гришин, Ф.Г. Зуев, С.Г. Карташов, Ф.С. Кирпичников Е.М. Клычеев, ЯЛ. Куприц, ИЗ. Макаров, СВ. Мельников, В.Г. Мохнаткин, Е.А. Непомнящий, П.М. Рощин, В.И. Сыроватка, В.А Сысуев, С.Д. Хусид и многие другие ученые. СВ. Мельников выделяет дробилки в самостоятельную группу машин ударного действия, работающих на высокоскоростных режимах, и приводит типичную конструктивную схему: корпус с загрузочной горловиной, молотковый барабан с шарнирно подвешенными молотками, деку, решето. Также приводит свою классификацию кормодробилок закрытого типа по их конструктивной схеме и способу организации рабочего процесса в дробильной камере [4,75, 76]. В работах СВ. Мельникова и В.Р. Алешкина рабочий процесс в дробилках представлен как Марковский процесс «размножения» и гибели совокупности частиц. Молотковый ротор и отражающие неподвижные рабочие органы -решето и деки создают новые частицы, которые впоследствии поглощаются решетом. Было получено уравнение измельчения «размножения» частиц: = 11 0 (2.17) где J„k — диаметр измельченных частиц; с?нк — диаметр неизмельченных частиц; t— время измельчения. Но в то же время ученые столкнулись с проблемой применения данного уравнения. Коэффициенты г и rjn , характеризующие степень измельчения и свойства зерновых частиц, не достаточно изучены и для определения их значений нужны экспериментальные исследования. В работах В.Р. Алешкина также отмечено, что при создании новых дробилок на первом месте должна стоять задача по выбору оптимальной окружной скорости вращения молотков, основываясь как на технических и экономических соображениях, так и на вид измельчаемого корма. Соотношение остальных параметров необходимо подбирать как оптимальное при выбранной окружной скорости молотков [4]. Ученые Воронежского СХИ в своих исследованиях установили закономерность изменения потребляемой мощности дробилкой. Так увеличением диаметра дробильной камеры при различных способах загрузки, потребляемая мощность возрастает, однако, при центральной загрузке величина мощности на привод в 1,8...2,5 раза больше, чем с радиальной подачей продукта, [19]. Н.Ф.Баранов, В.Н. Шулятьев предлагают путь снижения энергопотребления - многоступенчатое измельчение зерна. Суть многоступенчатого измельчения сводится к тому, что на каждой ступени измельчения выделяется мелкая фракция, которая соответствует готовому продукты, а крупная фракция поступает на последующее измельчение в следующую ступень. Количество ступеней зависит от степени измельчения готового продукту. При такой схеме организации рабочего процесса авторам удалось снизить удельные энергозатраты на 5..Л7 % по сравнению с одноступенчатым измельчением [6, 8, 9]. СВ. Мельников, Ф.С. Кирпичников [81] считают, что увеличивать окружную скорость вращения молотков следует не за счет увеличения частоты вращения молоткового ротора, а за счет увеличения его диаметра. Так же авто 32 ры отмечают, что при этом необходимо учитывать оптимальные соотношения длины и ширины молоткового ротора. В своих работах В.И. Сыроватка, исследуя закономерности процессов измельчения, пришел к следующим выводам [114, 116]. Состояние измельчаемого материала в дробильной камере зависит от величины её загрузки. При малой загрузке материал находится в виде отдельных, свободнодвижущихся частиц, а при оптимальной загрузке измельчаемый материал циркулирует сплошным, рыхлым слоем по рабочим поверхностям дробильной камеры в направлении вращения молоткового ротора. Толщина этого потока равна 15.-.35 мм. Скорость потока в области деки составляет 2...25 %, а в зоне решета она равна практически 50 % от окружной скорости молотков. Молотки, перемещаясь в рыхлом слое измельчаемого материала, ударяют по частицам своей рабочей поверхностью. При упругом ударе частицы отражаются от молотка, а при неупругом перемещаются по его поверхности. Определяющим фактором разрушения материала является удар рабочих органов по частицам, которые перемещаются по рабочей поверхности дробильной камеры. В результате исследований выявлены причины высокого удельного расхода энергии и неравномерного гранулометрического состава продуктов измельчения -перемещение измельчаемого материала в дробильной камере, многослойное расположение частиц, низкая скорость соударения частиц с рабочими органами. Дня обеспечения экономичной работы дробилок необходимо, чтобы её рабочие органы обеспечивали торможение измельчаемого материала, разрушение материала одним ударом, удаление мелкой фракции из дробильной камеры по мере её образования. Для чего диаметр ротора и зазор между концами молотков и рабочей поверхностью решета должны быть минимальными. Рабочая скорость молотков должна обеспечить разрушение одним ударом из следующей зависимости: где Оразр - скорость соударения молотка и зерновки, необходимая для разрушения зерновки за один удар, м/с; \ СІЮЯ скорость движения воздушно 33 продуктового слоя в камере измельчения. Результаты исследования В.И. Сыроватки позволяют проектировать как более совершенные молотковые дробилки, так и рабочие органы для них. По мнению авторов [56, 57] движение воздуха измельчаемого материала представляет собой трехмерное движение, причем радиальная и осевая составляющие во много раз меньше окружной, которая практически не изменяется вдоль оси ротора. Хаотическое движение продукта в воздушно продуктовом слое выравнивает скорость в этой области. В результате теоретических исследований В.И. Ломова, А.Г. Соколова, И.М. Гринчука получена математическая модель, позволяющая оперативно определить оптимальные углы смещения отбойных гребенок (контрмолотков или противоре-жущих пластин) при различном числе ударных гребенок (молотков ротора) [67]. Ряд исследователей [51, 52] считают, что одним из путей повышения эффективности отвода готового продукта из дробильной камеры является увеличение угла обхвата молоткового ротора ситовой поверхностью. С этой целью они предлагают использовать в молотковых дробилках вращающуюся перфорированную поверхность, которая в сочетании с вращающимся молотковым ротором позволит увеличить выход готового продукта и снизить удельные энергозатраты. М.Е. Гришиным, Ф.С. Кирпичниковым [53] исследована аэродинамика молотковой дробилки, влияние воздушного потока, создаваемого молотковым ротором дробилки, на качество измельченного материала. Авторами дана характеристика воздушного потока в зависимости от конструктивных, механических и технологических факторов, получены уравнения радиальной скорости, за счет которой, в основном, происходит эвакуация материала из дробильной камеры, объемный расход воздуха, давление воздушного потока.
Модели функционирования малогабаритного комбикормового агрегата
В результате проведенного анализа комбикормовых агрегатов (КА) установлено, что данные агрегаты должны обеспечивать эффективное измельчение концентрированных кормов, транспортировку измельченного материала в смеситель и качественное смешивание всех компонентов комбикорма. Выполнение комплекса вышеперечисленных операций предполагает работу машины в условиях изменяющихся внешних воздействий, такой агрегат представляет собой сложную динамическую систему.
При разработке модели функционирования КА необходимо учитывать, что в общем случае на рабочий процесс влияют входные воздействия, принятые нами переменными (рис. 2.2): Qwdf) - подача материала; QnpcJt) — подача пре 43 микса; TVnpeM(t) - влажность премикса; WMST(t) — влажность материала; сгмаг(0 прочность материала. Выходными параметрами являются показатели работы КА: Q(t) — пропускная способность; dcp(t) - средний размер измельченных частиц; 3(f) — затраты энергии; всмесЛХ) - качество смешивания комбикорма.
На выходные параметры работы КА влияют конструктивные и технологические параметры настройки агрегата. К ним отнесены параметры, характеризующие исходное положение рабочих органов агрегата перед началом работы: v(t) — окружная скорость ротора по концам молотков; zk - величина открытия колосников; щ- частота вращения вентилятора; Lp - длина пневмотранс-портирующих рукавов; «шн - частота вращения шнека; /ш - шаг витков шнека.
Для подробного рассмотрения функционирования обобщенную модель К А (рис. 2.2) разложим на составные части в соответствии с выполняемыми операциями рабочего процесса (рис. 2.3). Агрегат может быть представлен в виде следующих структурных элементов: ИЗМ - измельчитель концентрированных кормов; ТР - пневмотранспортер; СМЕС - смеситель. Концентрированные КОрма, ПОДЛеЖаЩИе ИЗМеЛЬЧеНИЮ объеМОМ ?мат(0 сначальными характеристиками по влажности WMsr (t) и прочности о(/), засасываются в камеру дробилки. Материал, ударяясь о молотки и рифленые деки, измельчается (ИЗМ). После того, как материал достиг заданной крупности, он сепарируется через колосниковую решетку и, покидая дробильную камеру, транспортируется (ТР) в смеситель. В бункер для премиксов, согласно рецептуре смеси, загружают компоненты ?Сил(0 с влажностью Wnpf.M{t) и начинается смешивание компонентов комбикорма (СМЕС).
С целью установления закономерностей протекания процессов измельчения, транспортирования и смешивания (рис. 2.3), выделим и рассмотрим модель каждого из них отдельно. Это позволит оценить влияние наиболее существенных факторов на показатели работы агрегата (рис. 2.4, а, б, в).
Ранее было сказано, что входные параметры агрегата зависят от его конструктивных и настроечных параметров, поэтому на первом этапе исследований рабочего процесса комбикормового агрегата была принята расчетная модель (рис. 2.4, а), которая позволяет установить зависимости пропускной способности 2маг(0 удельных энергозатрат Эмат(0» среднего размера измельченных частиц dcp(t) от окружной скорости ротора по концам молотков u(t), величины открытия колосников zk. Реализация данной модели осуществляется методом многофакторного эксперимента [II, 15, 78, 79]. Расчетная модель (рис. 2.4, б) позволяет определить оптимальные значения частоты вращения вентилятора «в и длин пневмотранспортирующих рукавов Lp.
Модель (рис. 2.4, в) показывает, что на основные выходные параметры: Эсмос ) — энергоемкость, Q(t) — пропускная способность смесителя, 0wtcJJ) однородность получаемой смеси будут оказывать влияние следующие параметры: иш, /ш. Расчетные модели функционирования комбикормового агрегата Модели рабочего процесса КА (рис. 2.4) позволяют по данным исследования реального объекта получить математические описания исходных процессов в виде уравнений регрессии. 2 Экспериментально — теоретические исследования рабочего процесса комбикормового агрегата Разработанная конструктивно-технологическая схема агрегата (рис. 2.1), с точки зрения протекания воздушных потоков, может быть представлена в виде пневматической цепи (рис.2.5), в которой 1,2,...8 - узловые точки [119, 120]. C5D -ща Рис. 2.5. Пневматическая цепь комбикормового агрегата В данной цепи передаваемыми параметрами являются скорости потока ц и статические давленияps (і—1,...,8); R} R2,R3,R4 - гидравлические сопротивления, включающие в себя сопротивления трубопроводов, местные сопротивления и внутренние сопротивления соседних устройств. Величина R} является переменной, так как пульсации подачи материала создают во всасывающем трубопроводе колебания сопротивления. Дробилка - Д; вентилятор — В и смеситель — С являются элементами сети, связанными между собой сопротивлениями R,. Выделяя несколько различных по структуре элементов цепи, можно составить идеализированные модели для каждого из них. При идеализации для каждого элемента выделяется и учитывается только один определяющий эффект (например, инерция потока или ее сжимаемость и т.д.), а все остальные свойства относятся к соседним элементам. Так, например, сопротивление емкости смесителя С учтем как часть соседних сопротивлений R6 и7ї7, а в самом элементе С описываем только изменения давления за счет разности расходов на входе и выходе [23]: a2 dt Qe-Qi (2-І) где . Ve — объем емкости; а1— квадрат скорости звука в воздухе; р1 давление в емкости, причемр1 = р6; t - время; Q6 =L 6 6 расход на входе в емкость; Q7 = w7F7 — расход на выходе из емкости; ц средние скорости в соответствующих узловых точках; Ft - площади поперечных сечений каналов в узловых точках.
Результаты предварительных исследований дробилки зерна с колосниковой решеткой
Как было отмечено ранее, определяющим фактором, влияющим на показатели рабочего процесса дробилки, является окружная скорость ротора по концам молотков. Многочисленными исследованиями [71, 77, 95, 101, 127] установлено, что для каждой конкретной конструкции дробилки существует своя оптимальная скорость молотков. Поэтому для предварительного определения оптимальной окружной скорости ротора, а также изучения её" влияния на рабочий процесс дробилки зерна проведены однофакторные эксперименты. Общий вид экспериментальной дробилки зерна, входящей в состав комбикормового агрегата представлен на рисунке 4.2.
Исследования проводились на зерне ячменя сорта "АБАВА" с эквивалентным диаметром 4,36 мм и при влажности 12,5...13 %. Зазор zM между молотками и колосниковой решеткой был установлен 5 мм. Зазор между элементами колосниковой решетки гк= 5 мм (рис. 4.6). По результатам исследований Мельниковы СВ., Сыроватки В.И. и др [70, 77, 101, 107, 116, 121] диаметр ротора по концам молотков принят 500 мм. На базе дробилки, разработанной B.C. Халтуриным, выбрана ширина дробильной камеры [127]. На основании исследований [52] частоту вращения вентилятора и устанавливали 2600 мин 1.
К выгрузной горловине дробилки был подсоединен центробежный вентилятор, обеспечивающий как эвакуацию измельченного продукта из дробильной камеры, так и его транспортировку в смеситель. Пробы отбирались из выгрузной горловины смесителя. Эксперименты проводились в трехкратной повторности.
В ходе исследования оценивалось влияние окружной скорости ротора по концам молотков и на: средний размер измельченных частиц tfq,, мм; пропускную способность Q, т/ч; удельные энергозатраты Э, кВт-ч/(т-ед.ст.изм.); процентное содержание целых зерен в готовом продукте т, %. Удельные энергозатраты Э включают в себя мощности, затрачиваемые на измельчение дробилкой зерна, вентилятором на всасывание материала в дробильную камеру, эвакуацию измельченного материала из нее и последующую его транспортировку в смеситель.По полученным экспериментальным данным построены зависимости среднего размера измельченных частиц dcp, пропускной способности Q, удельных энергозатрат Э и содержания целых зерен т в готовом продукте от окружной скорости ротора по концам молотков и (рис. 4.7).
Анализ полученных зависимостей показывает, что с увеличением окружной скорости ротора по концам молотков и с 55 до 85 м/с средний размер измельчен 75 ных частиц уменьшается с 0,95 до 0,61 мм, это связано с более интенсивным воздействием молотков на измельчаемый материал. При этом происходит снижение содержания целых зерен т в готовом продукте с 0,7 до 0,35 % (рис. 4.7). Пропускная способность Q достигает максимальньк значений (Q 0,82 т/ч) при окружных скоростях о = 75...85 м/с. С увеличением окружной скорости v с 55 до 85 м/с наблюдается рост удельных энергозатрат Э с 2,08 до 2,4 кВт ч/(т-ед.ст.изм.).
Зависимости среднего размера измельченных частиц /ср; пропускной способности Q; удельных энергозатрат Э; содержания целых зерен т в готовом продукте от окружной скорости ротора по концам молотков и По полученным экспериментальным данным оптимальный диапазон окружных скоростей и= 70...80 м/с. При этом средний размер измельченных частиц dcp — 0,79...0,85 мм, пропускная способность Q = 0,6...0,7 т/ч, удельные энергозатраты Э = 2,20.. .2,25 кВт-ч/(т ед.ст.изм.).
На следующем этапе исследовали влияние величины межколосникового зазора zK на гранулометрический состав готового продукта при различных окружных скоростях ротора о. В ходе экспериментов варьировались межколосниковый зазор zK, путем одновременного поворота элементов колосниковой решетки вокруг своей оси (рис. 4.6) в диапазоне от 2 до 5 мм с шагом 1 мм и окружная скорость ротора и по концам молотков 65 м/с, 75 м/с, 85 м/с. Зазор между молотками и декой был установлен 5 мм. Частота вращения вентилятора и — 2600 мин 1. По полученным экспериментальным данным построены зависимости среднего размера частиц d , пропускной способности Q, удельных энергозатрат Э и содержание целых зерен в готовом продукте т от окружной скорости ротора по концам молотков и (рис. 4.8).
Похожие диссертации на Обоснование основных параметров и режимов работы малогабаритного комбикормового агрегата
