Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 Качество измельченного фуражного зерна и его влияние на продуктивность животных и птиц 8
1.2 Краткий обзор научных исследований физико-механических свойств зернового материала 13
1.3 Основные способы и средства измельчения фуражного зерна на корм скоту и птице 17
1.3.1 Жерновые мельницы 20
1.3.2 Вальцевые мельницы 22
1.3.3 Плющильные станки 25
1.3.4 Центробежные дробилки 27
1.3.5 Молотковые дробилки 29
1.4 Конструктивно-режимные особенности молотковых дробилок фуражного зерна 33
1.4.1 Влияние конструктивных параметров молоткового барабана на процесс измельчения 33
1.4.2 Влияние конструктивных параметров молотка на процесс измельчения 35
1.4.3 Влияние зазора между молотком и декой на процесс измельчения 38
1.4.4 Влияние скоростного режима молоткового барабана на процесс измельчения 39
1.5 Выводы по главе. Цель и задачи исследования 42
Глава 2 Теоретическое обоснование конструктивно- режимных параметров малогабаритного молоткового измельчителя фуражного зерна 44
2.1 Теоретический анализ процесса измельчения фуражного зерна в измельчающей камере 44
2.1.1 Способ измельчения «удар влет» 47
2.1.2 Способ измельчения «скалывание-срез» 52
2.1.3 Влияние числа ударов, необходимых для разрушения зерна на энергетику процесса измельчения 53
2.1.4 Обоснование конструкции экспериментального монолитного молотка малогабаритного измельчителя 59
2.2 Уравнение движения системы « барабан — молоток » 60
2.2 Определение минимальной массы монолитного молотка 66
2.3 Энергетическая оценка процесса измельчения 69
2.5 Выводы по главе 76
Глава 3 CLASS Программа и методика экспериментальных исследовани CLASS й 77
3.1 Программа экспериментальных исследований 77
3.2 Общая методика проведения экспериментов 79
3.2.1 Определение качества и соответствие измельченного продукта ГОСТам и зоотехническим требованиям 79
3.2.2 Методика оценки точности измерений 80
3.3 Описание и принцип работы экспериментальной установки 82
3.4 Определение момента инерции экспериментального молотка 87
3.5 Приборы и оборудование, используемые при проведении экспериментальных исследований 95
3.6 Методика проведения лабораторных экспериментов 96
3.6.1 Определение производительности измельчителя 96
3.6.2 Определение окружной скорости молотков 97
3.6.3 Определение потребной мощности на измельчение 98
3.6.4 Определение удельных затрат энергии на процесс измельчения..99
3.6.5 Определение качественных показателей готового продукта 99
3.7 Методика планирования эксперимента 100
3.7.1 Априорное ранжирование факторов 100
3.7.2 Метод крутого восхождения 103
3.7.3 Ортогональное планирование второго порядка 108
3.8 Выводы по главе 109
Глава 4 CLASS Результаты и анализ экспериментальных исследовани CLASS й
4.1 Результаты априорного ранжирования факторов
4.2 Результатов полного факторного эксперимента. . Метод крутого восхождения 111
4.3 Результаты и анализ экспериментального исследования методом ортогонального планирования 114
4.3.1 Зависимость модуля помола М от окружной скорости и, количества монолитных молотков N „ и подачи материала Q 116
4.3.2 Зависимость удельного расхода энергии Ауд от окружной скорости о, количества молотков NM и подачи материала Q 118
4.4 Выводы по главе 123
Глава 5 Экономическая эффективность применения малогабаритного молоткового измельчителя 124
5.ІРасчет капитальных вложений на изготовление измельчителя 124
5.2 Определение годовых эксплуатационных затрат 129
5.3 Определение экономической эффективности применения малогабаритного измельчителя 132
Общие выводы 133
Библиография 134
- Качество измельченного фуражного зерна и его влияние на продуктивность животных и птиц
- Теоретический анализ процесса измельчения фуражного зерна в измельчающей камере
- Программа экспериментальных исследований
- Результатов полного факторного эксперимента. . Метод крутого восхождения
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение населения продукцией животноводства является главной задачей агропромышленного комплекса России. В связи с этим в ходе реализации приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса», особое внимание обращается на проблемы животноводства и его кормопроизводства [1].
Важнейшим условием успешного развития животноводства является создание прочной кормовой базы, совершенствование средств механизации процесса производства и переработки кормов.
Из всего многообразия существующих способов переработки кормов, наибольшее применение получила механическая технология приготовления кормов.
В механической технологии приготовления кормов самым распространенным и важным процессом является измельчение, обусловленное требованиями физиологии кормления животных. Дело в том, что питательные вещества, присутствующие в кормах организмом животного усваивается только в растворимом виде, а скорость обработки частиц корма желудочным соком прямо пропорциональна площади их поверхности. В результате измельчения корма образуется множество частиц с высокоразвитой поверхностью, что способствует ускорению процессов пищеварения и повышению усвояемости питательных веществ [128].
Измельчение является одним из наиболее энергоемких процессов при переработке фуражного зерна на корм скоту и птице. Для этого применяются различные по конструктивному выполнению молотковые дробилки. При тонком измельчении эти дробилки дают до 30 % пылевидной фракции, а при грубом - до 20 % недоизмельченной фракции.
Переизмельчение приводит к увеличению затрат энергии на измельчение и потерям при скармливании, а недоизмельченное зерно плохо поедается и усваивается животными. Кроме этого молотковые дробилки имеют большие энергозатраты при измельчении потребляют от 10 до 15 кВт/ч на 1 т измельченного продукта [156].
Исследованиями процесса измельчения различных кормов посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых. Среди которых можно отметить В. П. Горячкина, П.А. Ребиндера, В.Я. Гирсшона, СВ. Мельникова, П. Риттингера, Р. Гийо, В.И. Сыроватко, В.А. Елисеева, В.А. Денисова, П.И. Леонтьева, И.Я. Федоренко, СВ. Золотарева, Н.С Сергеева, и многих других.
Процессы измельчения фуражного зерна в малогабаритных измельчителях исследовали следующие ученые: В.К. Бряков, Г.Ф. Бахарев, A.M. Левин и др.
Но, несмотря на это, промышленностью выпускаются кормоизмель-чающие машины, имеющие достаточно высокую энерго - и металлоемкость, низкую технологичность, а качество измельченного материала не всегда полностью отвечает зоотехническим требованиям. До сих пор нет полного обоснования, как конструктивных параметров, так и наиболее эффективных режимов работы измельчителей.
Особо остро встает вопрос об обеспечении техническими средствами, измельчителями кормов лично-подсобных, крестьянских и фермерских хозяйств, а также малых ферм.
В связи с вышеизложенным разработка и обоснование основных параметров малогабаритного измельчителя, позволяющих снизить металлоемкость конструкции и энергоемкость процесса измельчения фуражного зерна при качестве получаемого продукта, отвечающего зоотехническим требованиям является актуальной и важнейшей народнохозяйственной задачей.
Цель исследования. Повышение эффективности процесса измельчения фуражного зерна за счет использования монолитных молотков в измельчителе.
Объект исследования. Технологический процесс измельчения фуражного зерна в малогабаритном молотковом измельчителе, работающим по способам измельчения «удар влет» и «скалывание-срез» с получением готового продукта заданного гранулометрического состава.
Предмет исследования - закономерности процесса измельчения фуражного зерна в малогабаритном молотковом измельчителе.
Методы исследования - В процессе работы проводились аналитические и экспериментальные исследования с использованием метода активного планирования эксперимента, методов испытаний сельскохозяйственной техники с использованием стандартных и частных методик с последующей обработкой результатов методами математической статистики. Применялся также метод научного прогнозирования с использованием анализа и обобщения материалов литературных источников.
Научная новизна:
Выявлены аналитические, экспериментальные зависимости удельного расхода энергии и модуля помола от технологических, конструктивно-режимных факторов и обоснованы основные параметры малогабаритного молоткового измельчителя.
Получено дифференциальное уравнение движения системы «барабан-молоток» с использованием уравнения Лагранжа второго рода.
Получены математические модели оптимизации процесса измельчения фуражного зерна в малогабаритном молотковом измельчителе.
4. Разработана методика расчета монолитного молотка измельчителя.
Практическая значимость: Определены рациональные параметры и
режимы работы малогабаритного молоткового измельчителя фуражного зерна, обеспечивающие снижение удельной металлоемкости конструкции и энергоемкости процесса измельчения при качестве получаемого продукта, отвечающим зоотехническим требованиям. Разработаны техническая документация на изготовление и рекомендации по эксплуатации малогабаритного измельчителя.
Реализация результатов исследования. Техническая документация малогабаритного молоткового измельчителя фуражного зерна принята к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия для хозяйств республики. Измельчитель внедрен в хозяйствах Джи-динского района РБ: 000«Алцак», 000«Бага Нарин», ООО «Верхний То-рей», ОАО «Совхоз Оерский», ООО «Бургалтай», СПК «60 лет Октября». Внедрения подтверждены актами. Материалы исследования рассмотрены и
утверждены Советом по аграрной политике при Министерстве сельского хозяйства и продовольствия РБ (протокол № 2 от 7 октября 2008 г.).
Апробация. Основные результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях: БГСХА (г.Улан-Удэ, 1995-2008 г. г.), ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 2007-2008 г.г.), БГУ (г. Улан-Удэ, 2007-2008 г.г.), АГАУ (г. Барнаул, 2008 г.), ГНУ СибИМЭ (г. Новосибирск, 2008г.).
На III ежегодной республиканской ярмарке РБ «Сельхозтехника-2005» присужден диплом I степени за разработку малогабаритного измельчителя.
Публикация. Основное содержание диссертации изложено в 21 работах, опубликованных в сборниках научных трудов, журналах и материалах международных конференций, в том числе две статьи в изданиях рецензируемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии и приложений. Общий объем составляет 170 страниц, из них 133 страниц основного текста. Работа содержит 47 рисунков, 20 таблицы и приложений. Библиографический список включает 206 источников.
Качество измельченного фуражного зерна и его влияние на продуктивность животных и птиц
Полезная продуктивность животных и птиц, т.е. количество и качество молока, мяса, яиц, шерсти и шкур во многом зависит от кормления.
В зависимости от свойств и химического состава корма делятся: грубые, сочные и концентрированные.
Корма являются средством обеспечения животных и птиц энергией и питательными веществами, необходимыми для физиологических процессов и производства продукции животноводства и птицеводства.
Наукой доказано [128,189], что питательные вещества содержатся в кормах большей частью в виде высокомолекулярной формы и поэтому не могут в первоначальном виде проходить через стенки клеток пищеварительного тракта. Эти вещества должны предварительно расщепиться на простые составные части, перейти в раствор и затем уже всосаться.
Дело в том, что питательные вещества усваиваются организмом животного только в растворенном виде, а скорость обработки частиц корма желудочным соком прямо пропорциональна площади их поверхности. Поэтому перед скармливанием корма, как правило, измельчают, что повышает по- едаемость их животными и способствует лучшему воздействию на них пищеварительных соков.
Подготовленный для скармливания сельскохозяйственным животным и птицам корм, должен отвечать зоотехническим требованиям соответствующих стандартов или технических условий на корма.
Основным источником кормового белка в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц являются концентрированные корма, которые дают около 50 % протеина [55]. Поэтому особое значение имеет подготовка их к скармливанию с целью максимального использования протеина. По зоотехническим нормам в кормовых рационах в среднем на 1 кормовую единицу должно приходиться 105...ПО г перевариваемого протеина. При его недостатке примерно в 19 % от потребности недобор продукции составляет 30...35 %, а себестоимость и расход кормов возрастает в 1,5 раза [189].
Концентрированные корма (зернофуражные злаки, бобовые культуры, жмых и д.р.), содержащие большое количество питательных веществ перед скармливанием животным и птицам подвергают механической обработке -измельчению.
Измельчение - самый распространенный и совершенно обязательный способ подготовки зерновых кормов. При размоле, дроблении и плющении разрушается твердая оболочка зерна, облегчается разжевывание, питательные вещества делаются более доступными пищеварительным сокам, так как измельченные частицы обладают высокоразвитой поверхностью. Это способствует ускорению процессов пищеварения и повышению усвояемости питательных веществ, и они наиболее полно и без потерь могут быть использованы. Зерновой материал, подлежащий измельчению не должен содержать в себе посторонних примесей. С этой целью его очищают от металлических, примесей на магнитных сепараторах, а от минеральных, органических примесей, семян сорных растений и земли на зерноочистительных машинах. Наличие этих примесей в количествах превышающих установленные нормы, не только ухудшают качество измельченного зернового материала, но и может быть причиной заболевания животных и птиц. Кроме этого, плохо подготовленное к измельчению зерновое сырье нарушает нормальную работу машин и оборудования кормоприготовительных цехов. Пыль, кусочки почвы или соломы задерживают выход зернового исходного продукта из бункеров, а металлические предметы, попавшие в измельчитель, снижают эксплуатационные показатели дробилок, вентиляторов, ковшей норий и витков шнеков, при этом возникающие искры могут стать источником пожара или взрыва [120, 202].
Содержание металлических примесей размером до 2 мм допускается на 1 кг зернового корма не более [38,40,55,]: 10 % - для поросят-отъемышей; 15 % - для выращивания и откорма крупного рогатого скота (ГОСТ 9268-90); % - для цыплят, молодняка кур и бройлеров (ГОСТ 18221-72); 25 % - ремонтного молодняка свиней; 30 % - для кур-несушек и свиней. Наличие металлических частиц с острыми краями размером свыше 2 мм не допускается. Содержание минеральных примесей (песок) в комбикормах допускается не более [41]: 0,3 % - для цыплят; 0,5 % - для молодняка, свиноматок, свиней беконного и мясного откормов; 0,7 % - для откорма свиней до жирных кондиций и маток, подготовленных к случке (ГОСТ 9267-68). Содержание золы, нерастворимой в соляной кислоте в комбикормах допускается не более [38, 40]: 0,3 % - для цыплят; 0,5 % - для молодняка кур и бройлеров (ГОСТ 18221-72); 0,6 % - для выращивания и откорма крупно рогатого скота (ГОСТ 9268-90); 0,7 % - для свиней (ГОСТ 9267-68); 1,0 % - для кур-несушек [120].
Влажность зернового материала, подлежащего длительному хранению не должно превышать 15-17 % [44].
Зерновые корма с высоким содержанием жира (овес, кукуруза, рис) нельзя хранить в измельченном виде больше 10 дней.
Зернофураж, содержащий семена сорных растений для всех видов и возрастов животных и птиц надо измельчать более мелко, чтобы семена вместе с навозом не возвращались на поля.
Многие исследователи [4, 8, 71, 73, 120, 168, 181,183 и др.] посвятили свои работы изучению вопроса влияния измельченного и неизмельченного зернового материала на переваримость, усвояемость и поедаемость корма животными и птицей.
Теоретический анализ процесса измельчения фуражного зерна в измельчающей камере
Процесс измельчения, как показывает практика, весьма сложен и зависит от целого ряда факторов, так, например, от физико-механических свойств материалов, от состояния и формы рабочих органов, режима работы, конструкции и выбранного технологического процесса агрегата. Как было показано выше, молотковые дробилки также применяются для измельчения фуражного зерна, поэтому необходимо подробно рассмотреть процессы, происходящие в камере измельчителя.
В результате сложности явлений, имеющих место в рабочей камере измельчителя до настоящего времени нет единого представления о схеме рабочего процесса в камере молотковых кормоизмельчителей.
Наиболее ценные теоретические исследования по динамике молотковой дробилки провели СВ. Мельников, В.А. Елисеев, А.П. Макаров, В.И. Сыроватко и др. Среди многочисленных теоретических исследований В.П. Горячкина [52] имеются работы по теории удара и эксцентричном действии силы. Процесс измельчения крайне сложен и разнообразен по своему характеру. Он состоит, прежде всего, из преодоления упругих и пластических деформаций измельчаемого тела, образования новых поверхностей, преодоления внешнего и внутреннего трения, а также преодоления всевозможных потерь. Произвести точный замер полезно-затраченной энергии при измельчении весьма трудно. Энергия тратится на трение в механизмах машины, на преодоление инерции вращающихся частей измельчителя, на производство деформации без измельчения, даже на производство шума и т.д. Существующие ныне две теории дробления твердых тел (поверхностная и объемная), приводимые Г.Г. Егоровым и профессором Л.Б. Левенсоном [93] при рассмотрении процесса дробления полезных ископаемых, в какой-то степени (приближенно) находят применение в расчетах дробильных установок и кор моприготовительных процессов.
В основу поверхностной теории положена гипотеза: что работа измельчения прямо пропорциональна поверхности измельченных тел.
Чтобы доказать эту гипотезу, берется куб со сторонами, равными 1 см и делится на более мелкие кубики с учетом затраченной работы. При разделении куба пополам, затраченная работа будет равна - А кг/см., а при разделении куба на кубики со стороной, а = 0,5 см, потребуется разделить его по трем плоскостям. Значит, затраченная работа будет равна 3 А кг/см, а число кубиков будет 2=8. Если же кубики со стороной 1 см разделить на кубики со стороной 1/3 см, то уже будет шесть разделяющих плоскостей, а затрачен-ная работа будет равна 6 А кг/см число кубиков при этом будет 3 =27.
В общем случае при дроблении куба со стороной 1 см на кубики стороной 1/п см или 1/т см, в первом случае потребуется делить куб по 3 (п-1) плоскостям, а во втором по 3 (т-1) плоскостям. Затраченная работа при этом соответственно будет равна: Ап=ЗА(п-1) Am=3A(m-l) (2.1) Отношение работ, затраченных, при дроблении на п частей будет: An/Am=3A (п-1)/ ЗА (m-1) = n-1/m-l При больших значениях пит , единицей можно пренебречь, тогда An /Am = п/т (2.2)
Эта формула показывает, что при достаточно большой степени измельчения работа дробления прямо пропорционально степени измельчения.
По объемной гипотезе Кирпичева-Кика предполагается, что основная часть затрачиваемой энергии на дробление идет на деформацию в пределах упругости. Но, т.к. деформация в пределах упругости пропорциональна объему (Гук), то и «Энергия, требуемая, для производства аналогичных изменений в очертании геометрически подобных тел одинакового технологического состава изменяется, пропорционально объемам или весам этих тел» (2.2). Математическое выражение закона: A = c-F L (2.3) где с — постоянное; F- площадь поперечного сечения тела; L - длина тела; А для куба с ребром. Д:А=сД3 (2.4) В этом выражении нет основного показателя - степени измельчения [8], который именно является характеристикой дробления. Этот показатель впервые был введен в уравнение Стеблером. Пусть Д- ребро дробимого куска, d — ребро полученного куба, то Д3 / = и - количество полученных кубиков с ребром d за один прием дробления. За X приемов Д / ? = пх, откуда х = Igff-lgcP /Ign (2.5) Работа же, затраченная на дробление за п приемов (2.7)
Несомненно, что объемная гипотеза Кирпичева является наиболее обоснованной, ибо она основывается на известной формуле теории упругости Гука, дающей абсолютную величину деформации: А= - - (2.8) где А - работа деформации, т.е. работа внутренних сил упругости, равная при отсутствии потерь, работе внешних сил, вызвавших рассматриваемую упругую деформацию тела; а— напряжение сжатия, возникающее при деформации, в кг/ см ; V— объем деформируемого тела, см3; Е - модуль упругости в кг/см .
Нетрудно заметить, что объемная гипотеза учитывает только расход энергии на деформацию тела до предела упругости. Поэтому, если предел прочности материала близок к пределу упругости, то эта теория достаточно точно характеризует процесс разрушения. Если предел прочности далеко отстоит от предела упругости, то эта гипотеза характеризует только первую часть процесса измельчения, а вторая часть процесса отражается в поверхностной теории разрушения.
В настоящее время существует мнение, что эти гипотезы не противоречат, а в скоре дополняют друг друга, причем теория объемного разрушения относится к грубому предварительному дроблению, а теория поверхностного разрушения к последующему, более тонкому измельчению.
По вопросу разрушения продукта в молотковой дробилке А.П. Макаров предлагает четыре возможных случая воздействия рабочих органов дробилки на продукт: 1. Разрушение от удара молотком влет. 2. Разрушение от удара о неподвижную массу машины. 3. Разрушение от удара при столкновении частиц корма, движущихся с большой скоростью. 4. Разрушение от удара молотком по неподвижной массе корма, расположенной на решете.
При этом доминирующее действие того или иного случая удара зависит в основном от влажности кормов и их упругости.
Программа экспериментальных исследований
На основании теоретической части работы, а так же с поставленной целью и задачами исследования, была разработана программа, которая отражает следующие пункты: 1. Определение качества и соответствие измельченного продукта ГОСТам и зоотехническим требованиям. 2. Получение зависимостей влияния окружной скорости молотков на качественные и энергетические показатели работы измельчителя. 3. Получение зависимостей влияния количества молотков на качественные и энергетические показатели работы измельчителя. 4. Получение зависимостей влияния подачи на качественные и энергетические показатели работы измельчителя. 5. Определение критерии оптимизации по удельному расходу энергии и модулю помола.
На этапе лабораторных исследований основная задача состояла в том, чтобы выявить зависимость критерии оптимизации от факторов, которые меняются в период проведения экспериментов.
В качестве критерии оптимизации принимаем следующие: модуль помола и удельный расход энергии.
На рисунке 3.1 представлена общая схема исследования.
Для проведения опытов были отобраны следующие виды и сорта зернового материала: пшеница (сорт «Селенга»), ячмень (сорт «Баргузин»), овес (сорт «Догой»), используемые в нашем регионе.
Зерновой материал отбирался в учебно-производственном хозяйстве «Байкал» БГСХА им. В.Р. Филиппова после очистки на семяочистительной машине СМ-4 с последующей сушкой на стационарной зерносушилке СЗСБ-8А по методике предложенной [143, 165, 168,170, 177], также показатели качества опытного зернового материала определялись следующими методами: - влажность- ГОСТ 13496.3 -80 «Комбикорма, сырье. Методы определе ния влажности»; - объемная масса- ГОСТ 10840-64 «Зерно. Методы определения натурального веса»; - масса 1000 зерен - ГОСТ 10842-76 «Зерно. Методы определения массы 1000 зерен»; - содержание сорной примеси - ГОСТ 10939-64 «Зерно. Методы определения засоренности, прохода мелких зерен, выравненное и крупности».
Основные физико-механические характеристики исследуемого зернового материала является типичными для зернофуражного корма, поэтому данные о плотности, прочности на измельчение при проведении расчетов были взяты из литературных источников [44, 90].
С целью снижения количества опытов, в качестве основного экспериментального зернового материала использовался ячмень сорта «Баргузин». Критериями выбора ячменя как основного зернового материала в исследовании измельчителя явились его высокие прочностные характеристики, типичность формы и геометрических размеров среди фуражных культур (пшеницы, овса, ячменя и др.), а также большой удельный вес этой фуражной культуры в кормопроизводстве.
Основные геометрические размеры зерна, применяемого в качестве измельчаемого материала при проведении опытов, определялись методом ситового анализа при помощи набора сит с различными диаметрами отверстий.
Проведенный ситовой анализ измельчаемого зерна показал, что зерно соответствует геометрическим размерам, полученным Т.А. Егоровым.
Методика оценки точности измерений
Системные ошибки, как известно, способствуют снижению достоверности измеряемых величин. Снижение величины предельной ошибки способствует проведение тарирования и проверки измерительных приборов после каждой группы опытов. При замере электроэнергии пользовались прибором, погрешность которого составляет ± 0,5 %.
Результатов полного факторного эксперимента. . Метод крутого восхождения
Средняя априорная диаграмма рангов при изучении распределения факторов, влияющих на эффективность работы малогабаритного молоткового измельчителя Как видно из диаграммы, распределение не является монотонным, возрастание не происходит равномерно. Таким образом, по результатам психологического эксперимента выполненного методом априорного ранжирования, для дальнейших исследований было отобраны следующие факторы влияющие на эффективность работы малогабаритного молоткового измельчителя при измельчении фуражного зерна: X, - количество монолитных молотков NM ;Х2-подачазерновогоматериала Qn; Х3 - окружная скорость ротора IV
Результаты полного факторного эксперимента. Метод крутого восхождения
Согласно методике изложенной в главе 3.6.2 приведены факторы, интервалы и уровни варьирования независимых переменных.
Для отыскания оптимального сочетания выделенных факторов, дающих оптимальный модуль помола Мп, был проведен полный факторный эксперимент типа 2к, включающий сначала 8 опытов, а затем выполнена программа крутого восхождения по поверхности отклика, состоящая из четырех опытов.
Согласно принятой методике была реализована матрица планирования (таблица 4.1) были рассчитаны коэффициенты регрессии: b0=2,51 Ь12= 0,0625 6; = 0,1375 Ь]3 = -0,0125 Ъ2 = -0,0375 Ь23 = -0,0875 65 = 0,2375
Проверка значимости коэффициентов регрессии, показала следующие результаты: S?ur= 0,06645 и S2 у = 0,083, расчетное значение F=0,8006, которое меньше табличного і абл. 3,0 при числе степеней свободы числителя //= N- к- 1= 8 -3 - 1 = 4 и знаменателя f2 = N(n - 1) = 8 (3 - 1) = 16 с 95 %-ной достоверностью.
Об адекватности линейной модели также можно судить и по критерию, согласно которой линейная модель не является адекватной, если оказался, значим хотя бы один из эффектов взаимодействия.
Проверяем адекватность по второму критерию равенства нулю коэффициентов при квадратичных членах (ДІ=0), ДЛЯ этого ставим опыты в центре эксперимента и получим: в0 — 2,51; у0 = 2,35; разность во - у о - 2,51-2,35=0,16; ошибка эксперимента Sy= 0,122. Значимость этого эксперимента проверяется по t - критерию Стьюдента и получили t расч = 4,15. Величину t расч сопоставляем с табличным значением t — критерия при числе степеней свободы / =N (щ - 1) = 10 (2-1)= 10. В результате сравнения / тавл = 2,228 4,15. Табличное значение /— критерия меньше расчетного и поэтому можно заключить, что разность bo — 5 значима с 95% достоверностью и нуль - гипотеза не может быть применима.
Проверяем значимость коэффициентов регрессии bi и Ъ у — линейных эффектов и эффектов парных взаимодействий.
Доверительный интервал А6,для коэффициентов регрессии определяем по формуле: ±Abi=bt - /=± =4,15-0,01 =±0,0415 (4.1) Таблица 4.1 - Матрица планирования и программа крутого восхожде ния по поверхности отклика. Обозначения X, х2 Хз У Верхний уровень (+1) 4 L 210 30 Основной уровень (0) 3 165 20 Нижний уровень (-1) 2 120 10 Опыт: 1 + + + 2,9 2 + + - 2,6 3 + - + 3,0 4 + - - 2,4 5 - + + 2,5 6 - + - 2,2 7 - - + 2,9 8 - - - 2,2
Коэффициент реГреССИИ, Bj 0,1375 -0,0375 0,2375 Интервал варьирования, Е 1 45 10 Произведение, Ь, Е 0,1375 -1,688 2,375 Шаг соответствующий изменению X] на один молоток. 1 -12,3 17,3 Округленный шаг 1 -10 +15 9 3 165 20 2,7 10 2 175 20 ЗД 11 2 185 20 2,8
Коэффициенты blt b2, Ьп, Ь2з значимы, т.к. абсолютная величина превышает доверительный интервал. Таким образом, гипотеза об адекватности линейной модели не может быть принята, т.к. не значимыми коэффициентами ЯВЛЯЮТСЯ &2И &13.
На основании выше изложенного приходим к заключению, что для описания поверхности отклика линейная модель не может быть принята, поэтому в дальнейших исследованиях с целью изучения и описания поверхности отклика необходимо использовать планирование второго порядка, позволяющее получить представление о функции отклика при помощи полинома второй степени.
С целью проверки правильности теоретических предпосылок и определения качественных и энергетических показателей было проведено ортогональное планирование по методике изложенной в 3.6.3 и анализ данных, полученных экспериментальным, путем представлены в таблице 4.3 и 4.5. В качестве критерий оптимизации были приняты модуль помола Мп и удельный расход энергии Ауд.
