Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние и пути совершенствования рабочих органов зерновых молотковых дробилок 9
1.1 Общие понятия измельчения зернопродуктов в приготовлении кормов для крупного рогатого скота 9
1.2 Основные закономерности измельчения кусковых материалов и зернопродуктов 13
1.3 Исследования физико-механических свойств зерна и их влияние на процесс измельчения 19
1.4 Классификация машин для измельчения кусковых материалов и зернопродуктов 23
1.5 Анализ конструктивно-режимных параметров дробилки 32
1.6 Современное представление о параметрах процесса измельчения продукта в молотковых дробилках 34
1.7 Выводы. Цель и задачи исследования 39
Глава 2 Теоретические исследования рабочего процесса в измельчителе зерна 41
2.1 Методы математического моделирования, позволяет оптимизировать конструктивно-режимные параметры процесса измельчения зерна 41
2.2 Теоретическое обоснование движения кормовой смеси в рабочей камере 44
2.3 Определение радиальной и окружной скорости частиц при взаи модействии с рабочим органом (ножом) 49
2.4 Методика расчета затрата энергии на процесс измельчения 53
2.5 Энергетические показатели и производительность измельчителя 55
2.6 Методика определения числа рабочих органов (ножей) в установке для измельчения зерна 57
2.7 Обоснование влияния размера выходной щели на удельную энергоемкость и силовые взаимодействия в кольцевом слое зерна 58
2.8 Аналитическая зависимость влияния угла заточки ножа на энергоемкость процесса измельчения 60
2.9 Выводы по главе 63
Глава 3 Методика экспериментальных исследований 64
3.1 Общая методика экспериментальных исследований 64
3.2 Оборудование и материалы, использованные в опытах 66
3.3 Методика проведения лабораторных опытов 69
3.3.1 Определение производительности и расхода энергии 69
3.3.2 Определение дисперсности измельчаемого продукта 71
3.4 Методика проведения экспериментальных исследований 73
3.4.1 Методика определения гранулометрического состава измельчаемого зернового материала 73
3.4.2 Методика определения расходуемой мощности при измельчении зерна 76
3.5 Обработка результатов эксперимента 78
3.6 Выводы по главе 81
Глава 4 Методика исследовании процесса измельчения зерна 82
4.1 Методы корреляционного и регрессионного анализа 82
4.2 Применение факторного анализа 86
4.2.1 Метод главных компонентов 87
4.2.2 Формализация метода главных компонентов 89
4.2.3 Алгоритм метода главных компонентов 93
4.3 Применение ступенчатого регрессионного метода 94
4.3.1 Постановка задачи 95
4.3.2 Алгоритм метода 97
4.4 Определение вкладов 100
4.5 Построение поверхности отклика для мощности установки 101
4.6 Выводы по главе 116
ГЛАВА 5 Технико-экономическая эффективность научных исследований 118
5.1 Расчет экономической эффективности научных исследований 118
5.2 Выводы по главе 136
Общие выводы 137
Список использованных источников 139
Приложения 151
- Исследования физико-механических свойств зерна и их влияние на процесс измельчения
- Определение радиальной и окружной скорости частиц при взаи модействии с рабочим органом (ножом)
- Методика определения гранулометрического состава измельчаемого зернового материала
- Построение поверхности отклика для мощности установки
Введение к работе
В современных условиях потребления зерна, нормированный его расход при кормлении крупного рогатого скота имеет большую актуальность, тем более что конкуренция на рынке кормов постоянно требует поиска новых путей повышения качества кормовых смесей и снижения производственных затрат. Корм должен быть питательным, вкусным, чистым, легко перевариваться и хорошо усваиваться, не содержать примесей и вредных веществ, неблагоприятно влияющих на качество животноводческой продукции. Это возможно лишь при кормлении крупного рогатого скота сбалансированной, высококачественный кормовой продукцией. Так как организм животного усваивает всего лишь 20...25% энергии корма, то задача состоит в улучшении качества корма путем повышения его питательной ценности. Для этого при кормлении животных используют кормо-смеси, в результате чего продуктивность увеличивается на 1... 10%, а расход корма на единицу продукции снижается на 15...20%. [5].
Применение кормовых смесей для повышения продуктивности в животноводстве, как минимум на 25...30% эффективнее, чем вскармливание обычного фуража.
Для достижения усваиваемости корма важную роль играет процесс измельчения всех ингредиентов входящих в кормовую смесь. Промышленностью выпускается множество различных модификаций измельчителей зерна, однако они достаточно громоздки и энергоемки.
Наиболее рациональным способом измельчения является раскалывание, излом, истирание, так как имеют пониженный расход электроэнергии и высокою технологическую эффективность.
Поэтому разработаны и обоснованы конструктивно-режимные параметры рабочих органов кормодробилки с целью снижения энергозатрат на процесс измельчения, это является на сегодняшний день весьма актуальным.
Цель исследования - Обосновать влияние конструктивно-режимных параметров рабочих органов (ножей) кормодробилки на энергоемкость процесса измельчения зерновых масс.
Задачи исследования:
1. Разработать математическую модель энергосберегающего процесса дробления сыпучих кормов с применением рабочих органов (ножей) в виде верзиеры.
2. Обосновать оптимальный угол заточки рабочих органов (ножей).
3. Обосновать конструкцию измельчителя зерна, работающего по совокупному принципу удара и резания со скольжением, обеспечивающего снижение энергозатрат
4. Определить закономерность энергоемкости процесса измельчения от геометрических параметров рабочих органов (ножей).
5. Дать технико-экономическую оценку кормодробилки с предлагаемыми рабочими органами (ножами) на процесс измельчения.
Объект исследования - Технологический процесс измельчения зерна рабочими органами (ножами), выполненных в виде верзиеры. Научная новизна:
1. Обоснована математическая модель энергосберегающего процесса измельчения сыпучих кормов с применением рабочих органов (ножей) в виде верзиеры.
2. Предложен оптимальный угол заточки рабочих органов (ножей).
3. Обоснованы конструктивно-режимные параметры измельчителя зерна, работающего по принципу удара и резания со скольжением.
4. Определена зависимость энергоемкости процесса измельчения от геометрических параметров предложенных рабочих органов (ножей).
Практическая ценность работы заключается в обосновании рабочих органов установки для измельчения зерна, интенсифицирующих процесс измельчения, для чего:
- предложены новые рабочие органы (ножи) и установка для измельчения зерна (Патент № 47260; № 2263542);
- определены оптимальные режимные параметры процесса измельчения;
- методика техническо-экономического расчета, режимных параметров устройства для измельчения зерна.
Реализация результатов работы. Усовершенствованный измельчитель зерна и рабочие органы (ножи) рассмотрены Научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства Оренбургской области и принята к внедрению на перерабатывающих предприятиях. Результаты исследований используются в учебном процессе, при изучении дисциплин на факультете «Механизации сельского хозяйства» ОГАУ.
Апробация работы. 4
Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на II Международной НТК «Прогрессивные технологии в современном машиностроении», «Проблемы исследования и проектирования машин», IV Международной НТК «Материалы и технологии XXI века», IX Международной НПК «Современные технологии в машиностроении» (Пенза 2005 -2006гг.), Международной конференции «Современные проблемы науки и образования» (Москва 2007г), Международной конференции журнал «Сельский механизатор» (Москва 2007 г).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 8 работ и получено 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель.
На защиту выносится:
1 Математическая модель процесса измельчения с предлагаемыми рабочими органами (ножами) в виде верзиеры;
2 Область оптимальных значений угла заточки рабочих органов (ножей);
Зависимость энергоемкости процесса измельчения от геометрических параметров предложенных рабочих органов (ножей);
4 Технико-экономическая оценка рабочих органов измельчителя зерна.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 208 страницах. Список литературы из 140 наименований (в том числе 11 на иностранных языках), содержит 18 рисунков, 22 таблицы, 4 приложений.
Исследования физико-механических свойств зерна и их влияние на процесс измельчения
Механические свойства зерна изучались Куприцем Я.Н., которым установлено, что твердым сортам пшеницы свойственна высокая сопротивляемость разрушению, чем мягким. Постоянство прочности даже в пределах одного сорта не наблюдается [46]. По данным Хусида С.Д. [54] физико-механические свойства зерна зависят от места и района произрастания. Крагельский И.В. [55] установил, что на величину разрушающего усилия влияет влажность и размер зерен, причем более крупные зерна имеют меньшую прочность, чем мелкие. Плохов Ф.Г. [56] проводил опыты, в которых использовался широко известный в физике опыт Б. Гопкинса, сводимый к определению скорости распространения волн напряжений с помощью горизонтально подвешенного «мерного» стального стержня. При этом измерялась скорость соударения зерна. Полученные результаты исследования указывают на протекание пластических деформаций и разрушение структуры зерновки, которая как бы «прилипает» к плоскости и лишь затем отскакивает от нее.
Зерно, как считает Мельников СВ. [19, 57] «как некоторые другие материалы (древесина, пластики) представляет группу упруговязкопласти-ческих материалов со специфическими особенностями, у которых харак 22 терно наличие структуры, резко выраженной анизотропией и значительная лабильность всей гаммы прочностных характеристик, обусловленная, главным образом, влиянием влажности». С повышением влажности зерна его прочность понижается [58, 59], так как влажное зерно ведет себя как пластичное тело [7, 58, 59, 60].
Многочисленные опыты показали, что с понижением температуры окружающей среды прочность зерна уменьшается [58, 60], а микротвердость увеличивается [60], зерно становится более хрупким. Это происходит в зерне как высокостекловидном, так и в увлажненном мучнистом. Установлено, что повышение температуры увеличивает прочность зерна [59, 60,61].
Повышение удельного расхода энергии на дробление влажного зерна происходит, главным образом, за счет повышения вязкости оболочек. При чрезмерном увлажнении зерна из упруго-хрупкого состояния переходит в пластично-вязкое, т.е. теряет способность дробиться на мелкие частицы [59]. Зерновые корма с развитой оболочкой и пленчатые требуют большого расхода энергии на дробление [59,60].
Глебов Л.А. [62] доказал, что на скорость отскока частиц существенное влияние оказывает образование в них трещин и разрушение частиц - коэффициент восстановления скорости. Определение коэффициента восстановления скорости проводились у различных зерновых культур и минерального сырья, при различных скоростях удара (от 5 до 70 м/с). Время контакта частиц и минерального сырья комбикормов при ударе о стальную поверхность определяли с помощью скоростной киносъемки процесса удара. Анализ материалов скоростной киносъемки показал, что при незначительных скоростях удара зерна находились в контакте с плоскостью деки в течение 10"5 - 10 4с, а затем отскакивали от ее плоскости со скоростью, меньшей, чем скорость перед ударом. При этом время контакта не разрушенных зерен с декой зависело от размеров и положения зерен при ударе. Скорость не оказывает существенного влияния на его продолжительность. Экспериментально исследовал время пребывания (обработки) материала в рабочей камере дробилки или «время жизни» частиц заданных размеров Алешкин В.А. [63]. Алешкиным В.А. при установившемся режиме работы дробилки аналогом «времени жизни» принято число ударов, полученных частицей за весь процесс измельчения.
В настоящее время используется большое множество разнообразных дробилок кормов, существенно различающихся между собой по принципу работы, технологической схеме.
В дробильной машине в зависимости от ее назначения и принципа действия могут использоваться следующие виды измельчения рисунок 1.1: При оценке способа измельчения и конструкции рабочих органов измельчителей, прежде всего, надлежит учитывать физико-механические свойства кормов и выбирать такие способы воздействия на перерабатываемый материал, при которых разрушение его может быть достигнуто при наименьших напряжениях и затрате энергии. В этом отношении раскалывание, истирание или резание представляются более выгодным, т.к. разрушающее напряжение скалывания тра3р. меньше нормальных напряжений Оразр.
Многообразие видов кормов и их свойств, а также требований к технологии приготовления, обусловленных физиологией кормления, привело к созданию большого числа способов измельчения, каждый из которых имеет свое механико-математическое описание или теорию. Так, для анализа процессов измельчения стебельных кормов, корнеклубнеплодов и мясо - рыбных кормов используется созданная академиком Горячкиным В.П. теория резания, имеющая большое научное и практическое значение. Дальнейшее развитие она получила в трудах академика Желиговского В.А., Резника Н.Е. и других ученых. Классификация измельчающих машин предложены Сиденко П.М., Акуновым В.И., Маргулисом М.Л., Гийо Роже, Ромадиным В.П., Ходоко-вым Г.С., Андреевым СЕ. и многими другими учеными. Один из вариантов систематизации помольных машин разработал Ходаков Г.С. [64]. Согласно предложенной им классификации измельчители можно разделить: - по способу разрушения в них материалов, когда продукт, предназначенный для измельчения, разрушается под действием на него рабочих органов измельчителя (например, мелющих тел) или за счет взаимодействия частиц измельчаемого материала между собой; - по характеру воздействия элементов окружающей среды - жидкости или газа; - по назначению. Способы измельчения выбирают в зависимости от физико-механические свойства корма, т.е. способности его сопротивляться определенному виду деформации.
Определение радиальной и окружной скорости частиц при взаи модействии с рабочим органом (ножом)
Процесс резания представляет собой частный вид измельчения и потому подчинен общим законам разрушения материалов под действием внешних сил, превосходящих силы молекулярного сцепления. Однако этот процесс имеет свои специфические особенности, которые более полно отражаются в теории резания лезвием.
В теории измельчения резанием рассматриваются два комплекса вопросов: совокупность содержания теории процесса резания лезвием, изучающей влияние различных факторов на величину угла заточки ножа и энергоемкость процесса резания рисунок 2.5.
Теорию резания лезвием разработал академик Горячкин В.П., дальнейшее развитие она получила в трудах ЖелиговскогоВ.А., Резника Н.Е., а также в работах других ученых [13].
В зависимости от способа воздействия рабочего органа на материал различают три способа резания: пуансоном (штамп); резцом (клин); лезвием (нож).
При резании резцом рабочая кромка его непосредственного воздействия на материал не оказывает. Резец действует как клин, и давление со стороны обрабатываемого материала сосредоточено на передней грани. Резание происходит со снятием стружки.
При резании лезвием материал разрушается в основном под действием давления непосредственно самой вершины двухгранного угла рабочей части ножа, называемой лезвием. По линии контакта лезвия со слоем перерезаемого материала возникают весьма высокие контактные нормальные разрушающие напряжения.
Ножи с разным углом заточки В этом случае грани клина, называемые фасками, существенного влияния на процесс резания не оказывают, а сам процесс резания происходит без снятия стружки. Рабочий процесс резания ножом состоит из двух этапов: определяемым углом /? заточки и угол р заключен между передней и задней гранями ножа.
Однако процесс резания протекает различно. В связи с этим теория резания лезвием из всего многообразия выделяет три вида резания: нормальное, наклонное и скользящее.
Отмеченные виды резания отличаются друг от друга величиной угла заточки ножа т, заключенного между направлением движения рассматриваемой точки лезвия и нормалью к лезвию, проходящей через эту точку. Угол т называется углом скольжения. Еще Горячкин В.П. установил, что в процессе резания лезвием решающее значение имеет скользящее движение ножа, так как оно заметно понижает придел нормального давления на материал, необходимого для процесса резания, и обеспечивает более чистый срез. Проникновение ножа в слой материала при наличии бокового движения объясняется влиянием ряда факторов, важнейшим является угол заточки ножа, (лезвия). Из анализа условий резания лезвием основное значение имеют такие параметры режима, как нормальное давление ножа на материал, боковое скользящее движение ножа и кинематическая трансформация угла заточки. Угол заточки ножа задается от измельчаемого материала. Проведенные теоретические исследования позволяют сделать следующие выводы: 1. Угол заточки ножа влияет на усилие резания со скольжением; 2. Применение угла заточки приводит к изменению производительности и снижению энергозатрат; 3. Полученная математическая модель позволяет на основании выделенных параметров процесса: режимных; технологических; конструктивно-геометрических; физико-механических дает возможность сформировать параметры эффекта; 4. Выбранный в качестве внутренней характеристики системы рабочий орган (нож) позволяет сформировать модель параметров эффекта отражающие объем процесса; энергетические расходы; качество готовой продукции, дает возможность оптимизировать процесс измельчения. Изучив обзор литературных источников и поставленные в работе задачи необходимо решать методом исследования, включая экспериментальные лабораторные исследования и производственные испытания с учетом особенностей переменных, варьируемых факторов и их корреляцию. С целью решения поставленных задач, а также экспериментального подтверждения теоретических предпосылок в программу исследований включены следующие вопросы: 1. Исследовано качество измельчения фуражного зерна в рабочей камере измельчителя; 2. Изготовлена установка для измельчения зерна; 3. Изготовлены рабочие органы - ножи с разным углом заточки; 4. Изготовлен комплекта сит с диаметром 1,2; 2; 3; 4 мм; 5. Определено соотношение между удельным расходом энергии и модулем размола; 6. Определена энергоемкость процесса измельчения в каждом опыте путем расчета удельного расхода энергии; 7. Обработаны и проанализированы результаты экспериментальных исследований. Для проведения экспериментальных исследований были взяты образцы зернового материала ячменя, пшеницы, овса, гороха для определения следующих методов: - влажность по ГОСТ 13496.5-85 «Комбикорма, сырье. Методы определения влажности»; - объемная масса по ГОСТ 10840-64 «Зерно. Методы определения натурального веса»; - определение сорной примеси по ГОСТ 10939-64 «Зерно. Методы определения засоренности прохода мелких зерен, выравненное и крупности»; Вопросами изучения физико-механических свойств зерна применительно к процессу измельчения занимались: Наумов И.А., Хусид С.Д., Мельников СВ., Шполянская А.Л., Птицин С.Д., Глотов В.П., Малаховцев В.П., Малаев М.Д., Сергеев Н.С., Карташов Б.В., Егоров Г.А. [54, 101, 102, 103,104,105,106, 107,108]. Данные исследователи установили, что семена даже одного сорта зерновых культур различных мест и лет возделывания, расположения в колосе могут обладать отличительными физическими и геометрическими размерами. Поэтому возникает необходимость изучить размерные характеристики зернового материала применительно к конкретным условиям. Для определения основных физико-механических характеристик зерна воспользовались разработанными методиками [109, ПО, 111]. Сводные данные по показателям (длина, ширина, толщина), характеризующим линейные размеры измельчаемого материала, приводится в таблице 7, установлено экспериментально.
Методика определения гранулометрического состава измельчаемого зернового материала
Во многих экспериментальных работах мы хотим исследовать, как изменения одной переменной влияют на другую. Иногда две переменные связаны точным уравнением прямой линии. Например, если сопротивление R простой цепи поддерживается постоянным, то протекающий ток I меняется линейно при линейном изменении напряжения V в соответствии с законом Ома I=V/R. Если бы мы не знали закона Ома, то могли бы найти зависимость эмпирически, изменяя V и измеряя I, поддерживая тем временем R фиксированным. Тогда мы бы увидели, что график зависимости I от V дает более или менее прямую линию, проходящую через начало координат.
Для построения этой прямой можно было бы использовать метод наименьших квадратов и получить уравнение линейной регрессии для тока I=av+b. В случае параметров измерительного сигнала и его амплитудного и фазового спектра мы уже имеем более сложные зависимости: зависимость параметра от гармоник спектра и зависимость определенной гармоники от всех параметров сигнала. При определении таких зависимостей существует два противоположных по смыслу критерия для выбора окончательного уравнения этих зависимостей: 1) Если мы хотим сделать уравнение полезным для практического использования, мы должны стремиться включить в него как можно больше переменных, чтобы определение параметров или спектров по параметрам стало более надежным. 2) Поскольку затраты, связанные с получением информации и ее последующим контролем при большом числе переменных велики, мы должны стремиться к тому, чтобы модель включала как можно меньше величин. Для определения оптимального количества переменных в модели параметра или спектра в смысле информативности и затрат на ее получение (модели) используется факторный анализ, метод главных компонент которого изложен во второй главе настоящей работы. После получения методом главных компонент гармоник амплитудного и фазового спектра наиболее информативных для данного параметра сигнала можно построить методом наименьших квадратов линейные регрессионные модели параметров и спектров. Однако эти модели не будут адекватны истинным зависимостям в случае нелинейности последних. Для построения нелинейных регрессионных моделей с автоматическим выбором степени аппроксимирующих полиномов в настоящей главе рассматривается ступенчатый регрессионный метод [131]. Первым этапом исследования многопараметрических процессов является отбор параметров, ответственных за процесс. Из полного списка всех возможных параметров ранговыми методами производят их ранжирование и априорное отсеивание [127]. Математическая обработка результатов наблюдения за оставленными на первом этапе исследования параметрами включает в себя проверку гипотезы о нормальности распределения результатов наблюдения в выборке по каждому параметру, получение корреляционной матрицы и регрессионный анализ. Обработку целесообразно вести, производя предварительно центрирование и нормирование результатов наблюдений, т. е. переходя к стандартизованным переменным. При решении задач, связанных с отысканием оптимальных условий протекания сложных многопараметрических процессов, широкое распространение получили полиномиальные математические модели процесса: где у - параметр оптимизации; b0,bi,biJ,bii - выборочные коэффициенты регрессии, полученные по результатам эксперимента; xt,xt,Xj - параметры и их взаимодействия, /,/=1,2...,. Теоретически коэффициенты уравнения регрессии можно определить из системы линейных нормальных уравнений, используя метод наименьших квадратов относительно этих коэффициентов. Однако для вычисления коэффициентов уравнений регрессии многопараметрических процессов (т 2) и высокого порядка полинома (К 2) система нормальных уравнений практически оказывается малопригодной ввиду большой потери точности при ее решении (причем потеря точности сказывается тем сильнее, чем больше количество переменных и выше порядок полинома). Не решенным остается и вопрос оптимального порядка полинома. Упрощенный метод определения коэффициентов уравнения регрессии (4.34) предложен в работе Д. Брандона [131]. Этот метод заключается в том, что уравнение (4.34) записывается в виде: где ft(xs) - любая функция величины xs. Использование данного метода можно найти в работах Б.В.Вольтера [137]. В случае нелинейной зависимости вид функции fs(xs) определяется с помощью корреляционного поля, потом по виду определяется тип зависимости и способом наименьших квадратов рассчитываются коэффициенты. При числе параметров более трех и порядка полиномов fs(xs) более второго уравнение (4.34) становится весьма громоздким и малоэффективным в использовании, оно излишне перегружено суммой произведений различных комбинаций факторов. Поэтому был разработан упрощенный метод описания многофакторных процессов. Точность математического описания в конечном итоге определяет коэффициент детерминации. Приемлемым может быть тот алгоритм описания, который позволяет получить аппроксимирующую функцию процесса с удовлетворительной предсказательной способностью (т. е. если коэффициент детерминации более 0,8). Более удобным в данном случае может оказаться метод так называемого "последовательного разглаживания гиперповерхности отклика". Идея этого метода заключается в последовательном снятии эффектов всех переменных полиномиального уравнения (4.33).
Построение поверхности отклика для мощности установки
Ханкл и Фетебек [19] установили, что перевариваемость органического вещества в целых зернах при помоле 86,8% составляет 74,7%,, а перевариваемость сырого протеина соответственно 87,6 и 92,5%. Лоуренс [19] делает вывод, что с тониной помола связана также скорость прохождения корма через желудочно-кишечный тракт: крупно размолотый корм проходит быстрее и хуже усваивается, чем средний. Наличие в комбикорме тонко измельченного зернового сырья и большого количества мучнистой фракции оказывает отрицательное влияние на организм животных, эффективность усвоения снижается на 15...18% [18, 30]. У поросят и телят задерживается рост, снижаются привесы и возникают заболевания желудка [12,19].
Скармливание свиньям зерна крупного помола приводит к снижению продуктивности животных, увеличению затрат корма на единицу продукции. Для откорма свиньи, получающих крупноразмолотый ячмень, затрачивают на 1 кг прироста до 10 кг зерна, а при скармливании мелкораз-молотого лишь 5 кг [12].
Для крупного рогатого скота рекомендуется средняя и большая крупность помола зерна (величина частиц -1,5...4 мм). При тонком помоле у пшеницы снижаются питательные свойства, а вследствие высокого содержания клейковины корм из пшеницы приобретает когезию, что ухудшает его поедаемость [12].
Крупнейшими производителем комбикормов в мире являются США. Широкий ассортимент предприятий которых составляют комбикорма для молочного скота.
Известно, что степень интенсификации животноводства в значительной мере определяется уровнем потребления концентратов. Доля в рационах крупного рогатого скота [31] на откорме составляет 67%, молочного скота 40%. Немаловажную роль в кормовых ресурсах страны играют и другие виды кормового зерна, а также отходы мясной и молочной промышленности, других перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса, рыбная мука, сырьевые белковые компоненты - кукуруза и соевой шрот.
Комбикормовая промышленность [31, 32, 33] вырабатывает полноценные комбикорма, которые называют первичными, а также различные белково-витаминные, минеральные и другие компоненты, на основе которых фермерские хозяйства, добавляя зерно, вырабатывают так называемые вторичные комбикорма. Первые сбалансированы по всем питательным веществам и могут служить единственным источником корма для животных [34]; вторые вырабатываются, в основном, на установках непосредственно на фермах по производству молока, говядины, причем около 90% производимых комбикормов являются первичными, а остальные - вторичными.
За рубежом в качестве наполнителя комбикормов в значительных объемах используется жом (до 6%), меласса (до 7%), в РФ соответственно 0,03%...0,15%; высокоэнергетический компонент животный жир (до 6%), у нас - 0,02%. В экономически развитых странах высокая эффективность всех этапов технологического процесса переработки сельскохозяйственного сырья в разнообразные высококачественные комбикорма отвечает потребностям современного интенсивного животноводства и способствует рациональному использованию кормовых ресурсов. Конкуренция на рынке кормов постоянно требует поиска новых путей повышения качества комбикормов и снижения производственных затрат. В частности разрабатываются и внедряются национальные программы увеличения производства кормового белка на базе собственных ресурсов. Использование кормов высокого качества окупается в животноводстве, как минимум на 20...30% выше, чем скармливание неполноценного фуража. Оптимальное функционирование животноводства возможно только при рациональной оснащенности хозяйств всеми основными элементами его материально-технической базы, в числе которых первостепенное значение имеют корма, их количество, состав и качество [35]. Одной из проблем теории измельчения является установление взаимосвязи между дисперсностью измельчаемого материала и затратами энергии измельчителя с заданными конструктивными параметрами. Установлено, что на измельчение ежегодно тратится не менее 5% всей производимой в мире энергии, включая энергию двигателей внутреннего сгорания. Такая большая доля затрат энергии в общем, энергетическом балансе подчеркивает место и важность процесса дробления в жизнедеятельности человека. Вместе с тем весьма значительная часть энергии затрачивается неэффективно вследствие несовершенства самих дробильных машин, несовершенства конструкций их рабочих органов и приводных систем [36]. По существующим методам расчета установленная мощность электродвигателя дробильной машины существенно отличается от фактической, и поэтому мощность двигателя дробилки определяют на основе практических данных с учетом коэффициента запаса. Как правило, изготовитель поставляет дробилки с двигателем определенной мощности, независимо от того, материал каких прочностных характеристик и структурно-механических свойств будет перерабатываться. Таким образом, электродвигатель дробилки зачастую работает не в оптимальном режиме. Это приводит к перерасходу энергии и затруднениям в регулировании процесса дробления, особенно при работе дробилки в автоматизированных линиях. Количество энергии, необходимое для измельчения какого-либо материала до определенных размеров, зависит от многих факторов: размера, влажности, формы, взаимного расположения частиц, прочности, хрупкости, однородности исходного материала, вида и состояния рабочих поверхностей машины. Поэтому установить аналитическую зависимость между расходом энергии на измельчение, физико-механическими свойствами измельчаемого материала и результатом процесса можно следующим путем. Эффективность Эф и энергоемкость измельчителей выражается в тоннах готового продукта на 1 кВт-ч израсходованной энергии, и определяется следующим выражением [13]: где Q - производительность, т/ч; N- установленная мощность, кВт. Величина, обратная эффективности, называется удельным расходом энергии. При изучении рабочего процесса измельчителей и отыскания оптимальных режимов их работы энергоемкость процесса определяется, следующим выражением.
