Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи научных исследований 9
1.1 Обзор исследований характеристик зерна 10
1.2 Анализ технических средств для приготовления концентрированных кормов 14
1.2.1 Анализ конструкций малогабаритных комбикормовых агрегатов и установок и их составных частей 14
1.2.2 Анализ принципа действия и конструкции дозирующих устройств комбикормовых агрегатов 24
1.2.3 Анализ конструкций дробилок фуражного зерна 32
1.3 Обзор исследований истечения сыпучих материалов из бункеров.. 38
1.4 Краткий обзор научных работ по измельчению, дозированию и смешиванию сыпучих материалов 41
1.4.1 Измельчение 41
1.4.2 Дозирование 44
1.4.3 Смешивание 45
1.5 Задачи исследования 47
2 Теоретические исследования 48
2.1 Обоснование и описание технологической схемы рабочего процесса комбикормового агрегата 48
2.2 Определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов 51
2.3 Моделирование первичной деформации материала при истечении из бункера 56
2.4 Оценка качества смешивания компонентов комбикормов при их измельчении в дробилке 62
3 Программа и методика экспериментальных исследований 71
3.1 Программа экспериментальных исследований 71
3.2 Методика экспериментальных исследований 72
3.2.1 Приборы и аппаратура 72
3.2.2 Методика определения истечения материала из бункеров при боковой разгрузке 74
3.2.3 Экспериментальная установка дозатора сыпучих кормов 75
3.2.4 Методика определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов 77
3.2.5 Методика исследования равномерности дозирования сыпучих кормов 79
3.2.6 Методика определения измельчаемости зерна в зависимости от влажности 81
3.2.7 Методика исследования процесса смешивания сыпучих материалов при измельчении 83
3.2.8 Испытание дозатора сыпучих кормов в производственных условиях 84
3.3 Краткая методика планирования эксперимента и оптимизации
параметров дозатора 85
4 Результаты экспериментальных исследований 89
4.1 Исследование рабочего процесса дозатора сыпучих кормов 89
4.1.1 Исследование движения материала из бункера с вертикально расположенным выпускным отверстием 89
4.1.2 Исследование равномерности истечения материала в зависимости от высоты заполнения бункера 93
4.1.3 Предварительные исследования процесса дозирования 97
4.1.4 Оптимизация рабочего процесса дозатора сыпучих кормов 99
4.2 Исследование процесса смешивания сыпучих материалов при измельчении 111
4.3 Исследование измельчаемости компонентов комбикормов 113
4.3.1 Измельчаемость компонентов комбикормов в зависимости от влажности 113
4.3.2 Исследование совместного измельчения компонентов комбикормов в дробилке 116
4.4 Исследование рабочего процесса комбикормового агрегата при дозировании и смешивании в процессе измельчения зерна в производственных условиях 122
4.5 Исследование рабочего процесса дозатора в составе комбикормового агрегата 127
5 Технико-экономическая эффективность использования комбикормового агрегата
5.1 Технико-экономические показатели 130
5.2 Энергетическая эффективность комбикормового агрегата 137
Общие выводы 141
Список использованной литературы 142
Приложения 154
- Анализ конструкций малогабаритных комбикормовых агрегатов и установок и их составных частей
- Определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов
- Методика определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов
- Исследование равномерности истечения материала в зависимости от высоты заполнения бункера
Введение к работе
Увеличение производства продуктов животноводства,
производительности труда и снижение себестоимости продукции -важнейшие задачи сельскохозяйственного производства. Выполнение этих задач возможно только при комплексной механизации трудоемких процессов и широком внедрении прогрессивных технологий. Объем и эффективность производства животноводческой продукции во многом зависят от уровня кормления животных и от сбалансированности рационов по питательным веществам.
Эффективность использования кормовых ресурсов, особенно концентрированных и комбинированных кормов, во многом определяется научно обоснованным подходом к кормлению животных.
В структуре себестоимости производства мяса, молока и других продуктов животноводства корма составляют более 60% [54], из них значительная часть приходится на фуражное зерно, использовать которое необходимо только в переработанном виде в составе сбалансированных по питательной ценности комбикормов.
В Российской Федерации на кормовые цели ежегодно расходуется до 50 млн. т. фуражного зерна. Только четвертая часть из этого количества используется в составе комбикормов и кормосмесей, а остальное зерно скармливается в измельчённом виде [108], что значительно снижает эффективность его использования и приводит к перерасходу фуража. В настоящее время актуальным вопросом является необходимость развития производства комбикормов непосредственно в хозяйствах и межхозяйственных предприятиях.
На сегодняшний день комбикормовая промышленность развивается по двум направлениям. Первое - наращивание мощностей крупных комбикормовых предприятий. Второе - разработка малогабаритных агрегатов и установок для приготовления комбикормов в условиях хозяйства
из местного сырья [55].
Опыт многих хозяйств показал целесообразность местного производства комбикормов с использованием промышленных добавок. При этом существенно снижаются транспортные затраты, максимально используется собственная кормовая база, появляется возможность оперативного изменения рецептуры комбикормов и его суточной потребности при соблюдении их качества. Однако имеющееся в хозяйствах оборудование и машины не всегда обеспечивает требуемую рецептуру и качество комбикормов, особенно это связано с дозированием компонентов и их смешиванием.
Создание малогабаритных комбикормовых агрегатов с минимальным набором машин и рабочих органов, обеспечивающих высокий уровень качества продукции при минимальных энерго и трудовых затратах, является актуальной задачей.
Цель снижение энергоемкости приготовления и дозирования комбикормов.
Объекты исследования — дозатор сыпучих кормов в составе комбикормового агрегата и технологические процессы дозирования и смешивания в процессе измельчения компонентов комбикормов.
Научная новизна работы:
-теоретические предпосылки для определения пропускной способности и обоснования параметров дозатора сыпучих кормов, модель первичной деформации сыпучего материала при истечении из бункера с боковым выпуском;
-метод оценки качества смешивания компонентов комбикормов при их измельчении;
-конструктивно-технологическая схема дозатора сыпучих кормов (патент РФ № 2281803 на изобретение);
-модели регрессии для расчета оптимальных параметров дозатора сыпучих кормов.
7 Практическая значимость и реализация результатов
исследований. Разработана конструктивно-технологическая схема дозатора сыпучих кормов, позволяющего одновременно накапливать, дозировать и смешивать компоненты комбикормов перед измельчением. Результаты исследований используются предприятием ЗАО «Арзамасская Сельхозтехника - Регион» Нижегородской области при модернизации и освоении производства комбикормового агрегата на основе дозатора.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
доложены на 51-ой научно-практической конференции профессорско-
преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета
«Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной
энергетики» (Киров, 2004 г.); 52-ой научно-практической конференции
профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного
факультета «Улучшение эксплуатационных показателей
сельскохозяйственной энергетики», посвященная 75-летию Вятской
государственной сельскохозяйственной академии (Киров, 2005 г.); 53-ей
научно-практической конференции профессорско-преподавательского
состава и аспирантов инженерного факультета «Улучшение
эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики» (Киров,
2006 г.); 1-ой Всероссийской научно-практической конференции «Наука-
Технология-Ресурсосбережение» и 54-ой научно-практической конференции
профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного
факультета «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной
энергетики», посвященной 55-летию инженерного факультета (Киров, 2007
г.); 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Наука-
Технология-Ресурсосбережение» (Киров, 2008 г.); 2-ой Международной
научно-практической конференции «Наука-Технология-Ресурсосбережение»
(Киров 2009 г.); на научно-практической конференции в НИИСХ Северо-
Востока им. Н.В. Рудницкого (Киров, 2006 г.); на 11-ой Международной
научно-практической конференции «Актуальные вопросы
8 совершенствования технологии производства и переработки продукции
сельского хозяйства» (Мосоловские чтения) (Йошкар-Ола, 2009 г.)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, в том числе одна - в издании, рекомендованном ВАК РФ и одном патенте на изобретение.
Защищаемые положения:
-конструктивно - технологическая схема дозатора сыпучих кормов;
-теоретические предпосылки к обоснованию параметров дозатора сыпучих кормов, математическая модель первичной деформации материала при истечении из бункера с боковым выпуском, метод оценки качества смешивания компонентов комбикормов при их одновременном измельчении в дробилке;
-модели регрессии рабочего процесса дозатора сыпучих кормов, позволяющие определить его оптимальные конструктивно - технологические параметры;
-результаты исследований совместного измельчения компонентов комбикормов при одновременном их смешивании;
-технико-экономическая эффективность использования
комбикормового агрегата с дозатором.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 188 страниц, 72 рисунка, 12 таблиц и 11 приложений. Список литературы включает 127 наименования, в том числе 2 на иностранном языке.
Анализ конструкций малогабаритных комбикормовых агрегатов и установок и их составных частей
Комбикормовые агрегаты делятся на стационарные и мобильные. Стационарные привязаны к определенному месту или объекту, к ним необходимо подвозить сырье по мере необходимости. Мобильные агрегаты позволяют производить корм в местах хранения зерна, откорма животных и могут работать на отдельных фермах или комплексах.
Основу комбикормовых агрегатов, как правило, составляют: приёмные бункеры для исходных компонентов, требующих измельчения, дозатор, дробилка, смеситель, бункер для готовой продукции, а так же устройства загрузки и выгрузки компонентов. На сегодняшний день в сельскохозяйственных предприятиях все большее распространение получают малогабаритные комбикормовые установки. СибНИПТИЖ разработал комбикормовый агрегат КА-4 (рис. 1.1) предназначенный для производства комбикормов из фуражного зерна и микродобавок. Состоит из шести бункеров 1 для различных компонентов комбикормов, дозатора 2, сборного транспортера 3, дробилки 4 и механизма выгрузки 5. Дозаторами устанавливается необходимое соотношение компонентов, которые подаются сборным транспортером после дозаторов в дробилку кормов ДР-Ф-4. На сборный транспортер поступают также микродобавки от тарельчатого дозатора ДТК. Компоненты комбикорма поступившее в дробилку измельчаются и одновременно интенсивно смешиваются в процессе измельчения. От дробилки готовый комбикорм подается механизмом выгрузки в бункеры мобильного разгрузчика [109,115]. Производительность агрегата составляет 4 т/ч, однородность смеси составляет до 87%, масса агрегата 4290 кг, установленная мощность 38 кВт. Недостатками данного агрегата являются высокая энергоемкость и металлоемкость, а преимуществом является то, что не требуется смеситель. Тем самым упрощается конструкция. Агрегат «Фермер - 2» разработанный НТП «Агроинжиниринг» (рис. 1.2) предназначен для производства комбикормов из фуражного зерна и белково-витаминно-минеральных добавок. Состоит из металлического каркаса, дробилки (ДМ-440У), горизонтального смесителя с двумя спиралями (одна в другой), вращающимися в разные стороны, загрузочной нории, выгрузного шнека, устройства для ввода мелассы и пульта управления. Предварительно взвешенные зерновые компоненты, белково-витаминные и минеральные добавки норией через «самотек» загружаются в работающий смеситель. В «самотеке» установлено сито для отделения случайных крупных примесей. Через 4 минуты смешивания открывается задвижка смесителя, и смесь поступает в дробилку. Готовый продукт выгружается из дробилки шнековым транспортером. Предусмотрена возможность ввода в смеситель мелассы [101, 109]. Производительность агрегата составляет 1,5...2 т/ч, равномерность смешивания 95%, установленная мощность 18 кВт. К недостаткам данной конструкции можно отнести необходимость предварительного смешивания компонентов комбикормов. ОАО ВНИИКГТ разработал блочно-модульный комбикормовый агрегат УЗ-ДКА-5 (рис. 1.3) предназначен для производства комбикормов [9]. Работает агрегат следующим образом. Зерно через приемный бункер норией подается на сепаратор 1, затем на магнитную колонку 2. Очищенное сырье распределяется винтовым конвейером 3 в блоке наддозаторных бункеров. Дозирование этих компонентов осуществляется наклонным шнековым питателем 4 на весы смеситель 5. Неизмельченная комбикормовая смесь винтовым конвейером через магнитную колонку подается в один из наддробильных бункеров. Измельчение производится в одной из дробилок 6, вторая является резервной. Готовый комбикорм норией направляется через магнитную колонку в бункера готовой продукции 7. Производительность агрегата составляет 5 т/ч, однородность смешивания составляет 95%. Технологический процесс приготовления комбикормов сводится к следующему. Необходимое количество зерновых компонентов в соответствии с принятой рецептурой измельчается на дробилке 4, откуда винтовым конвейером 2 подается в смеситель 1. Все остальные компоненты, не подлежащие измельчению, в необходимом соотношении засыпаются в бункер конвейера 3. После их смешивания в бункере-смесителе периодического действия готовый продукт затаривается в мешки. Пропускная способность МКУ - 1 составляет 0,5 т/ч при равномерности смешивания 90 % и модуле помола 0,2...2,6 мм. Установленная мощность составляет 8,8 кВт. Вместимость бункера смесителя 1 м . К недостаткам данной конструкции можно отнести низкую производительность. НПО «Бельсельхозмеханизация» разработана установка для производства комбикормов в фермерских хозяйствах (рис. 1.5) из сырья собственного производства и покупных белково-витаминных добавок и премиксов. Осуществляется прием сырья, дробление, дозирование-смешивание, приготовление обогатительной смеси, обогащение. Исходные компоненты, подлежащие измельчению, последовательно загружаются в приемный бункер 1, из которого норией 8 подаются в дробилку 7, а затем на сборный горизонтальный шнек 6. Обогатительную добавку или премикс загружают в дозатор-смеситель 10, откуда они мерным потоком поступают также на шнек. Смешиваются компоненты в вертикальном смесителе 11 в течение 3...5 минут. Режим работы - периодический или непрерывный.
При непрерывном режиме работы компонент, не подлежащий измельчению, направляется через приемный бункер концентрированных кормов прямо в дозатор-смеситель, он настраивается на нужную производительность и включается одновременно с дробилкой. Зерно в дробилку поступает дозированным потоком с помощью питателя. Смешиваются компоненты в сборном шнеке смесителя [109].
Пропускная способность составляет 0,7 т/ч. Установленная мощность -9,5 кВт. Объем смесительной камеры - 1,8 м . Занимаемая площадь оборудования 12 м при высоте 2,8 м.
Определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов
Измельчение является неотъемлемой частью процесса производства комбикормов. К этому процессу предъявляются требования связанные со снижением доли пылевидных частиц, повышение однородности помола, снижение энергоемкости процесса.
Известно большое количество теорий измельчения, определяющих зависимость между затраченной на измельчение энергией и уменьшением крупности разрушаемого сырья. В практических приложениях широко известны законы дробления, предложенные П. Риттингером, Кирпичевым и Киком, П.А. Ребиндером, Бондом. Соотношение Кирпичева-Кика пригодно для процессов дробления; Риттингера - для тонкого измельчения; Бонда — для промежуточного случая. П.А. Ребиндер предложил комбинацию формул Риттингера и Кирпичева - Кика. Эмпирическую формулу для определения затрат энергии на измельчение получил СВ. Мельников [70].
Исследованиями по измельчению зерна в молотковых дробилках занимались: В.Р. Алешкин [3], Н.Ф. Баранов [10], В.П. Горячкин [28], Б.Г Зиганшин [45], Ф.С. Кирпичников [51], Я.Н. Куприц [62], И.В. Макаров [65], СВ. Мельников [69, 70, 71, 73], В.Г. Мохнаткин [78], М.С. Поярков [98], П.М. Рощин [5], П.А. Савиных [103], В.И. Сыроватка [107, 108], СЮ. Устюгов [114], А.С. Филинков [117], В.А. Чуркин [124], СД. Хусид [120, 121] и др.
И.В. Макаров объясняет рабочий процесс молотковой дробилки следующим образом [65]. Поступивший в дробилку материал, подвергается воздействию вращающихся молотков, которые, в свою очередь, нанося удары, дробят материал и отбрасывают его с большой скоростью на стенку корпуса машины, либо на решето, ударяется о них и, отражаясь, вновь попадает под действие молотка. Так продолжается до тех пор, пока частицы не достигнут таких размеров, при которых они могут свободно пройти через отверстия решета.
Он рассматривает четыре случая действия удара: удар влёт, удар о неподвижную массу машины, удар по неподвижной массе корма и удар при столкновении частиц корма. В зерне с повышенной влажностью при ударе деформация распространяется лишь на поверхностных слоях это связано с тем, что при увлажнении зерно приобретает пластические свойства. Движение молотка сопровождается не только ударом по материалу, но и истиранием его, что на зерно с повышенной влажностью действует более разрушительно, чем свободный удар [65].
СВ. Мельников представил динамическую систему дробилки в виде физической модели, состоящей из трех элементов: 1) барабана как генератора ударных импульсов, в результате которых образуется множество частиц измельчаемого материала; 2) продуктово - воздушного слоя как регулирующей массы, поддерживающей статистическое равновесие между двумя одновременно протекающими процессами - «размножения» и «гибели» частиц; 3) перфорированной поверхности дробильной камеры, ограничивающей интенсивность общего потока материала, проходящего через дробилку [70].
Он отметил что при оценке работы дробилки принимается во внимание оптимальное соотношение трех показателей: затрат энергии на дробление, пропускной способности дробилки и степени измельчения и нельзя ограничиваться указанием одного или двух.
Н.Г. Соминич отмечает, что частота ударов молотков составляет для различных дробилок от 25 до 300 ударов в секунду, а разрушение зерна в молотковой дробилке происходит за 15...40 ударов [104].
СВ. Мельниковым опытно установлено, что зерно, попадая в камеру дробления, почти все подвергается действию первичных ударов молотков. После одиночного удара зерно не разрушается. Для полного измельчения зерна требуется нанести большое количество таких ударов (30-50) [70].
Исследования В.И. Сыроватки [108] показали, что зерно, поступающее в дробильную камеру, даже при незначительной загрузке почти не попадает под удары молотков в зоне загрузочного отверстия, а отбрасывается к деке движущимся слоем материала и воздушным потоком, создаваемым ротором. Зерно смешивается с массой измельчаемого материала и увлекается молотками в круговое движение, перемещаясь рыхлым слоем толщиной 15...35 мм в направлении движения молотков. Скорость слоя в зоне деки составляет 20...25 %, а в зоне решета - 45...48 % от скорости молотков. При этом снижается эффект удара молотков по частицам, затрачивается энергия на перемещение слоя и в результате трения образуется много мучной пыли.
Молотки, перемещаясь в слое измельчаемого материала, ударяют частицы своей рабочей поверхностью. Часть из них отражается, а часть под действием возникающих сил перемещается по рабочей поверхности молотков и одновременно в дробильной камере. Скорость перемещения крупных частиц по рабочей поверхности молотка больше, чем мелких. Это приводит к расслоению частиц в слое измельчаемого материала по размерам. Крупные частицы оказываются на поверхности дробильной камеры, мелкие -на поверхности слоя. При таком взаиморасположении частиц в слое крупные частицы почти не попадают под удары молотков и перекрывают отверстия решета, в результате чего ухудшаются условия отвода мелких частиц из дробильной камеры. Мелкие частицы на поверхности слоя все время подвергаются ударному воздействию молотков и переизмельчаются. На основании проведённых исследований В.И. Сыроватка сделал вывод, что послойное расположение частиц в дробильной камере по размерам — одна из основных причин высокого удельного расхода энергии и неравномерного состава продуктов помола.
Методика определение пропускной способности дозатора сыпучих кормов
Дозатор сыпучих материалов может работать в малогабаритных комбикормовых агрегатах по двум технологическим схемам: периодической и непрерывной.
При периодической схеме работы загрузочным шнеком 3 (рис. 3.12 а) производится загрузка компонентов комбикормов в секции дозатора 1. Затем загрузочный шнек 3 переводим в положение для работы комбикормового агрегата в режиме измельчения компонентов комбикормов (рис. 3.12 б). Материал, подлежащий измельчению одновременно дозируется, смешиваясь в пересекающихся потоках, попадает в приемный лоток шнека, а далее подается на измельчение в дробилку 2. Готовый продукт выгружается выгрузным шнеком 4.
При непрерывной схеме работы компоненты загружаются шнеком 3 в дозатор сыпучих материалов (рис. 3.12 в). Компоненты в соответствии с рецептурой комбикорма одновременно дозируются, попадают в приемник материала и далее по гибкому пневмопроводу - на измельчение в дробилку с пневмозагрузкой 2. Измельчённый материал потоком воздуха транспортируется в накопитель готового продукта 5. Готовый продукт выгружается выгрузным шнеком 4.
Исследования рабочего процесса дозатора проводили с применением методов теории планирования эксперимента, применение которых позволяет снизить затраты за счет значительного сокращения количества опытов, а, следовательно, времени и средств на проведение эксперимента. В зависимости от способа получения информации методы могут быть активными или пассивными [5]. Активный эксперимент основан на создании искусственных возмущений (факторов), которые устанавливаются и поддерживаются при исследовании объекта на постоянном уровне или изменяются по заданной программе. При пассивном эксперименте возмущения (факторы) лишь регистрируются и поддержание их на заданном уровне невозможно. Используемые в работе методики планирования активного эксперимента изложены в [4, 23, 69, 73, 87 и др.]. Варьируемые факторы выбирались с учётом рекомендаций, приведенных в многочисленных работах по исследованиям рабочего процесса дозаторов, проведённым ранее. При изучении ряда качественных факторов, таких как смешиваемость, оказывается целесообразным использование симплекс-решётчатого планирования эксперимента на основе планов Шеффе [122]. В этом случае для любой точки области исследований должно выполняться условие нормировки: в долях единицы; q - количество факторов. При изучении свойств некоторого состава элементов, зависящего только от их процентного соотношения, факторное пространство может быть представлено для трёх исследуемых элементов правильным треугольником. Каждая точка треугольника соответствует одному определённому составу тройной системы, и, наоборот, каждый состав представляется одной определенной точкой. Состав элементов может быть выражен в массовых, объёмных долях или процентах. При планировании эксперимента для решения задач на диаграммах состав-свойство предполагается, что изучаемое свойство является непрерывной функцией аргументов и может быть с достаточной точностью представлено полиномом второй или более высокого порядка степени. При применении симплекс - решётчатых планов Шеффе обеспечивается равномерный разброс экспериментальных точек по (q - I) -мерному симплексу. Экспериментальные точки при этом представляют (q, п)- решетки на симплексе, где п - степень полинома. В общем случае для q - компонентной смеси полином неполного третьего порядка имеет вид: Зависимости свойств трехэлементных составов от их соотношения могут быть наглядно представлены изолиниями свойств в барицентрических координатах - треугольными диаграммами «состав-свойство». Аналитическое вычисление координат точек, принадлежащих изолиниям весьма трудоемко. Поэтому с помощью ЭВМ производится решение уравнения у при фиксированных Хі=0;0,1;...;!,О и выполнении равенства х2 = 1 - х\ - хз- По полученным данным строятся кривые хі=0;0,1;...;1,0 в координатах у и х3. При заданных значениях у из вспомогательного графика находятся хз при различных х\ и переносятся на треугольную диаграмму. Расчёт оценок коэффициентов регрессии математических моделей, оценка их значимости, проверка адекватности полученных моделей и построение двумерных сечений поверхностей откликов проводились на персональном компьютере с помощью программного приложения Statgraphics Plus 3.0. в соответствии с процедурой, изложенной в [35]. Оценки коэффициентов регрессии считаются значимыми с 95 % доверительной вероятностью, если величина Р-Value (р-значение), приведённое в таблице дисперсионного анализа не превышает 0,05. Об адекватности модели также судят по данным, приведённым в таблице дисперсионного анализа. Для этой же цели используется дополнительный тест laclc-of-fit. Если значение Р Value (р-значение) использованного дополнительного теста больше 0,05, то модель представляется адекватной для описания отклика [35]. Оптимизация объектов исследований проводилась решением компромиссной задачи по определению сочетания факторов, дающего минимальные удельные энергозатраты на единицу дозируемого материала при обеспечении качества готового продукта в соответствии с зоотехническими требованиями и достаточно высокой точностью дозирования компонентов.
Исследование равномерности истечения материала в зависимости от высоты заполнения бункера
Таблицы дисперсионного анализа, по которым проводили оценку адекватности моделей (4.5 - 4.10) и значимости эффектов факторов приведены в приложении 4. Анализ полученных моделей регрессии проводили методом двумерных сечений. Анализ моделей регрессии (4.5, 4.6) показывает, что наибольшее влияние на пропускную способность оказывает площадь выпускного отверстия Som, а количество лопаток z активатора влияет незначительно, причем с увеличением данного фактора значение у\, и у2 снижаются, что свидетельствует о загромождении рабочего объема лопатками активатора. 104 Анализ двумерных сечений (рис. 4.8, 4.9) показывает, что увеличение количества лопаток z на валу активатора незначительно снижает пропускную способность при дозировании как ячменя так и овса. Двумерные сечения, характеризующие пропускную способность дозатора в зависимости от п и z при дозировании ячменя и овса, представлены на рисунке 4.10, 4.11. При увеличении частоты вращения валов активатора пропускная способность дозатора увеличивается. Пропускная способность при дозировании как ячменя, так и овса не существенно зависит от частоты вращения активатора п (рис. 4.12, 4.13). С увеличением площади выпускного отверстия секции дозатора с 760 до 3800 мм пропускная способность увеличивается с 220 до 1850 кг/ч при дозировании ячменя (рис. 4.12) и с 200 до 1500 кг/ч при дозировании овса (рис. 4.13), но характер изменения у\ и у2 не является линейным что согласуется с выводами теоретических исследований. Достоверности аппроксимации моделей полиномами второй степени, R2 превышает 99%. Одним из условий при оптимизации считалось, что минимальное значение коэффициента вариации должно соответствовать оптимальным значениям факторов. Поэтому отыскание оптимального числа лопаток и частоты вращения активаторов сводилось к решению компромиссной задачи. Двумерные сечения, построенные по уравнениям регрессии (4.7, 4.8) в факторном пространстве Som и z представлены на рисунке 4.8, 4.9. При дозировании ячменя при постоянном значении фактора Х\ ( =110 мин"1) двумерное сечение, показывающее изменение коэффициента вариации имеет явно выраженную форму седловины (рис. 4.8), что свидетельствует об условно экстремальном протекании процесса. Условный экстремум имеет значение v=0,459% при величине факторов 5 ,,=3010 мм2 и z=3,5 шт. А при дозировании овса минимальное значение коэффициента вариации, равное v=0,12% наблюдается при максимальном значении фактора =3800 мм2 и минимальном количестве лопаток на валу z=2 шт (рис. 4.9). При дозировании ячменя в зависимости от количества лопаток на валу и частоты вращения вала активатора двумерное сечение имеет ярко выраженную форму седловины (рис. 4.10). Условный экстремум для коэффициента вариации v=0,506% при величине факторов «=105 мин"1 и 2=2,7 шт. При дозировании овса двумерное сечения имеет вид семейства сопряженных эллипсов (рис. 4.11). Взаимодействие факторов z и п в области эксперимента имеет экстремум по показателю коэффициента вариации для (4.8) в точке v=0,312% при величине факторов и=106 мин"1 и z=3,8 шт. (округляем до 4 шт.). Анализ двумерного сечения (рис. 4.12) при постоянном значении фактора (z=4 шт) показывает, что при изменении факторов п и Som в области эксперимента имеет место экстремум по критерию уз (коэффициент вариации). Минимальное значение коэффициента вариации при дозировании ячменя составляет Var=0,445% при величине факторов и=103 мин"1 и 5 =2903 мм2. При дозировании- овса наименьшее значение коэффициента вариации составляет Var=0,22% при величине факторов и=100 мин"1 и о„=3700 мм2 (рис. 4.13). Степень достоверности аппроксимации моделей регрессии (4.7), (4.8) R2 составляет 94% и 92%. Анализируя приведенные двумерные сечения по коэффициенту вариации можно считать оптимальным количество лопаток на валу z=4 шт., частоту вращения я=105 мин" .
