Введение к работе
Актуальность пробле?ли. В структуре себестоимости клеточной пушшнн затрати на норма а пх приготовление составляют около 75".. Основу кормовой базн звероводства составляют кор'п животного происхождения. В гасчеднпо годы всё большую долга в рационах кормления пушных зверей составляют пост-' нпе субпродукты: головы крупного рогатого скота (КРС) и свиней, путовий сустав, позвоночники с робрэш и т.п.-
Переработка исходного кормового сырья до состояния (Таран с размером частиц 2...3 ил трепет значительного расхода энергпп и больших затрат труда. Основная операция в технологии приготовления кормов для пуіянк звереїї-измальче-ние. Опыт эксплуатация измельчителей мясо-костных коршв в звероводстве показывает, что они весьма энергоёмки,имеют низкую надежность п не отвечает предъявляемым к ним эоотре-боваїшям пз-за низкого качества измельчения коршв,особенно костных. Вследствие этого потери кормов в виде несъеденянх остатков л потерь под клетку достигает 1С;!-.
Поэтому весьма актуальной является проблема тсоретячос-кого обоснования, исследования, разработки и внедрения в производство ресурсосберегающих технологических процессов л технических средств переработки мясо-костных кормов в звероводстве .
Цель исследования - обоснование и разработка лрогрес-спвтг', технологических процессов к технических средств переработки мясо-костных кормов в звероводстве, обеспечивающих снижение энергетических, трудовых затрат и потерь коршв в процессе их приготовленая п раздачи.
Научную новизну работы составляют:
методологический подход к комплексной оценке производства продукции звероводства с помощью энергетического показателя, позволяющего учесть специфику отрасли л наметить пути ресурсосбережения при переработке мясо-костных кормов;
использование основных положений системного подхода позволяло рассмотреть все операции переработки мясо-костних кор;.;ов во взаимосвязи, оптимизировать состав, структуру и рекиш работы поточних технологических линий (ПТЛ) переработка костных субпродуктов в звероводстве; J_
основы теория процесса измельчения мясо-костных кормов разли-шиш рабочими органами;
математические модели рабочего процесса роторного и дискового измельчителей, измельчителя с питающим шнеком,
'шестерёнчатого насоса-паотоприготовителя, юс оптимизированные конструктивно-технологические параметри и рзжкш. работы;
показатели безотказности измельчителей, увязанные с особенностями их рабочпх органов и решмами использования;
предлояеняне в диссертации рабочие органы измельчителей п насооов-пастоприготонителей защищены двенадцатью авторскими свидетельствами и шестью положителышш решениями по заявкам на изобретения.
Практическая ценнооть. Результаты проведённых исследований позволили: обосновать и предложить ресурсосберегающие технологические процессы и технические средства переработки мясо-костных кормов, прежде всего на операциях многостадийного измельчения; разработать основы технологии переработки костных субпродуктов и получения мясо-костного фарша в специализированных цехах; обосновать выбор необходимого типа измельчителя,-его рабочих органов и режимов работы для конкретных условий, ' t
Рекомендованы юмгшекты машин и оборудования для 4-х типоразмеров цехов по переработке костных субпродуктов-,отве-чающие установленным требованиям по производительности и качеству получаемого фарша. Имеющиеся в диссертации научные положения и рекомендации позволяют на стадам проектирования и конструирования обосновать технологию, набор необходимого оборудования, конструктивные параметры и режиш работы поточных линий и входящих в них машин для переработки мясо-костных кормов в звероводстве..
Научно-техническая продукция, созданная в процесое под- готовки диссертации, доведена до состояния, пригодного для широкого внедрения в производство и даёт значительный экономический эффект.
Реализация результатов исследований. Результаты проведённых исследований использованы: при разработке типового проекта 806-6-1.83 кормоцеха для звероферм производительностью 15 т/ч; при формировании Системы машин для клеточного пушяого звероводства на период 1981-2000 г.г. Многие кормэ-2 *
ЛрИГОТОЛЯТе.ТЬНШ ШІ1ГОШ ироОПЛГЛ ТВёр.ТШХ КОНфИСІШТОВ ДТК-78
п Г7-ДТ2-К2С, гмсорубка МГК-78, дисковшЧ измельчитель ИК-2М, ласос-пастоприготоштель ІШ-ТМ и др.) сорпґшо выпускаются Эртстльским механическим заводом и Экспериыенталыю-проязБОД-ствениш предприятием ОПКБ.
Три специализированных цеха по пероработке костных суб-проектов успешно работают в зверосовхозах "Пушкштсктт:"" и "Родники" Московской обл. и ШО "Ладушкпнокое" Кялшшнград-скоі'і обл. Рекомендации по говвиению эффективности использования измельчителей 1,-лсо-рыбшд; кормов утверкденн Зверопро-шм ?'ї и разосланы в зверосовхоза для практической реализации.
Материалы диссертации попользуются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, Петрозаводского государственного университета л Прю.гар-ского сельскохозяйственного института.
Апробация. Начиная с 1977 г., материалы диссертации
ежегодно-докладывались на нлучних конференциях СПГАУ (ЛОХИ)
и Всероссийских сешшзрах главных инчеворов областних объе
динений и зверосовхозов (ВлПХ, г.'.'осква). Отдельные этапы
работы п практические рекомендации долояеш: на научно-техни
ческих совещаниях в Згоропроме РФ, 01ІІСБ с ЗІШ и ЦКТБ Центро
союза, а такте на научно!! конференции "Проблеми охрани при
роди в Нечернозёмной зоне в связи с интенсификацией сельско
хозяйственного производства" (г.Брянск, 1083 г.), на Всесо-
юзню: научно-технических конференциях "Перспективи развития
энергетики и электрификации агропромышленного производства"
(г.ї.'осквп, TJOO г.) и "Пути повышения уровня эксплуатации п
оксилуатаплоиггоЛ технологичности r.inuim в нових условиях эко
номического развития агропрошшенного комплекса"(г.Харьков,
1990 г.). . .
ДхйШШЯЫЬ Основные положения диссертации опубликованы в 0Г> работах.
Объём работ». В диссертации Є07 страниц, в тон числе
120 страниц приложен;; П. Сна состоит из введения, 5 разделов,
основних выводов " предлоге гані. В составе диссертации имеет
ся 136'рисунков, 52 таблицы и список использованной литера-
туря, включагацкй 408 наименований, из которік 16 на кнострая-
ннх язиках. ' „
ОСНОВНОЕ СОдЕКШИЕ РАБОТУ
Во "^ьп.кекии" обоснована актуальность проблеш и изложены основные положения, выносимые на защиту.
В первом разделе "Состояние проблеш и задачи исследования" на основе анализа литературных источников и производственного опита звероводческих хозяйств рассмотрены состояние и перспективы развития кормовой бази звероводства, дана
характеристика основных кормов. Проанализированы физико-механические свойства шсо-коетннх кормов, их питательная ценность.
Аналіз существующей технологии переработки кормов в звероводстве и применяемого оборудования показал, что измельчители мясо-костных кормов очень энергоёмки,имеют низкую производительность и надёжность и не обеспечивают -заданного зо-отребоваюшш качества измельчения кормов с большим включением костных КОШ1ОН..ЛТ0В. Обзор способов измельчения и патентные исследования позволили установить, что возмоднооти улучьиния технико-экономических показателей измельчителей далеко не исчерпаны; необходимо работать над созданием новых рабочих оргаюв, рационализацией юс конструктивно-технологических параметров, изучением прочностных свойств обрабатываемых кормов.
Научной основой работ по приготовлению кормов являются труды академика В.П.Горячкина, получившие развитие в исследованиях В.Р.Алё'шкина, А.А.Артюшна, В.Л.Ермичева.В.А.Келигов-ского, А.И.Завражнова, В.И.Земокова, В.А.Зяблова.Н.Ф.Игнатье-вского, Б.В.Кононова, Г.М.Кукты, Х.Г.КурбановаД.М.Кунына, П.И.Леонтьева, С.Е.Маркаряна, С.В.Мельникова, В.Ф.Некрашеви-ча, Ю.Ф.Новикова, Е.Н.Палецкова, В.И.Передни, И.И.Ревенко, Н.Е.Резника, В.С.Сечкина, В.И.Сироватки, Ю.А.Чурсинова и
,др. учёных.
В разработку теоретических основ измельчения продуктов животного происхождения большой вклад внесли А.В.Горбатов, В.М.Горбатов, В.Д.Косой, А.И.Пелеев, И.А.Рогов и др. В работах Г.А.Ьшскурова, И.Л.Попова, М.Л.Файвишевского, Т.В.Чижп-ковой и др. рассмотрены некоторые вопрооы переработки кости в пищевой промышленности. Разработке оборудования для приготовления кормов в звероводстве посвящены работы Б.И.Вагина, 4 '
БЛ'.Веревга-ша. Б.В.Гарбарца, С.Ы.Демидова, Я.С.Кикчшга, П.Г.Козлова, О.З.'.'ельіШісова, П.Н.Пуртаова, ІО. В. Павлова, А.А.Петрови, Г.П..іроко'Т'Ьева, А.і.І.Пкукп. 2начительнні вглад в становление отрасли звероводство и' виработку зоотребовашн
К ПРОЦЕССУ ПрИГОТОШСКИЯ КОрі.'ОВ ДЛЯ ІіуіГСЇИХ зверо:'і ВІЇРСЛЧ
І,!,Д.Абрамов, В. А.Афанасьев, Г.Д.Бабак, ІІ.А.Бачяклреп.В.Л.Бп-рєстов, А.Т.ЇЇріш, Е.Д.Ильина, Лл'.Хтадовгціков, Г.А,Кузнецов, Л. ПЛЛ'ілованов, Д.П.Шралі.дик, ІІ.^.Пзрольдлк, О.Л.Рапоюрг, Г.С.Таранов и др. учёну. и спвшачксти.
іісслчдовачт ттадоглості: сельскохозяйственной, тртгнтпят іюсвящеп» работ» В.п.Аниловича, Л.С.Грмоловє, ВЛї.Земскоза, В.М.Кряжкова, П.П.Іезнка, Е.А.Ллсунова, Ю.ІІ.Лог.хшосовя.В.С. Укртуїлшіа, П.й>, Прибуткова, Ы.М.Севорпева, А .И.Селиванова, В.Я.Сковородпня, ІІ.Л.Хозяева и др. учёных.
Анализ литературы показав, что наряду с гг/бокиг.тл иссле- . дованияш отдедьикх технологий и технических средств приготовления и раздачи коршв в звероводстве до настоящего врвт.те-1Ш по проведено комплексных исследований по переработке шсо~ коптннх коргюн. Виполпешше ранее исследования не созда>г: достаточно;'; научной бази для практического решения ряча практических задач, связашшх ( зтоіі проблемой, и сдертдтаит внедрение в отрасли ресурсосберегающих технологически ї: техші~ чес геях решений.
Для решения поставленной проблеми предуеаятрпвялось выполнение следующих основних задач нсследопагаїя:
Г.. Теоретически и экспериментально обосновать наиболее рациоиальнне технологические процесом, состав п структуру, комплекси і.та; пп для переработки ілясо-костши кормо з в зверо-родстве с ганпгилышглп ік гютеряш іі затратами основных ресурсов {энергии, труда).
-
Изыскать п исследовать перспективній технические средства для переработки г«яео-костятос корї.'оз; епредолггго тех-ігол .ічсепіе, копструктпвние и рел'.ипшо параметри их рабочих органов с учётом ііпзкко-моханйчоокшс свойств кормов и реаль-jii!X условий работы.
-
Определить основное показатели безотказности кзкаль- чцтело'і, установить их влляшіо на выбор л качество функционирования технических средств переработки мясо-костных коршв.
-
Провести пронзюдствг-ігігую проверку предложенных '
технологических и технических средств и внедрить основные результати исследований в производство.
Бо втором разделе "Теоретические предтюоилкп к обоснованию и разработке ресурсосберегающих технологических процессов и технических средств переработки мясо-костшне кормов в звероводстве" рассмотрены основные принципы и методы моделирования и оптимизации технологического процесса и технических средств приготовления корнов. Приведено формализованное описание общей модели цеха переработки костных субпродуктов и производства мясо-костного фарша.
В работе показано, что в условиях ненадёжности денежных оценок и стоимостных характеристик, сложившихся в последнее время, особая роль для использования в качестве обобщающего показателя эффективности выбора вариантов той или иной технологии и технических средств в звероводстве принадлежит энергетическому показателю. Предлагается классифицировать затраты энергии в звероводстве по четырём группам, отражающим их роль в производстве пушнины: затраты энергии в виде непосредственных энергоносителей; затраты энергии в виде сырья и материалов; затраты энергии в виде инвестиционных вложений; затраты энергии в виде живого труда людей.
Особенностью процесса приготовления кормов в зверовод-отве является то, что при скармливании кормовой смеси пушным зверям происходит превращение потенциальной механической энергии кормов в биологическую (физиологическую) энергию, часть которой аккумулируется в получаемой конечной продукции (шкурки, тушки, мездровый жир, навоз). Поэтому процесс приготовления кормов в кормоцехах зверохозяйств можно представить и как процесс насыщения исходного сырья энергией. При номинальных значениях мощности электродвигателей и'производительности технологического оборудования энергонаешценность 'готовой корьевой смеси только электрической энергией составляет 31,37 кВт.ч/т, причём самой энергоёмкой операцией является пэмельчоние мясо-костных кормов.
Важным резервом ресурсосбережения в звероводстве следует
считать создание специализированных цохов по переработке кост
ных субпродуктов и заготовке брикетов мясо-костного фарша
впрок, сто позволяет выровнять загрузку оборудования основно
го, коргоцеха и обслуживающего персонала. В зимне-весенний
6 . '
период, когда расход кормов минимален,включается в 'работу специализированный цех и часть рабочих из основного корме---цеха переводится в него. В цехе идёт заготовка брикетов мясо-костного фарша и складирование их в холодильний.В летне-осенний период, когда расход кортов резко возрастает,рабочие переходят в основной кормоцех, а для приготовления готовых кормовых смесей частично используется полуфабрикат в виде мясо-костного фарша.
Намечены основные пути ресурсосбережения при переработке гасо-костных кормов в звероводстве: снижение энергоёмкости процесса измельчения шео-костннх кормов путём совершенствования рабочих органов измельчителей и режишв их 'работы; более тонкое измельчение коотей, входящих в рационы кормления пушных зверей, с целью увеличения их поадаемости и усвояемости и снижения потерь; оптимизация режимов заморозки измельчённых мясо-костных кормов с целью уменьшения расхода холода; оптимизация структури и состава ПТЛ переработки кормов с целью снижения затрат на приобретение. рйм?нг и обслуживание оборудования; повышение безотказности измельчителей с целью снижения затрат труда на их ремонт и расхода зппяс-ннх частей.
С позиций системного подхода ІГГЛ переработки костных субпродуктов г.шшо представить в виде динамической системи, работающей в условиях непрерывно изменяющихся воздействии ряда факторов и прообразующей входные воздействия в выходпне показатели работы всего комплекта машин в виде совокупных элементов (рис.1): измельчителя (мясорубки)П , ппстопригото-вителя / / и горозпльного апппрпта ҐІА.
Рис.І. Модель функционирования ПТЛ переработки костнкх субпро.дуктов в виде совокупных элементов
При работе оборудования ІГГД сырьё с исходники характе- . ристиками ш (t), Widjn Ті (і) подаётся в измельчитель. Подача ( ft/ зависит от производительности Оз пУпастоириго-товителя.Управляющие воздействия оператора, определяемые углом поворота Ug вентиля подачи воды в измельчитель и временем заморавдвакия jf лаг* корма, в совокупности с динамическими свойстваїли шшн обуоловливавт производительность Qt, (Ь) морозильного аппарата. На производительность всех'шшн ЯТЛ 'влияет количество подаваемой воды.
Наивыгоднейший вариант использования ПТЛ будет при равенстве производительноотей отдельных машин в звеньях потока. Однако в реальных условиях эксплуатации производительность машин в звене потока непостоянна и зависит от различных факторов. Неравномерность работы линии обусловливает необходимость установки накопительно-регулирущнх ёмкостей, сглаживающих разницу в работе последовательно установленных нашив.
Количество корма в бункере, расположенном между двумя
лавинами с производительностью Qi п Ог .определится по
формуле і . f -t
V= № - 0,)di -JQ, di ~JQ2 dt. (I)
P о о
В этом случае потеря производительности ПГЛ составит
AQzftV-tyfW-ctV, (2)
где Vf - вместимость оункера; j(V/- функция количества выбросов в единицу времени (количества юрш, которое превысило вместимость бункера и недодано, линией за период zf го сравнению с работой независимых машин).
При расчёте вместимости накопительных бункеров необхо
димо учитывать надёжность машин в линии, причём промежуточ
ный бункер можно представить как систеду массового обслужи
вания с ожиданием. Среднее число требований (вместимость
промежуточного бункера), находящихся в системе, определится
по формуле ^ „о к
K = ZK-PK-*K(f-Jte, (3)
где Пс - вероятность нахождения в системе К заявок;^ -отношение скорости появления требований к скорости обслуживания (интенсивность обслуживания). 8.' '
При переработке костких суопродуктов в измельчитель подаётся вода для сшгг.эття тстлпературн корма, которая не лоллла превшпать 313 К. При более высокой температуре измельченного корма начішаетея интенсивная денатурация бел-ков л гидролиз жиров, что водёт к повышению кислотности л ухудшении качества корга. Поэтому подачу воды необходимо установить на уровне, исключающем возможность нагрева кор~ ма свыше 313 К.
С другой сторонн, чрезмерная подача воды разкижает корм, СЯР.ТЛОТ его пдтаголыгуа ценность, увеличивает затрати рнергпи и холода па замораживание. Для ограничения подачи воды необходимо установить зоотехнически обоснованний допуск. Б.И.Вагин и М.А.Трутнев рекомендуют за показатель технологического качества готовой корг.говоЗ смеси для пушнх зверел принимать предельное напряжение сдвига (ПНС). При ПНС менее 375 Па увеличивается протечка смеси через сетку клетки и резко возрастают невозвратимые её потери.
Параметром, ограничивающим продолжительность цикла по замераглвашпо, является конечная температура корма. Прп г-з-морадтватш корма основная масса воды внкрисоталтовываэтел при температуре 268...271 К. При температуре 253 К в лёд превращается водя, связанная с белкам. В процессе ратяэражи-ьания мясо-костного фарша с высоким влаг о содержанием выделяющаяся энергия значительно больше энергии, требующейся для изменения температуры уже замёрзшего корт. Средний температурный градиент в замороженном слое {Т3- Тк )/3Z , где
Ті - температура замерзания корд; 7* - начальная температура корг.а," X - толщина брикета.
Бремя закораяиваїшя фарша шжно определить по формула Планка
іде J\ - концентрация воды в фарше,_ кг/к3; йН- скрытая теплота плавления льда, Лд/кг; лТ = {]3~Тк) - разность температур, К;.оСк- теплоемкость замораживаемого юрш.ДтУкг.К; К - коэффициент, который для замораживаемого с обеих сторон брикета равен I; J\#- теплопроводность замэраживаемого корма, Ет/м.К.
Анализ формулы (4) показывает, что сократить продолжительность замораживания и, соответственно, увеличить производительность всей ІГГЛ можно за счёт: уменьшения толщины брикетов; понижения температуры тешюотводящей средн;увели-чения коэффициента теплоотдачи.
С учётом перспектив развития звероводства и кормовой бази отрасли обоснован и предлояен типоразмерный ряд цехов переработки костных субпродуктов, увязанный с поголовьем пушных зверей и включающий четыре типоразмера с производительностью G.25; 12,50; 18,75 и 25,00 т/сутки.
С учётом того, что для измельчения мясо-костных кормов в звероводстве наибольшее распространение получили измельчители, работающие по принципу резания, проанализируй процесс резания тремя видами рабочих органов:, пуансоном, резцом и лезвием. Решенив основного уравнения ионтактиой задачи теории упругости позволило получить уравнение распределения давления под этими рабочими органами в зависимости от критической силы резания:
для пуансона - (А") = 0,2258 /да, (5)
для резца - y>U) =0,5218 Яг/>, (6).
для лезвия - р{Х) = 0,2397 А/». (7)
Из етих уравнений видно, что самое болыюе давление на изрм оказывает рабочий-орган типа резец, который предпочтительнее использовать при измельчении кости.
Сравнительный анализ различит рабочих органов позволил предложить яок с зубчатой формой реаущей кромки и двойным углоы заточка (рис.2).
Выведена формула для определения критического усилия
резания . , ... А
где толщина лезвия! Р - ширина одного зуба; Т- касательное напряжение среза; Є - шдуль продольной упругости корма; S - толщина слоя корма; fit)k~ высота сжатия слоя корма; /5 - разница кевду основним углом заточки и углем у режущей крошн{у#- коэффициент цуаносояа;^- ко&ЗЬ і 0 фицлвнт трения.
оіГж.
г,
Рис.2.Схема силового взаимодействия иоаа с двоГаїлм уг-ло!.! заточки с измельчаемым кормом
Следовательно, сила Ркр зависит как от физико-мехатічесиі* свойств юрма ( ZT , Є , М , f). так и от параметров ножа ( S » О , jS ). Выведены также аналитические зависимости для определения геометрических характеристик ножей,предгазначекнит для роторного и дискового режущего аппаратов.
Технологически!! процесс комбинированного измельчителя мясо-костного корма И-76,наиболее распространённого в кормоцехах звероферм и имеющего две ступени измельчения - дробилку и мясорубку, рассгдатрен с позиции ДИНаїЖЕЯ, то естг. системы, работающая в условиях изменяющихся воздействии (рис.3)
п —і /г,
Z,
г,
S\t і-/
(Ш
та)
И-76
Q-Ш
Уш
Рпс.З. Модель функционирования измельчителя К-76
В качество входных переменных приняты: подача (^/.температура T(t/я размерные характеристики f/мясо-костного снрья; в качестве акходных - производительность Q» (і/,
потребная гощность At (і/, средний разілер измельчённых частиц корма с/ср Ц/ш давление истечения измельчённого корма из отверстий решётки ^^/(дополнительный выходной поїшзатель). Обобщённым показателем работы измельчителя является удельная энергоёмкость процесса
Эм = #/№*)> О)
где А - степень измельчения корма, Я = L/dcp.
ІІа выходнне показатели работы измельчителя влияют также конструктивно-технологические и настроечные параметры: частота вращения рабочих органов дробилки ҐІд и мясорубки /?/, , зазор в-режущих парах дробилки 2V Е мясорубки Z2 , вылет ножей дробилки С . В качестве управляющих факторов приняты время работы t измельчителя и продолжительность Та дефросталии (оттаивания) сырья.
С учётом сложности и многомерности технологического процесса измельчитель И-76 іюнно представить в виде некоторого оператора А (і), состоящего из чаотннх операторов Аііі), AzШ* Aj(iJ ,..., Ax (t) по различным каналам связи в виде зависимости ,
АЩ *ПЩШ,Ш>-А($ но)
и показывающего, как измельчитель преобразует входные воздействия Х(і) в выходные показатели i/ftj
Нахождение оптимальной оценки оператора А (і) сводится к определению оценки Му/х условного математического ожидания М[у(і)/ХіЗ выходной переменной У (і) относительно входных переменных в виде
.где AV - фиксированный уровень входных составляющих.
В результате анализа рабочего процесса роторной дробилки (первой ступени измельчения И-76) определены (рис.4): условия нормального стружкообразоюшя; закономерности заполнения карманов ротора срезанной стружкой? условия освобождения кармаяов от стружки.
. Угол наклона направляющей стенки загрузочного бункера шжат быть определён как
12*
^ ~ аХСІ& 2zcosS+I&~s&-J~6~>
(13)
где л - ращіуо ротора; О - угол установки ножа (угол резания): % - средний радиус ісуска корма; S - зазор между ак~ тиргши ножом и контрножом.
загрузка
Рис.4. Взаимодействие ротора о куском измельчаемого корг.'д
Для улучшения услогсіГі захвата ісусков оырья я струкко-
образовашш целесообразно: направляющую поворхкость кожуха
стопки бункера вшюлнять рэо'ристой; умонынпть встряну пожей
л увеличить ш: количество.
Суммарная сила, действующая на струяку в кармане ротора, равна
где tn - масса стружки, переносимой в кармане ротора; СО -
угловая скорость ротора; - длина кармана; ^- угол пово-
рота ротора, при котором карман освободится от стружки
^_JJ CdtfgORJ?
Решение уравнешя (15) методом итераций позволило построить ряд кривых зависимости О -J(^/ Для различных исполнений карманов. Но известным значениям углов ^ рассчитаны траектории движения частиц коріла, покидающих карман ротора,' из выражений:
Xdj^R-cosr-'fa-suiVi}- (іб)
У(і) -KsbiV-Vo-COSV-l-gtVZ; . (I?)
где %- скорость двикекия стружки вдоль кармана; С - время поворота картка на угол .
Решение этих уравнений позволяет рассчитать траектории движения частиц корма и правильно разместить транспортирую-вдй шнек, который у измельчителя И-76 одновременно выполняет роль питающего пшека второй ступени, измельчения - мясорубки.
Производительность измельчителя с питающим шнеком определяется пропускной способностью реющего аппарата, которая зависит от режущей способности противорежущей решётки и может бшь определена по формуле
V" nt<-fr-mD.jo \ (1а)
где % - коэффициент использования ревущего аппарата; S -
площадь раздела или резания при измельчении единицы массы
корма, i#. кг; 2- число лопастей ножа; Я - частота враще
ния ножей, с-1; ІЇІо и /77Л- число частиц в I кг корма соот
ветственно до измельчения и после измельчения; J^vl /^ - бо
ковая поверхность частицы корма соответственно до измальче-
14' ' -
ния и после изшльчения, hf.
Вираженії є (18) показывает, что при прочих pa л шк условиях для интенсификации процесса измельчения шсо-костннх кормов необходимо увеличивать частоту вращения и число лопастей ложа, а также площадь резания. Однако, как показали исследования Б.И,Вагина и А.М.Рыжука, частота вращения нолей не должна превышать 3 с , а увеличение тлела лопастей сникает живое сечение решётки. Поэтов наиболее пркемлемнм путём повншешя проязводительноотя игшольчліелой.о литвютіич шнеком является увеличение пропускной способности решеток.
С целью повышения реаущен и пропускной способности предложена решетка, пасть отверстий которой имеет "каплевидную' форму", причем площадь каздогочтакого отверстия равна площади круглого (стандартного) отверстия.
Степень сжатия (уменьшение круглого отверстия по висото) назовём относительным сужением диаметра основания образовавшегося "каплевидного" отверстия: Ej> =aZi/D , где J) - диаметр круглого отверстия, взятого за основу для сравнения; аТ)- диаметр основания "каплевидного" отверстия. При условном уменьшении диаметра по высоте оно одновременно растягивается на какую-то величину t\L> по длине\&L~ LK-L --- Ьц-Т) , где LK- длина растянутого отверстия, а. А - D ї
Степень растяжения отверстия по .длине назовём относительным удлинением: и - ( LK~ О/ L = ( Z,* - D )/ D . Установив связь коэффициента относительного сужения диаметра основания каплевидного отверстия 6ц со степенью растяжения этого отверстия по длине
A D/D =-Г(й L/L); 5>=- Г-и, цэ)
где т - коэффициент, назваяннй нами приведённым коэффици-ептом форш отверстий, f--j>/о (он характеризует одновременно режущую и пропускную способность решётки).
Для обеспечения дополнительной режущей способности предложена также решётка с пазами, профрезерованннш рада-ально по рабочей поверхности рештки. В этом случае необходимо коэффициент использования длины лезвий ножей,равняй коэффициенту кивого сечения решётки, заменить коэффициентом режущего живого сечения
/- d(e-tn» + 3ru-it>)
где и - диаметр отверстия решётки, равный ширине таза.м; О - длина иаза, ы; Мп - количество пазов; ,ifi- количество оїверстай, участвующих; в резании; Rp~ радиус решётки, м.
Следовательно, коэффициент ;fy зависит о? длины а ширини наза, их количества, диаметра и количества отверстий, , участвующих в резании.
Предложено такяе новое режущее устройство к дисководу измельчителю, позволяющее повысить эффективность процесса измельчения мясо-костных кормов. Его особенностью является наличие на внутренних поверхностях ножей параллельных прямоугольных пазов, оси которых перекрещиваются в собранной ро-гущей даре, а верхняя поверхность паза выполнена наклонно, причем угол между осями пазов и перпендикуляром к радиусу диска является острим. В диссертации приведён анализ условий измельчения мясо-костного сырья и обоснован угол наклона аубьев ножа етого ревущего устройства.
В диссертации подробно проанализирован рабочий процесс шестерёнчатого насоса-пастоприготовителя, приведены модели его функционирования в реальных условиях эксплуатации,обоснованы конструктивные и геометрические параметры основных рабочих органов.
Теоретическую подачу наооса-настоприготовителя предлагается определять го формуле
Qr^2JJ&-nf(R!-i2-f<^)> (2i)
где о - иирина шестерни, щ /?- частота вращения шестерён, с ;j9- плотность кормовой смеси, кг/м3;/- радиус окружности головок зубьев шестерён, ы; t - радиус начальной окружности шестерён, м; ~tD~ основной шаг шестерён; К- 4 - - &Є- 3г - коэффициент, зависящий от условий зацепления; 6 - коэффициент перекрытия.
Мощность А/т, потребная для преодоления сопротивления вращения шестерён насоса-пастоприготовителя при транспортировании коршвой смеси, можно определить из выражения
me ilz - суммарный крутящий момент,- Н . м; ^ и ^ - к.п.д. -^щеплеїші и опорних устройств.
Суммарный крутящий даионт- складывается из трех состав- -' лятшх
/Vr=/V'V^, .. (23)
где //f- момент, создававши оилами давления;/ и/VJ- мпмен-тн сил ннутрошего треняя, возникавшие при сдвига слсэв корт-ивой смеси соответственно в'радиальном и торцевих зазорах. В наооое-пзотоприготорятэле.пзыольчвнаа коо*нн* ч*стктт кормовоіі отеси происходит в результате ударного действия ре-яущей кромки зуба шестерни на эти часткцн. На значение потребной мощности /^основное влияние оказывает количество L згасттк; частиц кормовой сілвси, попавших в плоскооть резания . с площадью разреза dFc в единицу времени eft
где О. - ул^лмюе-даглеггсга, Н/м; -f - дарфїишея? скользящего резания; С- угол скольжения. равшгї углу наклона зубьев і^естерон, град.
В диссертации приведён также анализ влияния перфорированных вкладишем на процесс доизмельченил koothvt частиц, который рассматривался как процесс чистого "разложения". Рассмотрена кинетика процесса, получены осповине зависимости, увязывающие качество измельчения костішх частиц с конструктивними и геометрическими, параїлетрагга вкладывай.
В третьем раздала приведены методика и результаты экспериментального исследования технологических процессов и технических средств переработки шео-костннх кормов.
Розультаты экспериментального исследования ІГГЛ переработки костннх субпродуктов в цеха зверосовхоза "Пушкинский"
МОСКОВСКОЙ ОбЛ. ПОЗВОЛИЛИ обОСНОВЛТЬ ТвХНОЛОГИЧеСКПЙ ДОПуСК
на подачу воды при изкельчогаїи корг.п. Для этого бій использован статистический метод исследования с накоплением негодного материала в ходе проведения активного эксперимента. 11а пяти уровнях подачи водн (50, 100. 150, 200 и 250 л/ч) определяли показатели технологического качества корма - ГОЮ и средний размер костных частиц. Установлен оптимальный диапазон подачи водн (70...140 л/ч) при номинальной производи-
їоліносїи участка измельчения, который принят в качестве поля технологического допуска на-работу ІІТЛ (рис.5).
3/3
О, "л
Рис.5. Зависимость ІШО и температури корма г на выходе из пастоприготовителя от подачи воды
Анализ динамики процесса замораживания Мясо-костного
їраріла показал, что снижение подачи воды ведёт к уменьшении
времени замораживаний, однако это снижение ограничено .исход
ными требованиями по температуре при измельчении корма.Уве
личение подачи, .вода онияает время охлаждения корма до 273 К
ввиду более низкой его начальной температуры, но увеличива
ет время кристаллизации воды при температуре 271...272 К.
С учётом принятого технологического допуска на- подачу воды
рабочий диапазон на время замораживания корма до 261 К нахо
дится в пределах 3,8...4,3 ч. .
С использованием линейного программирования рассчитан
на ЭВМ оптимальній состав оборудования для кавдого типораз
мера цеха переработки костннх субпродуктов. В качестве кри
терия оптимизации - целевой функции принят минимум приведён
ных затрат, а в качестве ограничений: неотрицательность пе
ременяно:, выполнение всего объёш работ на каадой операции
в требуемые сроки, ограничения го трудовым ресурсам, требо
вание целочисленности решения. * .
Анализ ряда работ ю изучению прочностных характеристик 18
кости показал, что полученные напряжения растяжения и сжатия не совсем точно отражают процесс её резания. Несоответствие іле/.!ду условиями определения прочностных свойств и реальными условиями, возникающими в процессе резания, затрудняет использование получечннх сведений при исследовании закономерностей процесса. Для исследования процесса измельчения кости необходимо знание такоП физической величины гак касательное напряжение среза. .
Для. определения касательных напряжений среза с'ыло изготовив но специальной устройство, позволяющее испытывать целуй кость, без нарушения ее структури. В результате испытаний получены зависимости усилий резания и касательных напряжений среза от вида кости (табл.1).
Таблица I. Результаты исследования прочностных характеристик
кости
пуансон
Полученные коэффяцпентн соотношения прочности дают наглядное представление о прочностных характеристиках кости различных видов. Расчётная величина касательного напряжения среза составляет 27,28 МПа.
Проведён эксперимент пр исследованию процесса измельчения говяжьей кости пуансоном, резцом и лезвием с целью определения зависимости удельной работы резания от скорости раза-raw и геометрических характеристик ноаей. Наиболее близко описывает зависимость Ау_ = jClfpes) уравнение вида
Ащ-А'о+ёо *?/**/ . (25)
где Ао - значение удельной работы резания прибор I iVc; б - коэффициент,зависящий от геометрических характеристик нока {6>0% при Tfpt^lWa а 8^0 при ?/рез > I м/с). 19
Анализ полученных данннх показал, что удельная работа резания заметно снижается при увеличении скорости резания: для пуансона - до 15 м/о; для резца - до 10,23 и/с; для лезвия - до 9,52 кг/о. Для лезвия минимальная удельная работа реваняя обеспечивается ножом с утлом заточка 30, для резца -ножом о зубчатой формой режущей кромки и углом заточки 45. Резание пуансоном отличается высокими энергозатратами.
Для оптимизация процесса резания резцом и лезвием был реализован трёхфакторяый эксперимент, в результате которого установлено:, минимальная удельная работа резания резцом,равная 0,982 кДжДг, достигается при следугацих значениях факторов: окорость резания - 31 м/с; угол установки ножа - 48; зазор в режущей паре - I мм; для лезвия АуД = 1,3 кДн/м3 достигается при скорости резания 33,1 м/а, угле скольжения - 4 и вазоре в режущей паре 0,132 да.
По результатам исследования рабочего процесса комбинированного измельчителя И-76 в реальных условиях эксплуатации (по методу идентификации) и обработки полученной информации па ЭВМ определены числовые характеристики процессов (табл.2).
Таблица 2. Числовые характеристики процессов
у к ,,..
Выходные процессы
Приведённые данные свидетельствуют о значительных колебаниях подачи и температуры измельчаемого мясо-костного снрья и оущественнохі влиянии их на энергетику процесса.
Выполненный корроляционно-опектральный анализ позволил установить, что основной спектр дисперсий рассматриваемых процеооов заключён в интервале 0...0,06 мин. Анализ канала связи ҐІд(і)-Яп (/ показал, что коэффициент вариации частоты
вращения шнека мясорубки
Упц — 4,87о в три раза выше, чем
20 . '
у.дробилки ~Vti3~ Ї,6І. Время корреляции для частоты ьра-і.рщіепин дробилки колеблется в пределах 13...18 мин., а для частоты ьрааения мясорубки - 10...1Ь мин., что говорит о :!;а:аздїіщс:і4і работы мясорубки. Следовательно, сьязушее звено между дробилкой и мясорубкой -- редуктор является слабым чррном ',: необходимо искан, пути снижения нагрузки на рабо-ф.и1 органи мясорубки.
Для оценки ЕзаимодеПствия подачи и температуры сырья пя йыходн'.'с показатели ^абочы иамельчитезгя подучены математически модели ыорого порядка в еидє полиномов:
Q„ =-о,шцтсі ^тт-цобії+щ-ґ-ОіОщ^
d^W-0p8Q+0,1T+QHQz-q06T*-qOfQT. (28)
Определен^- та к*є амплитудно-частотные характеристики динамики рабочего процесса измельчителя И-76.
Установлено, ого зависимость температуры сырья от кремени де'іростаинн описывается уравнением: Т= $^ -0t{6Z^-S5. Изменение температуры внутри разреза говяжьей головы после 10 ч дефростации описывается уравнением 7 = 0,72 fil і где
Г) - глубина слоя (сечения головы), м. С применением мето
дики планирования эксперимента определены оптимальные значе
ния подачи сырья Q - 9,4 т/ч и времени дефростации То- 13 ч,
обеспечиваюшие минимум удельной онергоемкости процесса измель
чения.Для снижения динамических нагрузок на рабочие органы
измельчителя необходимо дефростировать мясо-костное сырьё
до 7 = 270 К. Разработана рабочая номограмма для управления
технологическим процессом измельчителя И-76, с помощью кото
рой мляно определять подачи сь'рья на измельчение в зависимос
ти от продолжительности его дефростации. ^_
С использованием методики планирования многофакторного эксперимента определены оптимальные значения факторов (скорость резания _- 28,16 ы/с, угол заточки ножа - 47, зазор в реяотпей паре - 5,12 мм, вылет ножа - 5,74 мм), обеспечивавших минимальную энергоёмкость процесса измельчения костных- кормов роторным измельчителем.
При исследовании рабочего процесса измельчителя с питаю-
тим шнеком в качестве промежуточной установили решётку с "каплевидными" отверстиями, а в качестве выходной - с дополнительными фрезерованными пазами. Минимальная удельная энергоёмкость процесса измельчения обеспечивается: для ре- шётки с каплевидными отверстиями - при коэффициенте формы отверстий Vх = 0,25 и частоте вращения /7 = 1,85 с"*; для решётки-с пазами - при частоте вращения ножей" Л*= 2,36 с , числе лопастей ножа 2. - 3 и угле наклона пазов oL = Зо0. Применение решётки с фрезерованными пазами позволяет улучшить качество измельчения без снижения производительности измельчителя. Установлено, что более рационально фрезеровать па;>н на глубину п = Q,I4a, где а - толшина решётки.
Программа исследований рабочего процесса шестерёнчатого насоса-пастоприготовителя состояла из нескольких этапов и включала активные и пассивные методы проведения эксперимента.
В результате идентификации рабочего процесса насоса-пастоприготовителя по программе пассивного эксперимента определены числовые характеристики процессов и получены математические модели, представленные частными линейными уравнениями по основным каналам связи. Полученные данные показали, что условия работы насоса-пастоприготовителя характеризуются значительными колебаниями входных процессов кормовой смеси, которые обусловлены как изменениями состава кормовых рационов, так и отклонениями в.технологии приготовления кормов.
Коэффициенты .вариации ПНС кормовой смеси @с(ун рлажнос-ти Wc (tj изменяются в пределах j/^ * 12,2.. .16,6$ и j/vc = 10,2...14,7 и во многом определяются длительностью смешивания кормов в смесителе. Для энергетических параметров процесса доизмельчения и транспортировки кормовой смеси характерны сравнительно меньшие колебания. Коэффициенты вариации потребной мощности /V(i.}\\ давления нагнетания р(усоставляют lb = 5,6...10,2% и ))^=11,5...13,4%.
Корреляционно-спектральный анализ показал, что все корреляционные функции протекают сравнительно однородно, а время корреляции находится в пределах 2...6 мин. Основной спектр дисперсии исследуемых процессов заключён в интервале 0... ...0,8 с'1; у энергетических процессов более узкий спектр -0..,0,6 с~1. Узкий спектр частот знєргетичесі'их процессов 22. "
объясняется динамическими свойствами шестерён.
Определена также степень влияния входных воздействий на выходные показатели работы насоса-пастоприготовителя в их взаимосвязи в виде математических моделей второго порядка:
А/--Ц M+2,fXWc -о/во* -opf&wf+op-ioty-qiiotyt <%; (29)
Q^SflS9-fimcf0li59biOpf2W/~q2id3a^q3fcrs\Vc-6>c. (зі)
Наиболее высока связь входных воздействий с пропускной способностью Q ( tyx - 0,896).
В лабораторном эксперименте оценивали влияние формы зубьев шестерён (эвольвентншТ и прямоугольный профиль),количества зубьев и частоты вращения шестерён на транспортируицуц способность насоса-пастоприготовителя. Шестерни с эвольвент-нкм профилем зуба оказались более эффективными на дальность транспортирования кормовой смеси, а процесс транспортирования списывается линейным уравнением вида: D = CI + о /? > где Q и 8 - эмпирические коэффициенты, зависящие от количества зубьев; fl - частота вращения шестерён.
Активный эксперимент по оптимизации конструктивно-технологических параметров насоса-пастоприготовителя провели б производственных условиях. Получена математическая модель второго порядка, при решении которой на ЭВМ определены оптимальные значения факторов, обеспечивающих минимум уделыюЧ энергоёмкости процесса доизмельчения костных частиц: количество зубьев шестерён 2 = II; зазор между режущей кромкой зубьев шестерён и противорежущим элементом S = I мм.
Для обоснования режимов работы насоса-пастоприготовителя (с учётом его загрузки) установлена взаимосвязь между давлением нагнетания и потребной мощности (рис.б).
В диссертации представлены также результаты сравнительных испытаний в производственных условиях измельчителей мясокостных кормов различных типов и марок. Для сравнения измельчителей был применён обобщённый критерий, предложенный В.Р. Алёшккным и В.А.Сысуевым. Изменение функции эффективности оценивалось с помощью линейных уравнений множественной рег-
рессии, которые получены после обработки результатов производственных испытаний на ЭВМ. Установлено, что минимальное значение обобщённого критерия обеспечивает дисковый измельчитель ИК-2, имеющий рабочий орган типа резец.
'л/Г
400 P«fa
Рис.6. Зависимость потребной мощности насоса-пасто-приготовителя от давления нагнетания и количества зубьев шестерён: I - 2. 10; 2 - г- II; 3 -г - К Для сравнительной оценки пастоприготовителей (гомогенизатор) предлагается критерий определяемый по формуле
K=A/&„/(Q*^), . (32)
где /V- потребная мощность, кВт; $- производительность, т/ч; А - степень измельчения; &*- общая масса пробы корма при ситовом анализе, г; Z& - суммарная масса фракций с размером частиц от 0 до 5 мм, т.е. частиц заданного размера,соответствующего зоотребованиям.
Предлагаемый критерий объединяет оценки энергоёмкости пастопрнготовителя и качества измельчённого корма. Минимальное значение А; свидетельствует о более высокой эффективности сравниваемых пастоприготовителей. В результате испытаний 24
усыновлено, что минимальное значение критерия обеспечивает шестерёнчатый насос-пэстпприготоьитель Ш-І с модулем зубьев шестерен 10 мм.
Ь четвёртом разделе приведён анализ безотказности
комбинированных измельчителей И-76 и насоеов-пастопригото-
титэлей Iffi-I в условиях рядовой эксплуатации. Сбор информа
ции о показателях безотказности проводили по плану наблю
дений Собранный статистический материал позволил
опрєдслігь количественное значения эксплуатационных показа
телей бооиткаэности и выявить основные причины отказов ука
занных маі..мі.
В результате проведённых исследований установлено,что поток отказов и восстановлений при работе комбинированных измельчителей подчиняется закону Вейбулла. Средняя наработка на отказ составляет - 294 ч, среднее время восстановления - 16 ч. Самым слабым звеном измельчителя является привод мясорубки-редуктор, на который приходится Ь2% всех отказов. Это связано с тем, что две ступени измельчителя -дробилка и мясорубка не согласованы па пропускной способности. К основным причинам отказов измельчителей И-76 следует отнести также: попадание в дробилку посторонних предметов, забивание отверстий решёток мясорубки костными частицами, наматывание мясных волокон на вращавшиеся рабочие органы.
Выявлено, что поток отказов и восстановлений при работе насосов-пастоприготовителей Ш-І подчиняется экспоненциальному, закону распределения. Средняя наработка на отказ состарила 43 ч, а среднее время восстановления - 2,3 ч.Наибольшее количество отказов приходится на сальниковый уплотнитель (около Ь2%) и подшипниковый узел - 26. Причины отказов дифференцируются следующим образом: конструкционные -15. технологические - 30* и эксплуатационные - 47.
В пятом разделе приведены результаты производственной . проверки предложенных технологических процессов и технических средств переработки мясо-костных кормов, их реализации и оценки экономической эффективности.
Производственные испытания ПТЛ переработки костных субпродуктов проведены в цехах зверосовхозов "Пушкинский" и "Родники" Московской обл. и МПО "Ладушкинское" Калкнинград-
ской обл., построенных с учётом предложенных в диссертации рекомендаций. Рационализация процесса измельчения сырья и замораживания фарша в цехе зверосовхоза "Пушкинский" позволила Сбез существенных капитальных вложений) повысить производительность линии с 3,6 до 6,0 т/сутки.
Для повышения надёжности и эффективности работы ПТЛ переработки мясо-костных кормов разработана номограмма для определения оптимальной вместимости накопительного бункера между дробилкой и мясорубкой. При резервировании измельчителей рекомендуется параллельно устанавливать разные измельчители (И-76 и ИК-2), что позволяет использовать их дифференцированно в зависимости от поступающего мясо-костного сырья.
Производственные испытания модернизированного измельчителя И-76, ротор (первая ступень измельчения) которого был оборудован ножами с зубчатой формой реяушей кромки,показали, что удельная знергоёмкость процесса в сравнении с серийными ножами снизилась с 0,156 до 0,119 кВт.ч/т.ед.ст.изм. при уменьшении среднего размера частиц с 7,28 до 5,94 мм.
Использование на второй ступени измельчения у И-76 предлагаемых решёток (промежуточной с каплевидными отверстиями и выходной с фрезерованными пазами) позволило по сравнению с серийными решётками уменьшить средний размер частиц на 17 и снизить потребную мощность на Ъ,Ь%. Средняя наработка измельчителей на отказ возросла на 25%, а простои измельчителей из-за технологических отказов снизились на 6,7. Проведённый в зверосовхозе "Пионер" Ленинградской обл. научно-хозяйственный опыт на норках показал, что потери кости при использовании предлагаемых решёток уменьшились на Qfo.
Производственные испытания модернизированного дискового измельчителя ИК-2М, оборудованного ножами зубчатой формы,показали, что в сравнении с серийным ИК-2 производительность повысилась на 60. Средний размер частин уменьшился с 11,35 до 8,2 мм, т.е. на 27,8.
Производственные испытания модернизированного насоса-пастоприготовителя НП-1, оборудованного новыми рабочими органами (косозубыми шестернями и рифлёными вкладышами),показали, что в сравнении с серийными рабочими органами средний размер частиц уменьшился на AZ% и составил 4,2 мм, а удельная энергоёмкость процесса снизилась с 0,68 до 0,448 кВт.ч/т.ед.ст. 26. йзм,
или на 34,1. При атом оптимальными параметрами предлагаемых рабочих органов являются: угол наклона зубьев шестерён й1-'; ширина противорежуших канавок вкладышей б мм, шаг -Эмм.
Предложенные в диссертации технологические решения и технические средства переработки мясо-костных кормов вошли і; систему машин для зрероводства на I99I-200Q г,г. Суммарная экономический эффект от внедрения результатов исследований в производство (в иенах I9B9 г.) составляет около lb млн.руб., в том числе 1,45 млн.руб. приходится на доларе участие аБТора.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДОЖЕНШт
I. В условиях дефицита кормовой базы звероводства переработку костных субпродуктов целесообразно осуществлять в специализированных пехах с набором оборудования, обеспечивающим приготовление мясо-костного фарша в соответствий с эоо-требованиями. Предложенный методологический подход позволяет комплексно оценить производственную деятельность звероводческих хозяйств с помощью показателей энергоёмкости производства продукции звероводства и определить основные пути ресурсосбережения при переработке мясо-костных кормов.
Анализ унергопотребления в кормоцехах звероферм дал возможность выделить операцию измельчения мясо-костных кормов как наиболее энергоёмкую и наметить её в качестве основного объекта исследования для реализации поставленной цели работы.
2, Использование основных положений системного подхода позволило: рассмотреть во взаимосвязи все операции переработки мясо-костных кормов; предложить и исследовать новые или модернизировать существующие рабочие органы измельчителей; обосновать перспективный тилоразмерный ряд цехов по переработке костных субпродуктов на 6,25; 12,5; 18,75 и 25 т/сутки; обосновать рациональные режимы работы ПТЛ переработки мясокостных кормов, их структуру и состав.
Для обеспечения технологического допуска на работу ПТЛ переработки костных субпродуктов необхопиыо выдергивать еле-дуюшие режимы ее работы: подача воды - 70...140 л/ч; температура замораживания фарше - 261 К; премя замораживания - 3,13... 4,3 ч.
3. Наиболее рациональным видом измельчения сырой кости
-является резание резцом. Предложенные аналитические выраже
ния позволили установить зависимости основных показателей
работы измельчителей от конструктивных параметров ножей ..Ус
тановлено, что с увеличением скорости резания в диапазоне
от I до 35 м/с удельная работа резания существенно снижает
ся. Для трех типов рабочих органов (резца, лезвия и пуансо
на) получены уравнения, описывающие этот процесс.
Использование ножей с зубчатой режущей кромкой и двойным углом заточки обеспечивает повышение эффективности работы роторных и дисковых измельчителей.
4. Результаты идентификации рабочего процесса комбини
рованного измельчителя типа И-76 показали, что он работает
в резко изменяющихся режимах, зависящих от температурного
состояния измельчаемого мясо-костного сырья. Оценки взаимных
корреляционных функций свидетельствует о наличии тесной свя
зи между входными (частота вращения дробилки, подача сырья и
его температура) и выходными (производительность, энергоём
кость) процессами измельчителя..
Для снижения динамических нагрузок на рабочие органы измельчителя необходимо дефростировать мясо-костное сырьё до температуры 270 К. Оптимальная продолжительность дефрос-тации - 13 ч, а рекомендуемая подача сырья на измельчение (говяжьи головы) - 9,4 т/ч.
-
Анализ работы роторного измельчителя показал, что для улучшения условий захвата кусков сырья и стружкообразова-ния целесообразно: направляющую поверхность кожуха выполнять ребристой; уменьшить ширин:- ножей и увеличить их количество. Минимальная потребная мощность на измельчении костных кормов достигается при сочетании факторов: скорость резания -28,56 м/с; угол заточки ножа - 47; зазор в режущей паре -5,12 мм; вылет ножа - 5,74 мм.
-
Пропускную способность противорежущих решёток у измельчителей с питающим шнеком можно повысить за счёт применения каплевидных отверстий, т.е. изменения формы отверстий. Оптимальное значение коэффициента формы отверстий составляет
V= 0,25 при частоте вращения ножей Н~ 1,85 с-1.
Повышение режущей способности рекёток за счёт еьтюлнєния фрезерованных пазов на рабочей поверхности позволяет улучшить 28
і-ачео :ivi измельчениі! рорі.ин без снижения производительности измельчителя, В этом случае минимальная удельная энергоёмкость процесса достигается при частоте вращения ножей И -к,36 с--', числе лопастей ножа Z= 3 и угле наклона пазов
оі= зб.
7. Идентификация рабочего процесса шестерёнчатого насо-
са-пастоприготовителя позволила оценить степень влияния.вход
ных воздействий (влажность, ПНС, температура и размеры час-
тиц кормовой смеси) на выходные показатели - пропускную спо
собность, энергоёмкость процесса,степень измельчения и дав
ление нагнетания . Установлено, что пропускная способность
насоса-пастоприготовителя зависит от количества и формы про^
филя зубьев, а также частоты вращения шестерён. Результаты
активного эксперимента в производственных условиях показали,
что минимальная удельная энергоёмкость процесса достигается
при количестве зубьев шестерён, равном II, и зазоре в режушей
ларе I мм.
Применение предлагаемых рабочих органов (косозубых шестерён вместо прямозубых, рифлёных вкладышей вместо гладких) поймает эффективность доизмельчения костных частиц,содержащими б кормовой смеси. Оптимальными являются: угол наклона зубьев шестерён 8; ширина противореягуших канавок вкладышей 6 мм, иаг - 9 мм.
8. Поток отказов и восстановлений при работе комбиниро
ванных измельчителей И-76 подчиняется закону Вейбулла.Сред
няя наработка на отказ составляет 294 ч, среднее время вос-
оаноьления - 16 ч. Самым слабым эвеном является привод мясо
рубки - редуктор,- на который приходится 63 всех отказов. Ос
новными причинами возникновения отказов являются: попадание
в дробилку посторонних предметов, забивание отверстий решёток мясорубки костными частинами, наматывание мясных волокон на вращающиеся рабочие органы.
9. Поток отказов и ..восстановлений при работе насосов-
паотоприготовителей Нїї-I подчиняется экспоненциальному закону
распределения. Средняя наработка на отказ составляет 43 ч,
среднее время восстановления - 2,3 ч. Наибольшее количество
отказов приходится на сальниковый уплотнитель (около bZ%) и
подшипниковый узел - 26. Причины отказов дифференцируются
следующим образом: конструкционные - 15. технологические -
38 и эксплуатационные - 47. 29
10. Предложенные в диссертации технологические реше-.ния и технические средства переработки мясо-костных кормов вошли в систему машин для звероводства-на 1991-2000 г.г. и представлены в завершённом виде, пригодном для широкого внедрения в производство. Они позволяют заложить основы ресурсосберегающей технологии производства продукции зЕероводст-ва, обеспечивают снижение энергоёмкости процесса измельчения мясо-костных кормов на 30...40 и их потерь на 10...12.
Разработанные с участием автора цехи по переработке костных субпродуктов работают в трёх зверосовхозах России. Многие кормоприготовительные машины, при создании которых использованы результаты проведённых исследований, поставлены на серийное производство.
' Экономический эффект от внедрения результатов исследований в производство (в ценах 1989 г.) составляет около 15 млн.руб., в том числе 1,45 млн.руб. на долевое участие автора.
