Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы измельчения фуражного зерна и задачи исследований 11
1.1 Зерновой материал для производства комбикормов и требования к его измельчению 1 1
1.2 Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований физико-механических свойств фуражного зерна 18
1.3 Конструктивные особенности устройств по измельчению фуражного зерна 27
1.3.1 Основные факторы, влияющие на показатели рабочего процесса в молотковых дробилках 33
1.3.2 Основные факторы, влияющие на показатели рабочего процесса в центробежно-роторных аппаратах 39
1.4 Выводы, цель и задачи исследований 47
ГЛАВА 2. Теоретический анализ способов измельчения и обоснование методов повышения эффективности измельчающих устройств , 49
2.1 Способы механического разрушения материалов 49
2.2 Теории измельчения материалов 54
2.3 Выбор параметров оптимизации процесса измельчения влияющих на эффективность работы малогабаритного центробежно-роторного измельчителя... 62
2.4 Совершенствование конструктивно-технологической схемы малогабаритного центробежно-роторного измельчителя 63
2.4.1 Математическая модель движения зерна в канале второй и последующих ступеней рабочего органа малогабаритного центробежно-роторного измельчителя 64
2.4.2 Обоснование конструктивных параметров режущей пары рабочих органов измельчителя второй и последующих ступеней измельчения 78
2.5 Выводы 81
ГЛАВА 3. Методика экспериментальных исследований конструктивных параметров рабочих органов центробежно-роторного измельчителя 82
3.1 Характеристика измельчаемого материала 82
3.2 Исследование физико-механических свойств зерна 83
3.3 Экспериментальная установка центробежно-роторного типа, измерительные приборы и аппаратура 85
3.4 Порядок проведения опытов 90
3.4.1 Определение формы сегментов зерновки на выходе первой ступени измельчителя 90
3.4.2 Методика определения положения сегмента зерновки в канале второй ступени центробежно-роторного измельчителя 91
3.4.3 Определение потребляемой мощности 92
3.4.4 Определение производительности измельчителя 92
3.4.5 Определение гранулометрического состава измельченного зернового материала 93
ГЛАВА 4. Результаты и анализ экспериментальных исследований 95
4.1 Физико-механические свойства измельчаемого зерна 95
4.2 Определение формы сегмента зерновки на выходе первой ступени измельчения 95
4.3 Определение положения зерновки в канале второй ступени центробежно-роторного измельчителя 97
4.4 Влияние конструктивных параметров режущих элементов на оптимальный угол резания зерновых материалов : 98
4.5 Определение полезной мощности и производительности измельчителя 101
4.6 Определение гранулометрического состава измельченного зернового материала 104
4.7 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований 106
4.8 Выводы 107
ГЛАВА 5. Производственная проверка и расчёт экономической эффективности использования модернизированных центробежно-роторных измельчителей в сельскохозяйственном производстве 109
5.1 Результаты производственной проверки 109
5.2 Определение экономической эффективности от внедрения малогабаритного центробежно-роторного измельчителя в сельскохозяйственное производство 111
Общие выводы 120
Библиографический список 122
Приложения 141
- Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований физико-механических свойств фуражного зерна
- Совершенствование конструктивно-технологической схемы малогабаритного центробежно-роторного измельчителя
- Методика определения положения сегмента зерновки в канале второй ступени центробежно-роторного измельчителя
- Влияние конструктивных параметров режущих элементов на оптимальный угол резания зерновых материалов
Введение к работе
Актуальность темы. В животноводческой отрасли Российской Федерации наряду с улучшением породности животных и птицы остается актуальной задача эффективного создания и использования кормовых ресурсов. В связи с реализацией приоритетного национального проекта «Развитие АПК», до 2010 г. потребность в фуражном зерне оценивается 66,0 млн.т. Основные потребители кормового зерна это скотоводство (47%), свиноводство (27%) и птицеводство (20%).
При организации полноценного кормления животных и птицы необходимо рационально использовать концентрированные корма, основным компонентом которых являются зерновые и зернобобовые культуры, обеспечивающие около 50% протеина. В настоящее время доля концентрированных кормов в общем кормовом балансе составляет 29...32%. Эффективность использования фуражного зерна без предварительной подготовки снижается на 10...20% [68,111,183].
Одним из основных способов подготовки зерновых кормов к скармливанию является измельчение. При размоле, плющении, дроблении и других операциях разрушается твердая оболочка, повышается доступность питательных веществ действию пищеварительных соков, улучшается перевариваемость, происходит более полное усвоение пищи (за счет употребления измельченного зерна продуктивность животных повышается на 10... 15%). Измельчение является наиболее энергоемкой и трудоемкой операцией, занимающей более 50% от общих трудозатрат в приготовлении комбикормов. Основными машинами, применяемыми в сельскохозяйственном производстве для измельчения фуражного зерна, являются молотковые дробилки [158,164,165].
Изучению процесса измельчения в молотковых дробилках посвящено значительное количество работ как отечественных, так и зарубежных ученых.
Существенный вклад в теорию измельчения внесли В.А. Елисеев, А.А. Зеленов, А.П. Макаров, Я.Н. Куприц, С.Д. Хусид, СВ. Мельников, И.Я. Федо- ренко, В.А. Сысуев, В.И. Пахомов, П.А. Савиных, В.Д. Денисов и др. Однако, несмотря на постоянное совершенствование конструкций молотковых дробилок, они имеют ряд недостатков. При тонком измельчении эти дробилки дают до 30% пылевидной фракции, а при грубом - до 20% недоизмельчённой фракции. Переизмельчение к тому же ведет к дополнительным потерям энергии, дробилки потребляют от 10 до 15 кВт-ч на 1т измельченного продукта [32].
Наряду с молотковыми дробилками находят применение измельчители центробежно-роторного типа, изучением которых занимались такие ученые как П.И.Леонтьев, Н.С. Сергеев. В отличие от молотковых дробилок, где измельчение осуществляется за счёт удара рабочим органом по зерну, в центробежно-роторных измельчителях помол производится способом среза и скалывания что является наиболее целесообразными видом разрушения зерна, семян рапса и ему подобных культур с точки зрения снижения удельной энергоемкости и повышения качества измельчения.
Следовательно, разработка конструктивно-технологической схемы измельчающего аппарата, с включением вопросов по совершенствованию рабочих органов, и создание на этой основе усовершенствованных центробежно-роторных измельчителей фуражного зерна, способных более эффективно перерабатывать, в том числе семена масличных культур, например, рапса с жирностью до 50%, и получать готовый продукт заданной крупности с содержанием пылевидной фракции не более 5% при одновременным снижении на 10... 15% удельной энергоемкости производства продукции, является актуальной задачей и имеет важное народнохозяйственное значение.
Научные исследования и разработки, выполненные в рамках решений данной задачи, являются основой диссертационной работы, которая соответствует заданию раздела федеральной программы по научному обеспечению АПК РФ: шифр 01.02 «Разработать перспективную систему технологий и машин для производства продукции растениеводства и животноводства на период до 2015г.» Межведомственной координационной программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг., одобренной Президиумом Российской Академии сельскохозяйственных наук 18 октября 2001 г., межведомственным советом по формированию и реализации программы 31 октября 2001 г., и утвержденному плану НИР ФГОУ ВПО ОмГАУ по теме: «Совершенствование зональной технологии и средств механизации сельского хозяйства с целью повышения их агроэкологической эффективности» - номер государственной регистрации 012.00002130.
Цель исследований. Снижение удельной энергоёмкости измельчения фуражного зерна и повышение однородности гранулометрического состава готового продукта за счет совершенствования основных конструктивных параметров малогабаритного центробежно-роторного измельчителя.
Объект исследований. Технологический процесс взаимодействия измельчающих элементов рабочих органов с обрабатываемым материалом в малогабаритном измельчителе центробежно-роторного типа.
Предмет исследований. Закономерности параметров процесса в измельчителе центробежно-роторного типа, характеризующие процесс разрушения зерна способом среза и скалывания.
Научная гипотеза. Работа основана на том предположении, что за счет дифференцирования угла резания (измельчения) материала в соответствии с изменением коэффициента трения о рабочие органы измельчителя в процессе обработки, можно, снизить энергоёмкость процесса и повысить качество (снизить количество переизмельчённой фракции) готового продукта.
Методика исследований. Теоретические исследования выполнялись с использованием положений и законов классической механики, математики и математического моделирования. Предложенные рабочие органы малогабаритного центробежно-роторного измельчителя исследовались в лабораторных условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Результаты теоретических исследований подтверждены экс- периментальной проверкой в условиях лаборатории и производства. Сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований составляла не менее 90%, а погрешность опытов - не более 5%. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием пакетов программ MathCAD, Excel, KOMTIAC-3D. Достоверность результатов работы подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
На защиту выносятся:
Параметры измельчающих элементов рабочих органов второй и последующих ступеней малогабаритного центробежно-роторного измельчителя, учитывающие изменение оптимального угла резания обрабатываемого материала в процессе измельчения;
Математическая модель поведения сегмента зерновки в канале рабочего органа на второй и последующих ступенях малогабаритного центробежно-роторного измельчителя;
Результаты экспериментальных исследований малогабаритного центробежно-роторного измельчителя с дифференцированными рабочими органами.
Научная новизна:
Установлены закономерности взаимодействия зерновки с режущими элементами рабочих органов малогабаритного центробежно-роторного измельчителя второй и последующих ступеней измельчения, при этом срез (скалывание) происходит преимущественно по поверхности предварительного среза рабочими органами предыдущей ступени;
Предложена система уравнений, описывающая поступательное и вращательное движение измельчённого зерна в канале второй и последующих ступеней малогабаритного центробежно-роторного измельчителя;
Усовершенствован технологический процесс в малогабаритных в цен-тробежно-роторных аппаратах для измельчения фуражного зерна, обеспечи- вающий получение готового продукта, соответствующего зоотехническим требованиям;
Обоснованы конструктивные параметры измельчающих элементов рабочих органов второй и последующих ступеней измельчителя с учётом изменения оптимального угла резания обрабатываемого материала в процессе измельчения, что соответствует теории резания В.П. Горячкина;
Оптимизированы основные параметры процесса измельчения зернового материала в малогабаритном центробежно-роторном измельчителе.
Техническая и научная новизна, а так же достоверность результатов работы подтверждены 2 патентами на полезную модель, результатами лабораторных и производственных испытаний, показавшими снижение удельной энергоемкости процесса измельчения при качестве готового продукта соответствующем зоотехническим требованиям.
Практическая ценность. В результате проведённой работы получила'' развитие теория и практика разрушения зерна способом резания и скалывания, разработаны новые рабочие органы измельчителей центробежно-роторного ти-' па (патенты на полезную модель №64942, №65401), позволяющие обеспечить получение готового продукта зоотехнически требуемого качества с одновременным снижением удельной энергоемкости на 10-15% по сравнению с существующими рабочими органами.
Результаты исследований позволили определить конструктивно-технологические параметры измельчителей центробежно-роторного типа, обеспечивающие снижение энергоемкости процесса измельчения, что позволит ускорить разработку современного энергосберегающего малогабаритного оборудования для производства комбикормов в хозяйственных условиях.
Реализация результатов исследований:
Опытный образец измельчителя прошёл производственную проверку в ЗАО «Оглухинское» Крутинского района Омской области»;
Научно-технические материалы переданы в Омский ЦНТИ для рассылки по запросам;
Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Омского государственного аграрного университета при чтении лекций по курсам «Механизация и технологии животноводства» и «Машины и оборудование в животноводстве», а также при проведении практических и лабораторных занятий по этим курсам;
Спроектирован и изготовлен опытный образец малогабаритного измельчителя центробежно-роторного типа производительностью до 150 кг/ч.
Апробация. Основные положения работы и результаты исследований доложены и одобрены на следующих конференциях: на научно-технических конференциях ОмГАУ в период с 2006г по' 20 Юг; на региональной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Омского государственного аграрного университета (Омск, 2008); на международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликованы в восемь печатных работ, в том числе одна статья в рецензируемом журнале из перечня рекомендованных ВАК, получено 2 патента на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержание диссертационной работы изложено на 140 страницах, включая 49 рисунков, 14 таблиц и списка литературы из 193 наименований, в том числе 6 на иностранных языках; имеется 24 страницы приложений.
Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований физико-механических свойств фуражного зерна
Физико-механические свойства исходного материала, оказывающие существенное влияние на процесс измельчения, зависят, прежде всего, от вида культуры, ее влажности, крупности, насыпной массы. Изучение этих свойств позволяет найти эффективные способы воздействия рабочих органов измельчающих машин на перерабатываемое сырье. Следовательно, от физико-механических свойств зернового материала зависят выбор параметров рабочих органов и режимов работы машины, энергозатраты процесса измельчения и качество готового продукта. Этим вопросом занимались многие ученые.
Зерновка это резко выраженное анизотропное тело, состоящее из трех основных частей: оболочки (алейронового слоя), внутреннего наполнителя (эндосперма), содержащего зерна крахмала, и зародыша [73,76,80,83,96,117,167]. Прочность зерна или способность его сопротивляться разрушению, обуславливает расход энергии на дробление и, в конечном итоге, выбор рабочих органов дробильных машин.
Первые работы по исследованию прочности единичных зерен были проведены в 1883 году П.А. Афанасьевым [8], он установил, что относительное сжатие пропорционально силе раздавливания, а предел пропорциональности изменяется в зависимости от влажности зерна. Ученый эмпирически получил выражение, отражающее зависимость напряжения от относительного сжатия и толщины зерна:
Продольный разрез зерновки пшеницы: 1 - эндосперм; 2 -клетка, заполненная гранулами крахмала в белковой матрице; 3 - целлюлозные стенки клеток; 4 - алейроновый клеточный слой (часть эндосперма, отделяемого с оболочки); 5 - ткань гиалинового слоя; 6 - семенная оболочка; 7 -трубчатые клетки; 8 - поперечные клетки; 9 - гииодермис; 10 - эпидермис; 11 - щиток; 12 - оболочка ростка; 13 - зачаточный росток; 14 - зачаточный первичный корешок; 15 - корневое влагалище; 16 - чехлик корешка; 17 - бороздка; 18 - эндосперм; 19 - пигментный слой; 20 - оболочка; 21 - зародыш
Зерновка по своей структуре (Рис. 1.1) является неоднородной, так как состоит из эндосперма, оболочки и зародыша. Эти части обладают различными физико-механическими свойствами. Прежде всего, по твердости неоднороден эндосперм пшеницы (Рис. 1.2). Твердость различных участков эндосперма пше ницы варьирует в довольно широких пределах: от 5 до 17 кг/мм . Центральные слои имеют наименьшую твердость, периферийные - наибольшую [13, 28,64,74].
На Рис. 1.2 показаны значения микротвердости различных точек семядолей гороха, этот показатель варьирует от 11 до 25 кг/мм2, а для различных сортов в еще больших пределах (до 35 кг/мм2), т.е. значительно превышает такой показатель даже для твердых пшениц, не говоря уже о мягких мучнистых. Ячмень содержит: тонкокожий 6...7% пленок, среднекожий 8...9%, толстокожий -более 10%. Особенность строения семядолей гороха связана с их химическим составом - с высоким содержанием белка, обезвоженный гель которого обладает значительной прочностью. Эндосперм зерна (белок и крахмал) характеризуется значительной хрупкостью, тогда как оболочки обладают значительной вязкостью. При дроблении зерна эндосперм работает в основном на скалывание и сжатие, оболочки - на разрыв. Величина разрушающего усилия оболочек в за-висимости от сорта и влажности зерна составляет 95...315 кг/см , тогда как разрывающее усилие эндосперма составляет лишь 17...33 кг/см2. Зерна округлой формы более прочны, чем зерна ребристой формы того же сорта. Прочность зерна с уменьшением крупности повышается, что является следствием размерного эффекта, а также повышения относительного содержания оболочек. Ф. Адро определил, что если условный предел прочности зерна пшеницы крупной фракции равняется 7,5...8,5 МПа, то для зерна мелкой фракции он повышается до 9,5... 11,5 МПа. К такому же выводу пришел А. Р. Демидов Чем крупнее зерно (ячмень), тем тоньше в нем пленка. [28,30,34].
П.Г. Демидовым установлено, что при повышении влажности ячменя с 13,8 до 20% происходит увеличение расхода энергии на 30...32% и уменьшение производительности молотковой дробилки на 30%. Объяснить это можно тем, что удар распространяется лишь в поверхностных слоях, вызывая только плющение, в отличие от сухого зерна, в котором деформация удара идет вглубь. Если при влажности ячменя 14,0... 14,5 % потеря влаги при деформации составляет 0,2-%, то при влажности 20 % - до 1,4 %. Аналогичные принципиальные результаты были получены при измельчении кукурузы и овса. П.Г. Демидов отмечает, что пленчатость зерновых культур уменьшает производительность дробилки на 30-35% по сравнению с беспленчатыми. Установлено также, что твердым сортам пшеницы свойственна более высокая сопротивляемость разрушению, более мягким - меньшая. Постоянства прочности в пределах даже одного сорта не наблюдается [28].
Совершенствование конструктивно-технологической схемы малогабаритного центробежно-роторного измельчителя
По результатам ранее проведенных исследований разрушения зерна способом резания при статическом и динамическом нагружении, резанию стебельных и сочных кормов в соломосилосорезках и корнеклубнерезках, а так же на основании теории машин и механизмов, в частности, центробежных механизмов, можно, совершенствовать принципиальную технологическую схему измельчителя, работающего по принципу резания и скалывания.
Улучшение основных конструктивных и технологических параметров рабочих органов, позволит улучшить качество измельчения и снизить удельную энерго- и материалоемкость рабочего процесса [22,25,31,40,110,132,135]. В виду существенного различия структуры и физико-механических свойств отдельных частей зерновки (оболочка, эндосперм, зародыш) они имеют неодинаковые оптимальные условия измельчения. Существенное влияние на эффективность работы центробежно-роторных измельчителей фуражного зерна оказывает ориентация сегментов зерна в канале второй и последующих ступеней рабочего органа по отношению к кромкам режущих элементов. Для определения ориентации частиц необходимо теоретически и экспериментально исследовать их движение не только как материальной точки, но и как сегментов эллипсоида вращения по поверхности рабочих органов измельчителя.
2.4.1 Математическая модель движения зерна в канале второй и последующих ступеней рабочего органа малогабаритного центробежно-роторного измельчителя
Целью настоящего исследования является:
1. Теоретическое определение толщины сегмента зерна, на выходе с первого кольца рабочих органов измельчителя (Рис. 2.6).
2. Теоретическое определение направления разворота сегмента зерновки после выхода с первого кольца рабочих органов измельчителя
3. Нахождение системы дифференциальных уравнений, описывающих положение сегмента зерновки в канале рабочего органа
Рис. 2.4 Модель зерна: а - длина малой полуоси, мм; b - длина большой полуоси, мм; с - центр тяжести
В качестве модели зерна примем трехосный эллипсоид: (Рис. 2.4):
h - высота сегмента, мм;
Н.С Сергеевым теоретически установлено, что при движении зерна в канале первой режущей пары рабочего органа центробежно-роторного измельчителя оно поворачивается, ориентируясь длинной осью вдоль стенки канала (Рис. 2.7) [146]. Следовательно, при вращении ротора двигаясь под действием центробежной силы, зерновка нарезается на сегменты высотой h (Рис. 2.6).
Сегмент зерна, на выходе с первого кольца рабочих органов измельчителя:
h- высота сегмента зерновки Схема движения зерна по диску вдоль стенки режущего элемента: R — расстояние от оси вращения до центра масс зерновки.
Рассмотрим движение зерна по диску вдоль стенки режущего элемента. На него действуют следующие силы (Рис. 2.7):
сила тяжести P=mg;
нормальная реакция силы тяжести NP;
центробежная силаFu=mco R, где со-—;
сила Кориолиса FK=2mcoVo;
нормальная реакция стенки режущего элемента NFK;
сила трения F-n=fmg - действующая на поверхности диска;
сила трения FT2=2fmcoVo - действующая по поверхности лопатки.
где: Vo - скорость движения зерна по диску, m - масса зерна, f - коэффициент трения зерна по поверхности диска-ротора, со - угловая скорость вращения ротора; g — ускорение силы тяжести; п — частота вращения ротора.
Методика определения положения сегмента зерновки в канале второй ступени центробежно-роторного измельчителя
В целях определения положения сегмента зерновки в канале второй ступени измельчения на лабораторном центробежно-роторном измельчителе, описанном в разделе 3.3. был проведён эксперимент, состоящий в следующем:
1. на поверхность рабочего органа наклеивается двухсторонняя липкая лента (Рис. 3.7);
2. запуск электродвигателя осуществляется включением автоматического включателя;
3. при установившемся режиме открывается задвижку бункера для поступления зерна в камеру измельчения;
4. после работы измельчителя в установившемся режиме в течение 30 с. электродвигатель останавливается;
5. производиться разборка измельчителя и регистрация положения сегментов зерновки.
В методике экспериментальных исследований важное место занимает вопрос определения мощности, потребляемой установкой на измельчение.
Мощность, потребляемую установкой в опытах, регистрировали с помощью мультиметра DT9208 подключённого к компьютеру. Это наиболее простой, надежный и достаточно точный способ регистрации мощности. Измерение действующих значений тока и напряжения производилось ежесекундно. С помощью встроенного счетчика измерялось общее время, в течение которого мультиметр был задействован. Прибор подключался непосредственно к компьютеру. С помощью программы SX-DMM2, непрерывно накапливались результаты измерений, которые отображались в графическом виде и экспортировались в программу Excel (Приложения Е, Ж, 3, И).
Точность подсчета расхода энергии на тонну получаемого продукта в исследуемом измельчителе является наиболее важным фактором, для чего необходимо знать оптимальную производительность экспериментальной установки.
Производительность исследуемой установки определяли в период установившегося режима работы машины. Установившимся режимом считался такой, при котором расход энергии на измельчение постоянен. Момент наступления такого режима определяли по показаниям электроизмерительного прибора, фиксирующего величину мощности, затрачиваемой на работу установки. При установившемся режиме фиксировали числовые значения прибора, производили отбор пробы для расчета производительности установки, работающей в заданном режиме.
Величину часовой производительности устанавливали методом измерения количества времени затрачиваемого на измельчение 1 кг. зернового мате риала. Измельчённую пробу взвешивали на электронных весах с точностью до 0,01 г. Опыты производились с пятикратной повторностью, каждый результат расчета производительности установки есть среднеарифметическое из суммы проб, взятых во время опытов.
Часовую производительность определяли по формуле [151]: 2 = 3,6 , (3.1)
где Q - производительность установки, т/ч; q - масса пробы за время опыта, кг; t - время опыта, с.
В настоящее время гранулометрический состав твердых материалов оценивают по содержанию в нём классов (фракций) - частиц определённых размеров. Для определения гранулометрического состава измельчённых кормов можно использовать следующие способы [151]:
1. ситовой рассев материала с помощью набора сит на классы, если частицы крупнее 40 мкм;
2. седиментометрический - разделение на фракции по скорости оседания частиц в жидкой среде, если размеры частиц находятся в пределах от 5 до 50 мкм;
3. микроскопический - измерение характерного размера частиц под микроскопом, если размер частиц 5 мкм.
В наших опытах качество измельчения продукта определялось ситовым способом. Суть способа состоит в следующем. Навеска дерти (100 г) просеивается через набор штампованных сит с круглыми отверстиями 0 5; 3; 2 и 1 мм при грубом и среднем измельчении или 0 4; 3; 2; 1 и 0,2 мм при тонком измельчении. Сита с отверстиями 0 5 и 4 мм являются контрольными для учета целых зерен, наличие которых в дерти не допускается. Остатки дерти на этих ситах присоединяют к остаткам на сите с отверстиями 0 3 мм.
Средневзвешенный диаметр частиц (модуль помола) определяется по одной из следующих формул:
Ситовой анализ производят на лабораторной установке. Операция просеивания считается законченной, если при контрольном просеивании в течение одной минуты количество материала, прошедшее через сито, не будет превышать 1 % от количества, оставшегося на сите. Для повышения точности получаемых результатов навесы для рассева выделялись из отобранных проб в трехкратной повторности. Стандарт на комбикорма (ГОСТ 23445-79) определяет три степени размола, которые характеризуются средними размерами частиц (модуль помола): 0,2...1,0 мм -мелкий размол; 1,0... 1,8 мм - средний размол; 1,8...2,6 мм - крупный размол.
Влияние конструктивных параметров режущих элементов на оптимальный угол резания зерновых материалов
Изучением влияния конструктивных параметров режущей пары на процесс резания занимались многие исследователи: Дронов В.А., Зотов В.А., Ефимов М.Г., Сергеев Н.С и др. [33,39,48,151].
Нами были проведена серия экспериментов на устройстве, изображённом на Рис. 3.1.
Проводились измерения углов защемления для как для целой так и для разрезанной зерновки (Рис. 4.3 а,б).
Опыты производились с пятикратной повторностью, каждый результат есть среднеарифметическое из суммы углов полученных во время опытов.
Анализ результатов эксперимента (рис.4.4, 4.5) по определению оптимального угла резания зернового материала показал, что угол защемления % различен для наружной поверхности зерновки и поверхности среза зерновых материалов, следовательно, угол резания в данных случаях тоже должен быть различен.
С учётом вышеприведённых исследований были разработаны рабочие органы центробежно-роторного измельчителя, позволяющее улучшить качество измельчения фуражного зерна за счет оптимизации углов резания в соответствии с углом трения измельчаемого материала о рабочие органы измельчителя (Рис. 4.6)
На устройство для измельчения зерновых материалов с усовершенствоваными рабочими органами получен патент на полезную модель №65401.
Анализ экспериментальных данных показывает, что удельная энергоемкость измельчения зерновых культур на предлагаемых рабочих органах снижается на 10-15% за счёт повышения производительности измельчителя при неизменном энергопотреблении.
Влажность измельчаемого материала оказывает существенное влияние на удельную энергоёмкость измельчения, при росте влажности зерновых культур потребление энергии на измельчение повышается, однако тенденция снижения энергоёмкости на модернизированных рабочих органах сохраняется.
Анализ результатов эксперимента по определению гранулометрического состава измельчённого зерна показал что в результате учета изменения оптимального угла резания обрабатываемого материала при движении его в канале рабочего органа центробежно-роторного измельчителя происходит выравнивание гранулометрического состава, снижение пылевидной фракции и количества целых зёрен в готовом продукте (Рис. 4.11-Рис. 4.14).
При проведении теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости, характеризующие работу малогабаритного центробежно-роторного измельчителя. Функциями эксперимента являются подтверждение или опровержение теоретических выкладок и объяснение тех явлений, теоретическое истолкование которых затруднено. Задачей настоящего этапа исследований является выявление уровня согласованности теоретических и экспериментальных результатов и объяснение причин их возможных расхождений.
Путем теоретических исследований установлено, что снижения энергоёмкости и повышения однородности измельчения зерна в малогабаритном цен-тробежно-роторноми имельчителе можно добиться за счет дифференцирования угла резания (измельчения) материала в соответствии с изменением коэффициента трения о рабочие органы измельчителя. При экспериментальных исследованиях выявлено, что при измельчении зерновых материалов на предлагаемых рабочих органах (углы резания %i=18, Х2=28) по сравнению с серийными (углы резания Xi=18, %2=18), производительность измельчителя возрастает на 10-15%, при практически неизменном энергопотреблении, это даёт рост удельной энергоёмкости на те же 10-15%. Таким образом, достоверность теоретических предположений подтверждается результатами эксперимента.
