Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы, цель работы и задачи исследования 11
1.1 Эффективность скармливания зерна в составе комбикорма 11
1.2 Анализ существующих способов приготовления комбикормов 16
1.3 Анализ агрегатов для приготовления комбикормов 24
1.4 Анализ выполненных научных исследований по обоснованию способов и средств механизации приготовления комбикормов 33
1.5 Постановка проблемы и задачи исследования 41
2. Физико-механические свойства компонентов комбикормов 44
2.1. Программаи методика исследования 44
2.1.1. Программа исследований 44
2.1.2. Методика определения влажности и объёмной массы зерна 44
2.1.3. Методика определения коэффициента трения зерна по стали 45
2.1.4. Методика определения текучести зерна 46
2.1.5. Методика определения угла естественного откоса 47
2.1.6. Методика определения угла захвата зерна 48
2.1.7. Методика определения усилия разрушения зерна 48
2.2 Результаты исследований 50
2.2.1 Результаты исследований объёмной массы зерна 50
2.2.2 Результаты исследований коэффициента трения по стали 51
2.2.3 Результаты исследования текучести 53
2.2.4 Результаты исследования угла естественного откоса 54
2.2.5 Результаты исследования угла захвата зерна 55
2.2.6 Результаты исследований усилия разрушения зерна 56
Выводы 60
3. Теоретические предпосылки к обоснованию комбикормового агрегата ...61
3.1 Конструктивно - технологическая схема агрегата для приготовления
комбикормов из плющеного зерна , , „... 61
3.2 Технологический расчет комбикормового агрегата 64
3.2.1 Расчет бункера-дозатора 65
3.2.2 Расчет вальцового узла .67
3.2.3 Расчет шнека-смесителя 68
3.3 Расчет мощности привода комбикормового агрегата 70
3.4 Теоретическое исследование вальцового узла 71
3.5 Теория движения частицы в смесителе , 80
3.6 Теория процесса смешивания 92
Выводы 99
4. Исследование процесса приготовления комбикорма в лабораторных условиях 100
4.1 Программа исследований 100
4.2 Описание лабораторно-производственной установки 101
4.3 Методика определения производительности бункера в зависимости от открытия дозирующей заслонки 104
4.4 Методика определения производительности вальцового узла и энергоёмкости процесса плющения 105
4.5 Методика определения коэффициента вариации смеси 107
4.6 Результаты исследования производительности бункера-дозатора в зависимости от открытия дозирующей заслонки 115
4.7 Результаты исследований производительности вальцового узла и энергоёмкости процесса плющения 116
4.8 Результаты исследований коэффициента вариации смеси 118
4.9 Исследование совместного влияния параметров шнека-смесителя на процесс смешивания 123
Выводы 129
5. Исследование процесса приготовления комбикорма в производственных условиях, результаты внедрения и экономическая эффективность 131
5.1 Программа и методика производственных исследований.. 131
5.2 Результаты исследования процесса приготовления комбикормов в
производственных условиях 134
5.3 Результаты внедрения 135
5.4 Экономическая эффективность 138
Выводы 144
Общие выводы и предложения производству , 145
Литература 148
- Анализ агрегатов для приготовления комбикормов
- Методика определения текучести зерна
- Расчет бункера-дозатора
- Методика определения производительности вальцового узла и энергоёмкости процесса плющения
Введение к работе
Актуальность темы. Полноценное кормление оказывает решающее влияние на рост, развитие, здоровье и продуктивность сельскохозяйственных животных, птиц и рыб, которое в значительной мере может быть достигнуто за счет комбикормов.
Комбикорм представляет собой однородную смесь очищенных и измельчённых до необходимой степени различных кормов, составленную по определённому рецепту, предусматривающему надлежащее сочетание необходимых ингредиентов и обеспечивающему наиболее эффективное использование питательных веществ. Известно, что применение комбикормов при выращивании животных повышает их продуктивность на 10-13%, а если в комбикорм ещё добавить обогатительные вещества (аминокислоты, премиксы, микроэлементы и т.д.), продуктивность может возрасти до 20% и более.
В настоящий момент становиться экономически выгодным приготовление комбикорма непосредственно в самих хозяйствах. В этом случае лучше используется кормовая база хозяйства, сокращаются расходы на транспортные перевозки как внутрихозяйственные, так и внешние. Однако и здесь существует ряд проблем. Одна из них - недостаточно развит рынок оборудования для производства комбикорма в хозяйствах. Существующее и выпускаемое в данный период оборудование имеет высокую производительность и может быть эффективно использовано только на крупных предприятиях. Малые частные животноводческие хозяйства в основном имеют небольшое поголовье животных и применение оборудования с большой производительностью для них не выгодно. Кроме того, все выпускаемое оборудование для приготовления комбикормов создано на базе молотковых энергоёмких дробилок. Как показывает практика в кормах, приготовленных на таких дробилках, содержится большое количество пылевидных частиц, что снижает использование животными, особенно свиньями, энергетического потенциала корма.
Поэтому исследования, направленные на совершенствование технологии и разработку малогабаритных установок для приготовления комбикормов на основе плющеных кормов, являются весьма важными и актуальными.
Цель исследований - повышение эффективности использования зерновых кормов в рационах кормления сельскохозяйственных животных и снижение затрат труда и энергии на приготовление комбикорма за счет совершенствования технологии и разработки агрегата, одновременно сочетающего в себе устройства для дозирования компонентов комбикорма, последующего их плющения и смешивания и оптимизация режимов его работы.
Объект исследований. Объектом исследований является рабочий процесс малогабаритного агрегата, включающего последовательно установленные бункер-дозатор, вальцовый узел, выгрузной шнєк^мєгитрїїь
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ ! БИБЛИОТЕКА . СПетерЛгрг^,,' |
09 v»7 uf» -'_; j
Методика исследований. Достижение поставленной цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями.
Теоретическое исследование посвящено получению зависимостей, позволяющих установить оптимальные конструктивные и технологические параметры агрегата для приготовления комбикорма из плющенного зерна.
Экспериментальные исследования выполнены на специально изготовленных установках с использованием стандартных и частных методик с применением методов планирования эксперимента.
Обработка результатов экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна заключается в разработке технологии и агрегата, позволяющих осуществить одновременно дозированную подачу компонентов комбикорма в вальцовый узел, где происходит их плющение, и далее в шнек-смеситель, где происходит смешивание плющеных компонентов.
В связи с этим агрегат включает: бункер-дозатор; вальцовый узел и выгрузной шнек-смеситель.
Новизна предложенных технологических и технических решений подтверждена патентом РФ № 2215580 «Вальцовый станок», патентом на полезную модель № 38120 «Комбикормовый агрегат» и свидетельством на полезную модель № 31517 «Вальцовая плющилка зерна».
Практическая ценность и реализация работы. Разработанные технология и агрегат позволяют осуществлять приготовление комбикорма из плющеного фуражного зерна, а так же экономить энергию на самом процессе его приготовления. Опытный образец агрегата для приготовления комбикорма из плющенного фуражного зерна испытан на кафедре «Механизация животноводства» Рязанской ГСХА. Производственный образец испытан в учхозе «Стенькино» Рязанской области, так же производилось скармливание полученных кормов лактирующим коровам. Вальцовая плющилка зерна, на основе которой был создан комбикормовый агрегат, работает на Старожиловском конезаводе и в СПК «Алексашино» Рязанской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Рязанской ГСХА в 2001 - 2005 г.г. Комбикормовые агрегаты были представлены на П и V Московских международных салонах инноваций и инвестиций в 2002 и 2005 годах, где соответственно были награждены золотой и бронзовой медалями с дипломами. Вальцовая плющилка зерна была представлена на Ш Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2003 году, где была награждена серебряной медалью с дипломом.
Защищаемые положения:
модель функционирования комбикормового агрегата;
физико-механические свойства компонентов комбикорма;
технологические расчеты для настройки агрегата на приготовление комбикорма заданного рецепта;
теоретическое обоснование, совмещения рабочих процессов устройств, входящих в конструкцию комбикормового агрегата;
- результаты экспериментальных исследований параметров и режимов работы устройств агрегата в лабораторных и производственных условиях. Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе два патента на изобретение и полезную модель РФ и одно свидетельство на полезную модель РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из реферата, введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы, включающего 106 наименований, приложений. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, из которых основной текст содержит 147 страниц, включающий 51 рисунок и 3 таблицы.
Анализ агрегатов для приготовления комбикормов
Полноценное кормление оказывает решающее влияние на рост, развитие, здоровье и продуктивность сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. Поэтому главная задача при ведении интенсивного животноводства, птицеводства и рыбоводства - это повышение эффективности использования питательных веществ корма при его минимальных затратах на единицу продукции. Полноценность кормления зависит от сбалансированности рационов, которые должны удовлетворять потребность животных в питательных и минеральных веществах, витаминах и т.д. Отдельные корма не содержат в необходимом количестве всех обязательных элементов питания и поэтому не могут быть полноценными. Недостаток тех или иных элементов приводит к повышенному расходу корма. При этом другие элементы могут быть в избытке, что не только не является необходимым, но часто и вредно. Составляя смесь различных кормов в необходимых комбинациях, можно использовать сильные и слабые стороны с большим эффектом.
Комбикорм представляет собой однородную смесь очищенных и измельчённых до необходимой степени различных кормов, составленную по определённому рецепту. Эти рецепты предусматривают надлежащее сочетание необходимых ингредиентов, при котором обеспечивается наиболее эффективное использование питательных веществ [88].
Отличительной особенностью производства комбикормов является применение разнообразного сырья растительного, животного и минерального происхождения [16].
Одним из видов сырья растительного происхождения являются концентрированные корма. К ним относятся зерновые культуры (пшеница, ячмень, овёс, рожь, просо, чумиза, сорго) и семена бобовых растений (горох, чечевица, вика, конские бобы, чина) [49].
Концентрированные корма отличаются высокой энергетической и биологической ценностью, большим содержанием протеина и других питательных веществ и поэтому являются основой для питания животных и входят почти во все виды комбикормов в значительно большем количестве, чем другие виды сырья [85].
Зерно злаковых и бобовых культур составляет основную часть состава концентрированных кормов для всех видов сельскохозяйственных животных и птицы [69]. Зерно злаковых является основным источником высокоэнергетических кормов растительного происхождения и отличается высоким содержанием углеводов (2/3 массы зерна), главным образом крахмала (до 70%) [87,21], который переваривается на 90%. Высокая концентрация легкопереваримых углеводов обеспечивает высокую питательность зерна злаковых - от 0,95 до 1,36 комовых единиц в 1кг. Но злаковые имеют сравнительно мало белка (8-12%). Причём этот белок характеризуется низкой питательностью, так как в его составе имеются фракции пролами нов, отличающихся низким содержанием незаменимых аминокислот — лизина, метионина, триптофана и других. В среднем в 1 кг зерне злаков содержится около 120 г сырого протеина в том числе около 75% переваримого. Поэтому, заменяя один вид зерна другим, невозможно существенно повысить качество протеина в смеси.
Зерно злаковых культур содержит от 2 до 5% сырого жира [9], отличается низким содержанием кальция и относительно высоким фосфора (0,3 - 0,47%). В среднем в зерне злаковых содержится около 6% сырой клетчатки, но в отдельных его видах этот показатель сильно варьирует (от 2,2% в кукурузе до 10% в овсе). Различия в содержании клетчатки существенно влияют на величину усвояемой энергии и, следовательно, на относительную кормовую ценность зерна. Установлено, что увеличение на 1% содержания сырой клетчатки или уменьшения натуры зерна (на 70 г/л) связано со снижением содержания в нём переваримых питательных веществ примерно на 2,5%. Зерно злаков также отличается малым содержанием минеральных веществ (1,5 - 4,5%) [10,52]. Относительно богаты они витаминами Вь В2, Е и бедны каротином (провитамином А), за исключением жёлтой кукурузы и проса. Особенно богаты витамином Е зародыши хлебных злаков.
Зерно бобовых культур по химическому составу существенно отличается от зерна злаков. Кормовая ценность зерна бобовых определяется высоким содержанием в нём биологически полноценного протеина [17]. Питательная ценность зернобобовых составляет 1,05-1,3 кормовых единиц в 1 кг [12].
По сравнению со злаковыми в зерне бобовых содержится в 2-3 раза больше сырого протеина и в 3-5 раза больше лизина - первой лимитирующей аминокислоты в кормлении свиней и птицы [94].
В 1 кг зернобобовых содержится 200-450 г сырого протеина, а так же значительное количество жира и углеводов. Сырой протеин почти полностью состоит из чистого белка (глобулина). Сырая клетчатка в основном содержится в семенных оболочках, которые при измельчении зёрен хорошо перевариваются животными, особенно свиньями. Лимитирующая кислота для большинства зернобобовых — метионин. По сравнению со злаковыми культурами зернобобовые содержат вдвое больше кальция и в 1,5 раза больше фосфора.
Скармливание комбикормов гораздо эффективнее, чем, если компоненты скармливать по отдельности [79]. Академик А.Д. Синещёков [80] обращает внимание на необходимость одновременного и равномерного поступления в кровь всех необходимых животному элементов содержащихся в кормах. А это может быть достигнуто только кормлением смесями. Целый ряд авторов [2,22,43,89] отмечает, что неравномерное и несвоевременное усвоение основных элементов ведет к снижению их использования.
Многочисленными исследованиями установлено [13], что введение комбикормов в рацион животных, например коров, повышает их надои на 10-20% и снижает затраты корма на образование молока на 7-15%. В Ставропольском РИИСХ [18] получены результаты, показывающие, что скармливание коровам кормосмеси по сравнению с раздельным скармливанием каждого компонента снижает в среднем расход кормов на 1 кг молока до 15%. П.В. Лазаревич [43] указывает, что использование хорошо сбалансированной смеси повышает перевари ваемость органической части рациона до 75%, при этом коэффициент полезного действия продуктивного корма при образовании молока достигает 46%, а при кормлении отдельно взятыми кормами эти показатели значительно ниже.
При скармливании комбикормов увеличивается продуктивность животных и птицы на 25-30%; сокращаются сроки откармливания и затраты кормов на единицу продукции; возрастает производительность труда; улучшается качество продукции. Каждый центнер комбикормов по сравнению с обычными концентратами даёт возможность получить дополнительно 3,5-4,0 кг мяса, 25-30 кг молока, 75-90 штук яиц [14,24].
Методика определения текучести зерна
Статистические данные исследований представлены в приложении Ж. Анализируя полученные данные видно, что с увеличением влажности усилие разрушения зерна уменьшается для любого угла клина и для любой исследуемой культуры. Так же наблюдается то, что наибольшее усилие разрушения требуется для зерна ячменя, а наименьшее для зерна овса. Кроме того, видно, что наибольшее усилие для разрушения зерна любой культуры требуется при угле 180, а наименьшее при угле 15.
Усилие разрушения при росте влажности с 10% до 18% и при угле 180 у ячменя снижается с 226 до 135 Н, у пшеницы наблюдается снижение усилия разрушения с 113,6 до 74 Н, а у овса - с 102 до 65,1 Н. При угле 120 усилие разрушения соответственно у ячменя, пшеницы и овса снижается с 105,4 до 92,2, с 84 до 72, с 60 до 47,8 Н. При угле 45 усилие у ячменя снижается с 80 до 56, у пшеницы происходит снижение с 80 до 39,8, а у овса — с 57,5 до 40 Н. Усилие разрушения зерна при угле 15 у ячменя уменьшается с 45 до 29,6, у пшеницы - с 35 до 15,2, у овса - с 32 до 20 Н.
Из зависимостей представленных на рисунках 2.10, 2.11 и 2.12 так же видно, что при влажности близкой к базовой (около 14%) и при угле заострения 180, то есть при поверхности практически аналогичной поверхности вальцов в зоне плющения, усилие разрушения у пшеницы составляет 90,1, у ячменя - 171, и у овса - 81,4 Н.
На рисунке 2.13 представлена графическая зависимость усилия разрушения от угла заострения клина 8. Анализируя данную графическую зависимость видно, что чем больше угол, которым воздействовали на зерно, тем большее усилие требовалось для разрушения зерна. Наибольшее усилие разрушения при одних и тех же углах воздействия на зерно требуется для ячменя, а наименьшее для овса. Причём усилие разрушения для ячменя возрастает более резко, чем для овса и пшеницы. Так у ячменя усилие разрушения возрастает с 36,8 до 171 Н при изменении угла заострения от 15 до 180 градусов. У пшеницы и у овса в тех же пределах усилие разрушения возрастает соответственно: с 28,7 до 90,1; с 22,2 до 81,4 Н.
Графическая зависимость усилия разрушения Р зерна различных культур от угла разрушения . Выводы На основании вышеизложенных исследований физико-механических свойств зерна пшеницы, ячменя и овса можно сделать следующие выводы: 1. Установлено, что увеличение влажности с 10% до 18% приводит к уменьшению объёмной массы зерна пшеницы с 790 до 749,6, зерна ячменя — с 705 до 693,4, зерна овса - с 510 до 497 кг/м3. 2. Установлено, что коэффициент трения зерна по стали при повышении влажности с 10% до 18% увеличивается для пшеницы, ячменя и овса соответственно с 0,41 до 0,5; с 0,4 до 0,45; с 0,43 до 0,49, а коэффициент текучести при повышении влажности в тех же пределах увеличивается соответственно для овса, ячменя и пшеницы с 15,7 до 16,3; с 8,6 до 9,7; с 7,4 до 9,6. 3. Установлено, что влажность значительно влияет на угол естественного откоса зерна, и при увеличении её с 10% до 18% данный показатель возрастает у пшеницы, ячменя и овса в пределах соответственно с 24,5 до 29,7; с 25,9 до 29; и с 24 до 29 градусов. 4. Установлено, что рост влажности зерна с 10% до 18% приводит к увеличению и на угла захвата у пшеницы с 23,2 до 24,5, у ячменя - с 22,1 до 24, и у овса - с 20,6 до 23,1 градусов. 5. Установлено, что усилие разрушения при росте влажности с 10% до 18% и при угле 180 у ячменя снижается с 226 до 135, у пшеницы - с 113,6 до 74, а у овса — с 102 до 65,1 Н. При угле 120 усилие разрушения соответственно у ячменя, пшеницы и овса снижается с 105,4 до 92,2, с 84 до 72, с 60 до 47,8 Н. При угле 45 усилие разрушения у ячменя снижается с 80 до 56, у пшеницы — с 80 до 39,8, а у овса - с 57,5 до 40 Н. Усилие разрушения зерна при угле 15 у ячменя уменьшается с 45 до 29,6, у пшеницы - с 35 до 15,2, у овса — с 32 до 20. Так же установлено, что при влажности близкой к базовой (около 14%) и при угле заострения 180, то есть при поверхности практически идентичной поверхности вальцов в точке плющения, усилие разрушения у пшеницы составляет 90,1, у ячменя- 171, и у овса -81,4 Н,
Основным требованием, предъявляемым к комбикормовым агрегатам для небольших хозяйств является то, чтобы эти машины были, по возможности, как можно проще по конструкции, а их эксплуатация должна осуществляться с низкими затратами труда и средств. Кроме того, готовый комбикорм, производимый на этих машинах, должен соответствовать зоотехническим требованиям по качеству смешивания компонентов.
Для выполнения этих требований нами бал сконструирован и изготовлен малогабаритный комбикормовый агрегат [67], позволяющий производить комбикорм из плющеного зерна. Принципиальная схема технологического процесса агрегата представлена на рисунке 3.1 [70]. Комбикормовый агрегат состоит из приёмного бункера 2 с решёткой 13 для отделения посторонних примесей и заслонкой 3 для регулирования подачи материала, расположенных внутри него продольных подвижных перегородок 4, установленные на осях 5 с наружной резьбой и зафиксированные гайками 6. Под бункером размещается пара вальцов 1, вращающихся на встречу друг
А другу в подшипниках 9, каждый из которых получает привод от отдельного электродвигателя через клиноремённую передачу. Причём подшипники одного из них установлены в эксцентриковых стаканах 14, что позволяет регулировать зазор между вальцами. Выгрузной шнек-смеситель 7, установленный под вальцами, представляет собой последовательно располагающиеся на одном валу винтовой конвейер 10 и лопастной смеситель И. Он получает привод от электродвигателя через ведомый шкив одного из вальцов посредством клиноремённой передачи.
Расчет бункера-дозатора
Для проведения лабораторных исследований шнек был снабжен отдельным приводом (рис 4.1). Привод шнека представляет собой электродвигатель 10 постоянного тока рабочим напряжением 70 В с возможностью регулирования частоты вращения ротора от 0 до 3000 об/мин, Для этого двигатель был подключен от электрической сети на 220 В через латр И, трансформатор напряжения 12 и выпрямительный диодный мост. К валу электродвигателя был подключен тахометр 13 для контроля частоты вращения.
Вращение от двигателя к шнеку передавалось посредством клиноременнои передачи, имеющей передаточное отношение 3,3. Данная установка работает следующим образом. Перед началом работы необходимо убедиться в том, что закрыта дозирующая заслонка. В противном случае зерно попадет между вальцами, и при включении их в работу произойдет заклинивание. Так же в бункере необходимо установить нужное количество перегородок на определённом расстоянии друг от друга, чтобы получить одинаковые условия дозирования из полученных таким образом секций. Затем в секции засыпают компоненты вручную или механизировано, если машина работает в составе технологической линии. Потом включают в работу установку, открывая дозирующую заслонку бункера. Компоненты высыпаются из бункера и попадают между вальцами. Здесь они плющатся и далее поступают в шнек-смеситель, где перемешиваются и подаются на выгрузку.
Методика определения производительности бункера в зависимости от открытия дозирующей заслонки.
Для определения производительности бункера его снимали с установки и располагали на отдельных опорах. Ширина выгрузной щели при максимальном открытии заслонки составляла 11 мм, а минимальное открытие заслонки определялось моментом, когда из бункера начиналось равномерное истечение материала и оно составило 7 мм. Открытие заслонки на каждом опыте увеличивалось на 1 мм. Производительность бункера определяли на зерне овса, пшеницы, ячменя и их смеси. Опыты проводили на навесках массой 2 кг. При определении производительности на смеси в бункере устанавливали перегородку с учётом равномерного истечения, а в полученные секции засыпали по 1 кг зерна пшеницы и ячменя. При определении производительности на одном виде сырья перегородку удаляли. Затем в обоих случаях открывали заслонку, и с помощью секундомера засекали время истечения материала из бункера. Производительность Qe (т/ч) определяли по формуле
Методика определения производительности вальцового узла и энергоёмкости процесса плющения. Для определения производительности вальцового узла бункер-дозатор установили обратно на установку, предварительно внеся в него некоторые изменения. Во-первых, удалили регулирующую заслонку и тем самым А увеличили ширину щели истечения до 30 мм. Это было вызвано тем, что производительность вальцового узла больше производительности бункера-дозатора. Если бы на нём стояла регулирующая заслонка, то она определяла бы производительность вальцового узла, которая равнялась производительности бункера-дозатора. А при отсутствии заслонки и увеличенной щели истечения (как показали дальнейшие исследования, ширины 30 мм оказалось достаточно) производительность бункера возросла. Таким образом, получили, что на вальцах при их вращении всегда находилось зерно, так как они не успевали пропустить через себя весь поступающий на них материал. Во-вторых, в бункере установили две перегородки, при помощи которых выделили секцию шириной 60 мм. Выделение такого участка повлекло за собой удаление заслонки, так как при её отсутствии зерно попадало на вальцы и установку при включении заклинивало. Поступление зерна на вальцы с секции шириной 60 мм заклинивания не вызывало, потому что в этом случае мощности двигателей хватало для расплющивания всего находящегося на вальцах зерна.
Исследования проводили на зерне пшеницы, ячменя и овса. Для исследований отбирали навески массой 1 кг и засыпали в полученную секцию. Зазор регулировали шагом 0,3 мм, начиная с зазора между вальцами от ОД мм до 1,3 мм. После засыпания зерна включали в работу установку и засекали время прохождения зерна через вальцы. Производительность QB (т/ч) вальцового узла определяли по формуле
Коэффициент 4,6 получился путём деления длины вальцов 280 мм на ширину секции 60 мм. В формуле он учитывается из-за того, что производительность вальцового узла пропорциональна длине вальцов.
Для определения потребляемой мощности на процесс плющения к установке бал подключён измерительный комплект К-51 (рис 4.1). Во время прохождения зерна через вальцы снимали показания с комплекта по трём фазам и потом определяли общую потребляемую мощность
Методика определения производительности вальцового узла и энергоёмкости процесса плющения
Технология приготовления комбикорма должна включать накопление и дозирование компонентов, их плющение с последующим смешиванием. Конструктивно-технологическая схема комбикормового агрегата должна содержать бункер-дозатор с перегородками, образующими секции, количество которых должно соответствовать количеству компонентов в комбикорме. Под бункером-дозатором должен располагаться вальцовый узел, обеспечивающий плющение отдозированных компонентов, а под ним - выгрузной шнек-смеситель, осуществляющий их вывод из-под вальцового узла и перемешивание.
Установлено, что числовые значения показателей физико-механических свойств компонентов комбикормов зависят от их влажности. При увеличении влажности с 10 до 18% объёмная масса снижается у зерна пшеницы с 790 до 749,6, зерна ячменя — с 705 до 693,4, зерна овса — с 510 до 497 кг/м3; коэффициент трения зерна различных культур увеличился соответственно для пшеницы, ячменя и овса с 0,41 до 0,5; с 0,4 до 0,45 и с 0,43 до 0,49; угол естественного откоса у пшеницы возрастает с 24,5 до 29,7, у ячменя - с 25,9 до 29, у овса— с 24 до 29 градусов; угол захвата зерна увеличивается у пшеницы с 23,2 до 24,5, у ячменя - с 22,1 до 24, у овса — с 20,6 до 23,1 градусов; коэффициент текучести увеличивается у овса с 15,7 до 16,3, у ячменя — с 8,6 до 9,7, у пшеницы - с 7,4 до 9,6, что говорит об ухудшении процесса истечения материала с увеличением влажности.
Усилие разрушения зерна для различных углов заострения внедряемого клина уменьшается. Так при угле 180, то есть при угле, близком к соприкасающимся рабочим поверхностям вальцов, усилие разрушения при увеличении влажности зерна с 10 до 18 % у ячменя снижается с 226 до 135, у пшеницы — с 113,6 до 74, у овса - с 102 до 65,1 Н. Усилие разрушения при том же угле и стандартной влажности 14% составляет для пшеницы 90,1, для ячменя-171, для овса- 81,411.
Технологически необходимо, чтобы рабочий процесс комбикормового агрегата происходил по принципу поточной технологической линии, то есть производительность последующего узла, входящего в состав агрегата, должна быть больше или равна производительности предыдущего. Так производительность вальцового узла должна быть больше производительности бункера-дозатора, а производительность выгрузного шнека-смесителя больше производительности вальцового узла.
Теоретически установлено, что длина вальца для одновременного плющения каждого компонента зависит от его доли в смеси и коэффициента, учитывающего отношение объёмных масс отдельных компонентов и объёмной массы смеси. Для того, чтобы частицы компонентов комбикорма поступили на переработку в вальцовый узел, необходимо соблюсти условие - угол трения частиц каждого компонента по вальцам должен быть больше угла захвата вальцов.
Лабораторными исследованиями установлено, что производительность вальцового узла с увеличением зазора между вальцами возрастает для всех видов зерновых культур с одновременным снижением удельных энергозатрат на процесс их плющения. Увеличение зазора между вальцами диаметром 100мм и частотой их вращения 760 об/мин с 0,1 до 1,3мм приводит к росту производительности вальцового узла на пшенице с 4,71 до 6,2, на ячмене — с 3,22 до 4,19, овсе - с 2,02 до 3,28 т/ч. Удельные энергозатраты на процесс плющения пшеницы снижаются с 2,12 до 0,69, ячменя — с 2,5 до 1,04, овса - с 0,79 до 0,2 кВт-ч/т.
Экспериментами установлено, что рациональными конструктивно-технологическими и режимными параметрами шнека-смесителя следует считать: угол поворота лопастей 45 градусов, длина смесительной части 450-460 мм, частота вращения 330-340 об/мин при общем диаметре шнека и смесителя 90 мм. При этом коэффициент вариации в лабораторных условиях составлял 5,7%, что соответствует хорошему качеству смешивания.
Производственными исследованиями установлено, что при заданной производительности комбикормового агрегата на смеси пшеницы, ячменя и овса в пропорции 0,6:0,2:0,2 около одной тонны в час, энергоёмкость процесса приготовления комбикорма составила 4,4 кВт ч/т; а коэффициент вариации приготовленной смеси - 5,2%.
Расчёт экономической эффективности показал, что при объёме производства комбикорма на разработанном агрегате 2080 т в год экономия составит, по сравнению с существующим комбикормовым агрегатам «ПРОК-500М» на основе молотковой дробилки, около 40500 рублей в год, а срок окупаемость составляет около полутора лнт.
