сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
На основе проведенного анализа существующих исследований процесса измельчения зерна поставлены цель и задачи исследования, разработана дробилка зерна ударно-отражательного действия. Приводятся результаты теоретических исследований рабочего процесса дробилки зерна, включающих исследование движения зерновки по билу и определение траектории движения частиц в камере измельчения. В результате исследования различных способов подачи материала наименьшие энергозатраты были получены при подаче измельчаемого материала через верхнее загрузочное окно. С целью определения совместного влияния исследуемых факторов на критерий оптимизации и исключения незначимых реализована полуреплика полного факторного эксперимента. Изменяемыми факторами были частота вращения ротора, угол атаки бил, подача материала, диаметр отверстий и угол охвата торцевого решета. Критерием оптимизации выступали удельные энергозатраты. На следующем этапе исследовано измельчение зерна с использованием периферийного решета вместо торцевого, а также периферийного и торцевого одновременно. Было получено, что с увеличением угла атаки бил процентное содержание выхода готового продукта через периферийное решето увеличивается. Также для сопоставления теоретических и практических исследований на поверхность бил наносилась краска, а затем исследовали характер износа краски. По фотографии, сделанной после измельчения зерна, можно увидеть, что в зоне, характеризуемой положительным значением величины b, краска стерлась (что свидетельствует о скользящем движении зерновки по билу), а в зоне с отрицательным значением b видны удары зерновок. То есть представленные теоретические зависимости достаточно точно описывают характер движения зерновки в камере измельчения дробилки. С целью определения оптимальных значений исследуемых факторов реализован план эксперимента второго порядка. Методом наложения двумерных сечений поверхностей откликов были получены оптимальные значения исследуемых факторов. Энергозатраты при этом составили 1…1,3 (кВт∙ч)/(т∙ед.ст.изм.), а количество пыли и целых зерен не превышает нормы, оговоренные ГОСТ.
дробилка зерна; измельчение, корма для всех групп животных и птиц, математические зависимости, энергопотребление, экспериментальные исследования
Измельчение кормов является необходимым и одним из самых энергоемких процессов животноводства. Изучением процессов измельчения и конструкции дробилок занимались многие исследователи [1, 2, 3, 4].
Из анализа научных работ можно сделать вывод, что для оценки работы дробилки зерна необходимо учитывать совокупность таких показателей, как энергозатраты на измельчение, степень измельчения зерна и производительность дробилки. Целью исследования является повышение эффективности процесса измельчения зерна путем совершенствования конструкционных и технологических параметров дробилки ударно-отражательного действия.
В связи с поставленной целью в настоящей работе решались следующие задачи:
Разработка новой конструкции дробилки зерна ударно-отражательного действия;
Получение математических зависимостей для описания относительного движения зерновки по билу ротора дробилки зерна ударно-отражательного действия, расчета траектории движения частицы и определения места выхода ее из камеры измельчения;
Получение регрессионных моделей процесса функционирования дробилки зерна ударно-отражательного действия и обоснование ее основных конструкционных и технологических параметров по критериям эффективности;
Определение экономической и энергетической эффективности дробилки зерна ударно-отражательного действия результатами производственных испытаний.
Нами разработана классификация роторных зернодробилок по конструкционным признакам, среди которых выделили расположение ротора, способ крепления бил, наличие решет, количество ступеней, наличие противорезов, наличие дополнительных ударных плит, способ подачи материала.
В сельском хозяйстве широко применяются в качестве измельчителей зерна молотковые дробилки. Они получили массовое применение благодаря простоте конструкции, практичности в быту, хорошей заменяемости деталей. Однако при всех своих достоинствах существующие молотковые дробилки имеют ряд существенных недостатков. Среди них, как правило, остаются высокая энергоёмкость и переизмельчение зерна вследствие плохой управляемости потоками измельчаемого слоя
внутри камеры дробления, а также несвоевременного отвода измельчённого материала из камеры. Поэтому при совершенствовании существующих дробилок зерна и разработке принципиально новых конструкций особое внимание необходимо уделять скорости вращения рабочих органов, организации воздушного потока в камере дробления, увеличению сепарирующей поверхности, увеличению ресурса рабочих органов. Был проведен анализ альтернативных конструкций дробилок и их рабочих органов [5, 6, 7].
Широкое распространение получила конструкция дробилки с ножевыми рабочими органами патент [8]. Она имеет вертикальный вал ротора с установленной на нем пластиной. Главным недостатком такой конструкции является интенсивный износ рабочих органов, и как следствие, неравномерность гранулометрического состава готового продукта.
1. Оболенский Н.В., Булатов С.Ю., Свистунов А.И. Изобретательство – путь к научному успеху: монография /Под ред. заслуженного изобретателя РФ, проф. Н.В. Оболенского. – Н.Новгород: ДЕКОМ, 2016. – 208 с.
2. Вклад в науку инженерного института НГИЭУ: монография (всего 51 автор) под ред. заслуженного изобретателя РФ, проф. Оболенского Н.В. и к.т.н. Свистунова А.И. – Н. Новгород: ДЕКОМ, 2017. – 754 с.
3. Зиганшин Б.Г., Лукманов Р.Р., Гайнутдинов Р.Р. Энергосберегающие технические средства в молочном животноводстве // GLOBAL PROBLEMS OF THE STATE, REPRODUCTION AND USE OF NATURAL RESOURCES OF THE PLANET EARTH / MODERN PROBLEMS OF HUMANITY IN THE CONTEXT OF SOCIAL RELATIONS AND INTERNATIONAL POLITICS DEVELOPMENT (Materials digest of the XXVIII International Research and Practice Conference and the II stage of Championships in research analytics in biological, veterinary and agricultural sciences, Earth sciences. (London, July 13 - 18, 2012) / Materials digest of the XXIX International Research and Practice Conference and the II stage of Championships in research analytics in military, political and sociological sciences. (London, July 3 - August 06, 2012). Chief editor - Pavlov V.V. London, 2012. Р. 74-75.
4. Savinykh, P. Badania eksperymentalne rozdrabniaczna bijakowego do ziarna określenie wpływu konstrukcyjnych cech na charakterystykę technologiczną / P. Savinykh, S. Bulatov, V. Nechaev, K. Mironov, S. Zavivaev // Problems of intensification of animal production including environment protection and alternative energy production as well as biogas. – Materialy na konferencje – Warszawa: Instytut Technologczno-Przyrodniczy w Falentfch. – 2016. – Vol. XXII. – Рp. 195–202.
5. Патент 2478008 РФ, МПК B02C 13/28. Монолитный молоток универсального измельчителя кормов / И.Б. Шагдыров, М.Б. Балданов, М.Н. Сордонова, Е.А. Митрофанов. Заявл. 02.03.2011; Опубл. 10.09.2012 Бюл. № 25.
6. Патент 2273520 РФ, МПК B02C 13/02. Дробилка / Н.Ф. Баранов, О.В. Пивоваров. Заявл. 05.10.2004; Опубл. 10.04.2006 Бюл. № 10.
7. А.с. № 1777959, МПК B02C 13/08, B02C 13/09. Устройство для измельчения зерна / Н.В. Денисенко, А.С. Мудрук, В.Е. Бондарук, В.А. Маслюк. Заявл. 25.02.1991; Опубл. 30.11.1992.
8. Патент 2140325 РФ, МПК B02C 9/04, B02C 7/18, B02C 13/16. Устройство для измельчения зерна / П.В. Мальцев, А.Ю. Берсенев, А.Ф. Лузгин. Заявл. 30.04.1998; Опубл. 27.10.1999.
9. Миронов, К.Е. Изучение факторов, влияющих на характеристики зернодробилки зерна ударно-отражательного действия / К.Е. Миронов // Материалы XVII международной научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы развития муниципальных образований». – Княгинино: НГИЭИ, 2013. – С.47–49.
10. Савиных, П.А. Оптимизация конструктивно-технологических параметров дробилки зерна ударно-отражательного действия / П.А. Савиных, С.Ю. Булатов, К.Е. Миронов // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 22–23 октября 2014 г.). – Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. – Т. 1. – С. 67–73.
