Обоснование конструктивно-технологической схемы, параметров и режима работы шестеренного гранулятора кормов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Щербина, Андрей Витальевич

• Щербина, Андрей Витальевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щербина, Андрей Витальевич

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ГРАНУЛИРОВАНИЯ КОРМОВ И ПРЕССОВОГО

ОБОРУДОВАНИЯ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Анализ технологического процесса гранулирования кормов.

1.2 Обзор оборудования для производства гранул.

1.3 Анализ научных исследований процесса производства твердых гранул из сыпучего сырья растительного происхождения.

1.4 Релаксация напряжений в грануле и криволинейность матричного канала.

1.5 Анализ исследований режима работы прессующих устройств.

Цель и задачи исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ШЕСТЕРЕННОГО

ПРЕССА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ АКТИВНОЙ МАТРИЦЕЙ И

ВНУТРЕННИМИ ПРЕССУЮЩИМИ ВАЛЬЦАМИ.'

2.1 Сравнительный анализ рабочих органов шестеренных прессов и выбор базовой конструктивно-технологической схемы пресса.

2.2 Технологический процесс гранулирования комбикорма шестеренным прессом с активной матрицей и внутренними прессующими вальцами.

2.3 Деформация сырья в рабочем пространстве.

2.4 Давление и работа сжатия материала в шестеренном прессе.

2.5 Определение угла отклонения каналов прессования в матрице от радиального направления.

2.6 Анализ сил в рабочем органе и определение мощности привода шестеренного пресса.

2.7 Упрочнение гранул в канале прессования.

ВЫВОДЫ.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ КОРМА

ШЕСТЕРЕННЫМ ПРЕССОМ С ВНУТРЕННИМИ

ПРЕССУЮЩИМИ ВАЛЬЦАМИ.

3.1 Программа экспериментального исследования.

3.2 Общая методика экспериментального исследования.

3.3 Методика определения физико-механических свойств кормовых смесей.

3.4 Методика экспериментального исследования процесса релаксации напряжений в сжатом комбикорме.

3.5 Методика определения долевого участия зубчатого венца в подаче и деформации сырья в рабочем органе шестеренного типа.

3.6 Методика экспериментального определения рационального режима работы гранулятора с зафиксированной частотой сжимающих воздействий на корм.

3.7 Методика измерения производительности гранулятора.

3.8 Методика измерения мощности привода и определения энергоемкости процесса гранулирования.

3.9 Методика обработки результатов измерений и определения погрешности полученных результатов.

4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ КОРМОВ

ШЕСТЕРЕННЫМ ПРЕССОМ.

4.1 Результаты сравнительного анализа конструктивных схем шестеренных прессов.

4.2 Анализ результатов исследования упруго-вязких свойств комбикорма.

4.3 Влияние зубчатого венца матрицы и вальца на деформацию материала в зазоре между ними.

4.4 Зависимость угла. ориентации оси канала прессования от геометрических соотношений матрицы и прессующего вальца

4.5 Анализ исследования частоты воздействий и долевой подачи сырья на процесс уплотнения гранул и производительность пресса.

4.6 Производственные показатели работы исследуемого шестеренного пресса.

ВЫВОДЫ.

5 МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ПРЕССА И

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1 Дополнения к методике инженерного расчета шестеренного пресса.

5.2 Экономическое обоснование эффективности использования шестеренного гранулятора кормов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструктивно-технологической схемы, параметров и режима работы шестеренного гранулятора кормов»

В последнее время благодаря принятым в России национальным проектам большое внимание отводится сельскохозяйственному производству. Увеличение продуктов растениеводства и животноводства тесно связано с совершенствованием заготовки и хранения кормов /1, 2/. Модернизируются предприятия кормопроизводства, обновляются технологии и средства механизации, создаются образцы новых перспективных видов оборудования. Начата модернизация не только специализированных предприятий промышленного типа, но и общественных и частных аграрных хозяйств. Повышение эффективности животноводства, в частности, решается в массовом мелкотоварном секторе экономики. Поэтому актуальным является разработка современного передового оборудования для массового применения в фермерских, индивидуальных и кооперативных предприятиях. Значительная роль принадлежит оборудованию переработки зерновых отходов и заготовки из них кормов /16, 17, 73/. Актуальным следует считать исследование процесса прессования сельскохозяйственных материалов, в частности, гранулирования кормов /18, 23/.

Среди многочисленного перечня оборудования для обработки кормов давлением шестеренные прессы занимают особое место. Прессы с зубчатыми рабочими органами показали практически неограниченные возможности по производительности /144/. При этом энергоемкость процесса гранулирования снижается в два-три раза, если сравнивать с самыми распространенными в настоящее время кольцевыми грануляторами с принципом сплошной прокатки корма по поверхности матрицы.

Исследованием работы шестеренных устройств занимались многие ученые и научные коллективы /13, 53, 69, 127, 137, 141/. Их данные по основным закономерностям уплотнения материалов, главным соотношениям размеров матрицы, прессующих вальцов и другие результаты составили основу теории прессования. Известны сотни возможных конструкций и теоретических схем различного вида прессов, грануляторов и брикетировщиков /144/. Запатентовано большое количество технических решений устройств для обработки различных материалов давлением. Однако до сих пор нет однозначного решения о наиболее эффективной конструктивно-технологической схеме шестеренного пресса. Отсутствуют рекомендации по наиболее предпочтительному использованию того или иного типа прессового оборудования в конкретных производственных условиях.

Цель настоящего исследования»— снижение энергоемкости процесса гранулирования кормов обоснованием оптимальной конструктивно-технологической схемы шестеренного пресса, его параметров и режима работы.

Для этого в работе сравнительным анализом наиболее распространенных схем прессов выявлена предпочтительная конструкция шестеренного гранулято-ра, исследовано влияние кратности подачи корма на затраты энергии, обоснованы параметры гранулятора с активной матрицей-и двумя внутренними прессующими вальцами, оптимизирован режим его работы.

Она состоит из введения и пяти глав. Во введении обоснована актуальность проведения-научного исследования.

В первой главе дан анализ априорной информации по состоянию исследований и их результатов, а также сформулированы задачи дальнейших исследований.

Во второй главе теоретически обоснован метод сравнительного анализа различных схем шестеренных прессов и критерии оценки их эффективности. Аналитически рассмотрены взаимосвязи технологических и конструктивных параметров шестеренных грануляторов, выявлены задачи экспериментального исследования отдельных аспектов в режиме работы пресса с двумя прессующими вальцами.

В третьей главе изложена программа экспериментального исследования процесса гранулирования кормов прессами с активной матрицей и двумя внутренними прессующими вальцами горизонтального расположения и методики измерений показателей работы пресса.

В четвертой главе дан анализ результатов экспериментов и сформулированы рекомендации производству.

Технико-экономические показатели производственного применения разработанных прессов изложены в пятой главе. Они показывают, что дополнительные капвложения окупаются за две трети года, а полный срок окупаемости затрат на разработку новых прессов и их внедрение в производство не превышает трех лет.

По результатам исследований разработаны новые технические решения и получено 4 патента на изобретения и 1 патент на полезную модель. Результаты исследований внедрены в ООО «Агропродмаш», ЗАО «ЮгАгроХолдинг» и ЗАО «ДонМаслоПродукт». Они могут быть полезны при обучении специалистов, в осуществлении исследовательских работ, а также при разработке аналогичного оборудования нового поколения проектными и конструкторскими организациями.