Обоснование технологического процесса измельчения и параметров одновальцово-декового измельчителя зерна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Коновалов, Виктор Иванович

• Коновалов, Виктор Иванович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Коновалов, Виктор Иванович

Введение.

1. Состояние технологий, технических средств и пути совершенствования рабочих органов вальцевых измельчителей зерна

1.1 Зоотехнические требования, предъявляемые к кормам, и критерии оценки крупности измельчения.

1.2 Эффективность применения различных конструкций измельчителей кормов из зерновых культур по показателям.

1.3 Классификация и анализ конструкций измельчителей зерна.

1.3.1. Измельчители ударно-истирающего типа.

1.3.2 Вальцевые измельчители зерна.

1.3.3 Схемы технологического процесса измельчения зерна.

1.3.4 Вальцово-дековые измельчители зерна.

1.4 Выводы по первой главе.

2. Теоретическое исследование и обоснование процесса измельчения зерна в одновальцово-дековом измельчителе

2.1 Выбор основных критериев оценки эффективности работы измельчителя одновальцово-декового типа.

2.2. Физическая модель процесса разрушения фуражного зерна в одновальцово-дековом измельчителе.

2.3. Теоретическое обоснование параметров одновальцово - декового измельчителя.

2.3.1. Определение размеров питателя.

2.3.2. Определение зоны стабилизации скорости зерновки.

2.3.3. Определение зоны захвата зерновки.

2.3.4. Определение зоны предварительного измельчения с учётом энергетической составляющей.

2.3.5 Определение зоны окончательного измельчения.

2.4 Обоснование зависимости технологических критериев оценки качества материала, измельченного одновальцово-дековым измельчителем от конструктивно-кинематических параметров рабочих органов.

2.4.1 Теоретическое обоснование амплитуды колебаний деки.

2.5. Технологический расчёт измельчителя.

2.5.1. Определение производительности измельчителя.

2.5.2 Определение мощности на приводе измельчителя.

2.6 Выводы по второй главе.

3. Методика экспериментальных исследований конструктивных и кинематических параметров измельчения зерна

3.1 Задачи и программа проведения экспериментальных исследований.

3.2 Стандартные методики и материалы.

3.3 Стандартное лабораторное оборудование.

3.4 Описание экспериментального лабораторного измельчителя.

3.5 Методика проведения экспериментальных исследований на лабораторном модульном измельчителе.

3.6 Выбор плана эксперимента.

3.7 Анализ повторяемости результатов экспериментальных исследований первой зоны измельчения.'.1.

3.8 Определение удельных затрат энергии процесса измельчения.

3.9 Исследование фракционного состава дерти при измельчении зерна в первой зоне и второй зонах.

3.10 Методика проверки адекватности математической модели изменения качественных показателей измельченного материала от конструктивно-режимных параметров работы измельчителя.

3.11 Выводы по главе.

4. Анализ результатов экспериментов

4.1 Результаты экспериментальных данных исследования модуля помола, времени измельчения, затраченной и полезной мощности при измельчении.

4.2 Анализ зависимости модуля помола в зоне предварительного измельчения от конструктивно - кинематических параметров одновальцоводекового измельчителя.

4.2.1 Определение оптимальной величины зазора Aj с точки зрения удельных энергозатрат и качества измельченного материала.

4.3 Анализ зависимости модуля помола в зоне окончательного измельчения от конструктивно - кинематических параметров одновальцово-декового измельчителя.

4.4 Анализ гранулометрического состава материала измельченного в одновальцово-дековом измельчителе.

4.5 Определение удельной нагрузки на единицу длины вальца.

4.6 Оценка адекватности предлагаемой математической модели.

4.7 Выводы по главе.

5. Эффективность применения одновальцово-декового измельчителя фуражного зерна

5.1 Технико-экономические предпосылки для применения одновальцово-декового измельчителя фуражного зерна.

5.2 Расчёт и сравнение энергозатрат при измельчении зерна на измельчителях стандартных конструкций и измельчителя одновальцово-декового типа.

5.3 Расчет затрат на эксплуатацию стандартных измельчителей и измельчителя одновальцово-декового типа.

5.4 Сравнение общих затрат, при использовании одновальцово-декового и стандартных измельчителей.

5.5 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование технологического процесса измельчения и параметров одновальцово-декового измельчителя зерна»

Актуальность исследования.

Изменившиеся экономические отношения в агропромышленном комплексе, связанные с переходом к новым условиям хозяйствования, привели к тому, что существующее технологическое оборудование, рассчитанное для крупных хозяйств и зерноперерабатывающих предприятий, имеет ограниченное применение в фермерских хозяйствах из-за значительной материало-энергоемкости [4].

Учитывая тот факт, что зерновые культуры являются основной составляющей рациона как крупнорогатого скота, так и овец, свиней и птицы [6, 159], принимая во внимание увеличение посевных площадей в республике Бурятия [140], опираясь на данные статистики по составу сельскохозяйственных предприятий республики [60], можно сделать следующий вывод: для развития собственного кормопроизводства необходимы новые технические средства, отвечающие самым последним стандартам в области кормопроизводства и предназначенные главным образом для крестьянских и фермерских хозяйств.

Анализ технологического оборудования для производства кормов [7,8,18,19,20,21,22,23,26] показал, что оборудование для : измельчения является достаточно сложным в эксплуатации во всей 'технологической линии производства корма, а сам процесс весьма энергоёмким [1,2,5,17,26].

Решением этой проблемы, казалось бы, могло быть применение комплектных зерноперерабатывающих установок малой мощности [43], но они имеют ограниченное применение в фермерских хозяйствах из-за значительной материало- и энергоемкости.

Обобщая все представленные выше факты можно сделать вывод о том, что для стабильного кормопроизводства в личном подсобном хозяйстве необходимо наличие малогабаритного измельчителя валкового типа достаточной производительности и при этом низкой энергоёмкости процесса измельчения.

В связи с этим создание малогабаритного материало- и энергосберегающего измельчителя зерна имеет актуальное значение в сельскохозяйственном производстве.

Цель работы - обоснование технологического процесса измельчения зерна и параметров одновальцово-декового измельчителя

Рабочая гипотеза - предположение о том, что снижение материало- и энергоемкости процесса измельчения зерна возможно за счет двухстадийного воздействия рабочего органа на материал.

Объект исследования - технологический процесс измельчения зерна в одновальцово-дековом измельчителе.

Предмет исследований - закономерности процесса разрушения зерна в одновальцово-дековом измельчителе.

Научная новизна

1. Разработана математическая модель процесса измельчения зерна в одновальцово-дековом измельчителе.

2. Обоснованы параметры и режимы работы одновальцово-декового измельчителя зерна.

3. Определена зависимость гранулометрического состава измельченного материала от конструктивных и кинематических параметров рабочих органов и энергоемкость процесса измельчения.

Практическая ценность работы

1. Разработана и рекомендована методика конструктивных и технологических расчетов одновальцово-декового измельчителя зерна.

2. Обоснованы основные конструктивно-технологические параметры одновальцово-декового измельчителя зерна.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса измельчения зерна в одновальцово-дековом измельчителе.

2. Конструктивно-технологические параметры одновальцово-декового измельчителя.

3. Закономерность энергоемкости процесса измельчения от кинематических параметров рабочих органов.

Реализация результатов работы

Разработанный одновальцово-дековый измельчитель зерна прошел производственную проверку и внедрен в ООО «ПЛЕМЕННОЙ ЗАВОД БОРГОЙСКИЙ» Джидинского района и КФХ Бурцев Н.Я. Бичурского района Республики Бурятия.

Апробация работы

Материалы исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ВСГУТУ (2010-2013), международной научно-практической конференции «Общество, современная наука и образование: проблемы и перспективы - 2012», г. Тамбов (2012), международной научной конференции «Проблемы механики современных машин» (2009), на IV региональном научно-производственном семинаре «Чтения Й.П. Терских», г. Иркутск (2011), научно-технической конференции БГСХА им. В.Р. Филиппова (2013).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 работы в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, включает 15 таблиц, 77 рисунков, список литературы из 173 наименований и 3 приложения.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Коновалов, Виктор Иванович

4.7Выводы по главе

В результате проведенных экспериментальных исследований была получена зависимость показателей качества измельченного материала с конструктивно-кинематическими параметрами о дновальцово-декового измельчителя, а также выявлены оптимальные значения величин технологических зазоров Л / и Л2, с учетом удельных энергозатрат процесса измельчения продукта, и установлено, что при увеличении частот1 вращения энергоемкость процесса измельчения увеличивается, так же, как и производительность.

Оптимальными, с точки зрения энергоемкости процесса измельчения и производительности измельчителя, являются величины угловых скоростей вальца и эксцентрикового вибровозбудителя а>1=18,3 Рад/с, со2=57,5 Рад/с. >■

Рекомендуемые размеры технологических зазоров между' вальцом и декой в первой и второй зоне измельчения равны: /¡¡=1 мм, А2=0',8 Мм - для модуля помола М =0,3 - 0,8 мм; А2=1 мм - для модуля помола М =0,8 - 2,3 мм, при амплитуде колебаний деки А =3 мм.

Из графоаналитического исследования теоретической и экспериментальной поверхностей отклика изменения модуля помола материала от конструктивно-кинематических параметров измельчителя, можно сделать вывод об адекватности предложенной математической модели, описывающей связь технологических критериев оценки качества измельченного материала с конструктивно-режимными параметрами работы предлагаемой конструкции измельчителя, погрешность математической модели изменения модуля помола от конструктивно-режимных параметров работы измельчителя составила не более 3,4%.

Глава 5. Эффективность применения одновальцово-декового измельчителя зерна

5.1 Технико-экономические предпосылки для применения одновальцово-декового измельчителя зерна

Развитие животноводческой отрасли сельскохозяйственного производства Российской Федерации зависит от создания и укрепления кормовой базы. Затраты на производство продукции животноводства определяются в первую очередь стоимостью кормов и их качеством.

1 - ,: I.' (. . 1

Минимум затрат, максимум продукции наивысшего качества - необходимые составляющие сельскохозяйственного производства.

В хозяйствах всех категорий по Республике Бурятия, расход кормов всех видов в 2011 году составил 8350 тыс. центнеров кормовых единиц, увеличение на 7,1 процента по сравнению с 2010 году.

В расчете на одну условную голову скота в целом по республике израсходовано 20,67 центнеров кормовых единиц, или на 3,1 процента выше уровня 2010г., из них концентрированных 2,56 центнеров кормовых единиц, или выше на 11,8 процента.

Расход кормов по видам скота и категориям сельхозпроизводителей в 2011г. характеризуется следующими данными (Табл 5.1): I

Хозяйства в том числе: всех категорий сельхозпредприятия крестьянские (фермерские) хозяйства и индивидуальные предпринимател и личные подсобные хозяйства населения всего кормов,т ыс.цн всех корм ов на 1 голо ву, ЦН всего кормов,т ыс.цн всех корм ов на 1 голо ву, ЦН всего кормов,т ыс.цн всех корм ов на 1 голо ву, ЦН всего кормов,т ыс.цн всех корм ов на 1 голо ву ЦН

Коровы и быки-производит ели молочного стада 2521,8 17,3 3 360,8 42,8 9 261,5 14,9 8 1899.5 .1 V,"1 \ •1 4 ' '' 15,8

КРС (без коров и быков-производит елей) 2968,1 14,0 2 437,8 13,2 4 288,1 13,2 4 - 2242,2 14,3 2

Свиньи 617,8 8,07 201,3 5,93 47,8 6,86 368,7 10,3 i' . 4

Овцы и козы 1129,3 4,1 239,3 2,31 260,5 5,16 629,5 5,19

Птица (всех видов) 189,7 0,44 86,3 0,36 1,1 0,08 102,4 0,59

Лошади 923,2 14,0 1 91,6 7,14 180,3 17,4 4 651,3 15,2 ' 5

Весь скот в пересчете на условный крупный скот 8349,9 20,6 7 1417,1 19,4 1039,3 21,4 4 5893,6 20,8 5

Структура расхода по видам кормов и категориям хозяйств характеризуется следующими данными (Табл. 5.2): i