Повышение эффективности процесса измельчения зерна путем совершенствования рабочих органов молотковой дробилки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Лопатин Леонид Александрович

• Лопатин Леонид Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Лопатин Леонид Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Зоотехнические требования к качеству измельчения зерна

1.2 Анализ конструкций дробилок фуражного зерна

1.3 Классификация рабочих органов дробилок закрытого типа

1.4 Направления исследований измельчителей ударно-истирающего принципа действия

1.5 Влияние рабочих органов дробилок на процесс измельчения

1.6 Задачи научных исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДРОБИЛКИ ЗЕРНА

2.1 Обоснование площади рабочих органов молотковой дробилки

2.2 Определение вероятности соударения измельчаемого материала с рабочими органами дробилки

2.3 Энергозатраты на трение и вентиляцию молотковой дробилки с кольцевыми деками

2.4 Взаимодействие измельчаемых частиц с рабочими органами молотковой дробилки

2.5 Выводы

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика экспериментальных исследований

3.2.1 Приборы, устройства и оборудование для исследования рабочего

процесса дробилки

3.2.2 Экспериментальная установка для исследования процесса измельчения зерна

3.2.3 Методика определения основных показателей рабочего процесса дробилки и технологических характеристик материала

3.2.4 Методика исследования взаимодействия воздушно-продуктового слоя с пассивными рабочими органами дробилки

3.3 Краткая методика планирования и проведения экспериментов, статистической обработки экспериментальных данных и

оптимизации рабочего процесса дробилки

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДРОБИЛКИ ЗЕРНА

4.1 Определение энергозатрат на трение и вентиляцию молотковой дробилки с кольцевыми деками

4.2 Исследования взаимодействия воздушно-продуктового слоя с рабочими органами дробилки

4.3 Влияние кольцевых дек на рабочий процесс молотковой дробилки

4.4 Исследование параметров кольцевых дек

4.5 Сравнительные исследования процесса измельчения зерна молотковыми и дисковыми рабочими органами

4.6 Кинетика измельчения молотковыми и дисковыми рабочими органами

4.7 Оптимизация рабочего процесса дробилки с молотковым рабочим органом

4.8 Расширение области использования дробилок с кольцевыми деками

4.9 Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

РАЗРАБОТКИ

5.1 Расчет экономической эффективности

5.2 Расчет энергетической эффективности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Документы, подтверждающие техническую

новизну разработки

Приложение Б. Основные показатели качества готового продукта 165 Приложение В. Оценка адекватности и значимости факторов

уравнений регрессии

Приложение Г. Результаты гранулометрического анализа

готового продукта

Приложение Д. Документы о внедрении результатов

выполненных научных исследованиях

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процесса измельчения зерна путем совершенствования рабочих органов молотковой дробилки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Животноводство является одной из важнейших отраслей сельского хозяйства как в Российской Федерации, так и в других странах мира, обеспечивающая население продуктами питания.

В современных условиях развития животноводческой отрасли проявляется возрастающая потребность в высококачественных кормах. Особое место в рационах животных занимают зерновые ингредиенты, которые являются концентрированными источниками питательных и биологически активных веществ. Скармливание полнорационного комбикорма, сбалансированного по основным элементам питания, микроэлементам и витаминам, на 25-30% эффективнее монокорма [46, 87, 98], приготовленного из одной культуры зернофуража, что обуславливает не только полноценный рост и продуктивность животного, но и минимальный расход кормов на единицу получаемой продукции.

В настоящее время среди аграриев животноводческой специализации наибольшее распространение получила технология производства комбикормов непосредственно в хозяйствах с помощью малогабаритных комбикормовых агрегатов. Данный способ организации кормопроизводства позволяет максимально использовать собственную кормовую базу, ресурсы местных товаропроизводителей, значительно снизить затраты на транспортировку, появляется возможность изменения рецептуры комбикорма и его суточной потребности. Помимо этого, им характерна меньшая металло- и энергоёмкостью, громоздкость и сравнительно быстрая окупаемость. Все это говорит о экономической целесообразности применения малогабаритных комбикормовых агрегатов.

Процесс приготовления комбикормов сопряжен с рядом операций по переработке сырьевых ингредиентов. Значительное влияние на качество готового продукта оказывает измельчение исходного сырья. Это самая энергоемкая и трудоемкая операция, регламентируемая требованиями ГОСТ и зоотехническими рекомендациями, и по среднестатистическим данным составляет порядка 60% от общих затрат труда в заготовке и приготовлении кормов [71]. Целью измельчения

является получение равномерного гранулометрического состава измельченного продукта, который влияет как на качество последующего процесса смешивания, так и на степень усвоения корма организмом животных.

В комбикормовой промышленности и хозяйствах основной измельчающей машиной является молотковая дробилка. Она проста по устройству и не предъявляет высоких требований к эксплуатации, но при измельчении в ней компонентов комбикорма получают продукт, в котором имеются недоизмельченные частицы и значительное содержание пылевидной фракции.

Сущность проблемы заключается в том, что используемое оборудование не в полной мере удовлетворяет возросшим современным требованиям к энергоэффективности и качеству готовой продукции, получаемой в процессе измельчения.

В связи с этим, актуальным является совершенствование рабочего процесса молотковой дробилки, которая позволяет получить качественный, более однородный состав готового кормового продукта, при значительном снижении энергозатрат процесса измельчения.

Степень разработанности темы. Изучением процесса измельчения занимались как отечественные, так и зарубежные ученые. Большой вклад в развитие теории измельчения зерна и создания рабочих органов внесли: В.Р. Алёшкин, Н.Ф. Баранов, Л.А. Глебов, В.А. Елисеев, Б.Г. Зиганшин, Ф.С. Кирпичников, А.Н. Кошелев, С.В. Мельников, В.Г. Мохнаткин, П.М. Рощин, П.А. Савиных, Н.Г. Соминич, В.И. Сыроватка, В.А. Сысуев; А. Ш^пх, W. Kruger, E. Silver, Ф.С. Бонд, А.А. Гриффитс, Ф. Кик, П.А. Ребиндер, Р. Риттингер и другие исследователи.

Из анализа теоретической базы исследований и существующих конструкций молотковых дробилок было выявлено, что проблемы, присущие дробилкам, а именно: повышенное содержание пылевидной фракции, неравномерность гранулометрического состава, высокая энергоемкость процесса, требуют дальнейших научных исследований и решения.

Работа выполнена на кафедре эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА» в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме: «Совершенствование технологических процессов и повышение надежности машин в животноводстве» (номер государственной регистрации 01.2.006 09913).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса измельчения зерна молотковой дробилкой с кольцевыми рифлеными деками за счет обоснования и оптимизации конструктивно-кинематических параметров рабочих органов дробильной камеры.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи научных исследований:

1. Разработать схему молотковой дробилки зерна, позволяющую повысить площадь рабочих органов дробильной камеры.

2. Теоретически обосновать удельную площадь рабочих органов дробилки, их взаимодействие с воздушным потоком и измельчаемым материалом.

3. Экспериментально исследовать влияние конструктивных факторов и режимов работы молотковой дробилки на показатели процесса измельчения.

4. Оптимизировать основные параметры дробилки, обеспечивающие получение готового продукта с наименьшими энергозатратами.

5. Оценить экономическую и энергетическую эффективность использования разработанной дробилки.

Объект исследования - рабочий процесс измельчения зерна в молотковой дробилке и ее конструктивные элементы дробильной камеры.

Предмет исследования - закономерности влияния конструктивных параметров и режимов работы молотковой дробилки на эффективность процесса измельчения зерна.

Научную новизну работы представляют:

1. Новое техническое решение конструкции молотковой дробилки (патент на изобретение № 2614990 РФ).

2. Аналитические зависимости для определения удельной площади рабочих органов дробилки, энергозатрат на трение и вентиляцию в режиме холостого хода дробилки, момента сопротивления на дробильной камере.

3. Математические модели влияния конструктивно-режимных факторов на показатели рабочего процесса молотковой дробилки, позволяющие определить их оптимальное значение.

Практическую значимость работы представляют:

1. Оптимальные значения конструктивно-режимных параметров дробилки с кольцевыми деками.

2. Схема молотковой дробилки (патент на изобретение № 2614990 РФ), позволяющая проектировать новые и модернизировать существующие дробилки для получения готового продукта требуемого качества с меньшими энергозатратами и себестоимостью.

3. Применение предложенной конструкции молотковой дробилки позволяет повысить энергетическую эффективности на 14% по сравнению с зернодробилкой ДКР-0,9.

Методология и методы исследования.

Теоретические исследования выполнены с использованием известных положений законов теоретической механики, общих положений теории трения и деформирования упругих материалов, дифференциального и интегрального исчисления. Единицы измерения использованы в соответствии с международной системой СИ. При выполнении экспериментальной части использованы стандартные и частные методики, математическая статистика и теория планирования эксперимента. Полученные результаты обрабатывались с использованием пакета программ на ЭВМ: Microsoft Offce, Statgrafics Plus 5.1, Компас^ LT V12, CorelDRAW Graphics и др.

Положения, выносимые на защиту:

1. Конструктивная схема молотковой дробилки зерна с кольцевыми рифлеными деками в дробильной камере.

2. Аналитические зависимости и математические модели процесса измельчения зерна, позволяющие определить оптимальные значения параметров рабочих органов и режимов работы дробилки.

3. Технико-экономическая и энергетическая эффективность использования молотковой дробилки.

Достоверность основных положений работы подтверждена сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, проведением экспериментальных исследований с учетом существующих ГОСТов и ОСТов на высоком методическом и научно-техническом уровне с применением современных технических средств измерения и вычислительной техники. Результаты исследований прошли широкую апробацию в печати и научно-практических конференциях.

Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, согласуются с результатами, опубликованными в независимых источниках по тематике исследования, прошли апробацию в печати, на научно-практических конференциях и используются на практике.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются предприятием ООО «Доза-Агро» г. Нижний Новгород при освоении серийного выпуска дробилок.

Проведены производственные испытания и внедрение опытного образца в ООО «СХП «Пунгино» Верхошижемского района Кировской области.

Документы, подтверждающие внедрение результатов выполненных исследований, приведены в приложении Д.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы доложены на: IX, X и XI Международных научно-практических конференциях «Наука-Технология-Ресурсосбережение» Вятской ГСХА (Киров, 2016-2018 гг.); XVI Международной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Знания молодых: наука, практика и инновации» (Киров, 2016 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние прикладной науки в области механизации и энергетики» (Чебоксары, 2016 г.);

VII Областном инновационном конвенте (Киров, 2017 г.); Международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса «Современное состояние, проблемы и перспективы развития механизации и технического сервиса агропромышленного комплекса» (Казань, 2018 г.), XIV Международном научно-практическом семинаре «Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции» (Орел, 2018 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 13 работах, в том числе 2 опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение РФ № 2614990 «Молотковая дробилка», подана заявка на полезную модель №2017147099 «Дробилка».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста и содержит 75 рисунков, 21 таблицу, список литературы из 119 наименований, в том числе 7 на иностранных языках и 5 приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Зоотехнические требования к качеству измельчения зерна

Зерновой корм, подготавливаемый для скармливания сельскохозяйственным животным, должен отвечать зоотехническим требованиям, изложенных в технических условиях соответствующих стандартов [22, 23, 24, 26, 27]. Эффективность использования кормов напрямую зависит от их соответствия по физико-механическим свойствам и содержанию питательных веществ [58].

Для приготовления комбикормов в основном используются концентрированные корма (зернофуражные злаковые, бобовые культуры, жмых), содержащие большое количество питательных и биологически активных веществ. Они в свою очередь подвергаются механической обработке - измельчению. Благодаря которому существенно повышается поедаемость, значительно увеличивается площадь соприкосновения размолотого зерна с желудочным соком, питательные вещества становятся доступнее, что способствует более полному использованию концентрированного корма.

Зерно измельчают до дерти или муки. Степень измельчения зерна определяется видом и возрастом животных, для которых готовится комбикорм [34]. Согласно стандартам на комбикорма различают три степени измельчения, которые характеризуются средневзвешенными размерами частиц (модулем помола): мелкая (с величиной частиц от 0,2 до 1,0 мм), средняя (от 1,0 до 1,8 мм) и крупная (от 1,8 до 2,6 мм). В соответствии с зоотехническими требованиями к приготовленному зерновому корму оптимальными размерами частиц являются: для крупного рогатого скота - не выше 3 мм, для поросят-сосунов - 0,5...0,8 мм, поросят-отъемышей - 0,9...1,1 мм, свиней беконного откорма - 1,2...1,6 мм, для птицы - до 1 мм, если кормление производят влажными мешанками и 2.3 мм - при сухом кормлении [7, 34, 35].

В действующей нормативно-технической документации используются следующие основные показатели, характеризующие качество измельчения

зернового сырья: массовая доля целых зерен, массовая доля остатка на ситах с диаметром отверстий 5 и 3 мм, однородность дерти. Количественные значения вышеуказанных показателей для разных групп сельскохозяйственных животных установлены ГОСТ 9268-90 (для крупного рогатого скота) [26], ГОСТ 21055-96 (для беконного откорма свиней) [24], ГОСТ Р51550-2000 [22] и ГОСТ Р52255-2004 (для свиней), ГОСТ 10199-81 (для овец) [27], ГОСТ 18221-99 (для сельскохозяйственной птицы) [23]. Требования, предъявляемые этими стандартами по качеству измельчения, приведены в приложении Б.

Однако следует отметить, что переизмельчение концентрированных кормов до состояния пыли также снижает эффективность их использования. Пылевидная фракция плохо смачивается пищеварительными соками, образуя трудно перевариваемые комочки [19, 48], а также при вдыхании с воздухом приводит к развитию лёгочных заболеваний животных. Содержание пылевидной фракции (менее 0,25 мм) в измельченном продукте должно быть как можно меньше. Так, скармливание животным переизмельчённого корма приводит к снижению приростов до 15% и отрицательно влияет на процесс пищеварения, вследствие проглатывания животными корма без пережевывания. Таким образом, одно из основных требований к комбикормам - равномерность помола основного компонента смеси [19].

Концентрированные корма, подлежащие длительному хранению, должны иметь влажность не превышающую 15... 17% [47, 58, 61, 92].

Кроме того, корм не должен содержать в себе вредных примесей. С этой целью его очищают от металломагнитных загрязнений посредствам магнитных сепараторов, а от минеральных, органических примесей, семян сорных растений и земли - на зерноочистительных машинах. Наличие этих примесей в количествах, превышающих установленные нормы, не только ухудшает качество комбикормов, но и может быть причиной заболевания животных. Плохо очищенное сырье нарушает работу машин и оборудования цехов, пыль, кусочки почвы или солома задерживают выход продуктов из бункеров, а металлические предметы, попавшие в дробильную камеру, выводят из рабочего состояния молотки и решета

дробилок, лопасти вентиляторов, при этом возникающие искры могут стать источником пожара или взрыва [32, 94].

Содержание металломагнитных примесей размером до 2 мм с неострыми краями допускается на 1 кг корма не более: 10 мг - для поросят-отъемышей [22]; 15 мг - для выращивания и откорма крупного рогатого скота в животноводческих комплексах [26]; 20 мг - для цыплят, молодняка кур и бройлеров [23]; 25 мг -ремонтного молодняка свиней в возрасте от четырех до восьми месяцев [22]; 30 мг - для кур-несушек и свиней [22, 23]. Наличие металломагнитных частиц свыше 2 мм и с острыми краями не допускается [22, 23, 24, 26, 27].

Таким образом, качество получаемого корма зависит не только от физико-механических свойств и содержания питательных веществ в измельчаемом сырье, но и от ряда подготовительных операций: хранения, транспортирования, смешивания и измельчения.

1.2 Анализ конструкций дробилок фуражного зерна

Дробилки молоткового типа являются универсальными измельчающими машинами, так как на них можно размалывать любые компоненты, использующиеся для приготовления комбикормов.

Типичная молотковая дробилка (рисунок 1.1) содержит корпус 5 с загрузочной 6 и выгрузной 8 горловинами, молотковый ротор 2 с рабочими элементами в виде молотков 3, деки 7 и сепарирующую поверхность 4, которая в большинстве случаев выполнена в виде перфорированного решета.

Конструктивно-технологические схемы молотковых дробилок наиболее полно соответствуют требованиям, предъявляемым к дробильным машинам [25]: свободная разгрузка материала, защита от поломок при попадании посторонних предметов, не поддающихся измельчению, простая регулировка крупности готового продукта [12, 45].

Рисунок 1.1 - Общая схема молотковой дробилки: 1 - вал; 2 - молотковый ротор; 3 - молоток; 4 - решето; 5 - корпус; 6 - загрузочная горловина; 7 - дека; 8 - выгрузная горловина

Молотковые дробилки просты по конструктивному исполнению, надёжны при эксплуатации, компактны, универсальны ввиду переработки кормов с различными физико-механическими свойствами, высокие скорости рабочих органов позволяют осуществлять прямое соединение вала ротора с электродвигателем.

Все эти преимущества (таблица 1.1) обусловили возможность широкого применения молотковых дробилок во всех отраслях, а в технологии измельчения фуражного зерна они являются основными машинами. Дробилки, применяющиеся в комбикормовой промышленности, подразделяются на группы по различным признакам.

Для молотковых дробилок характерны большой расход электроэнергии, большая доля пылевидных фракций и быстрый износ деталей дробилки (молотков, решет, дек). К недостаткам, присущим молотковым дробилкам открытого типа, относятся: получение неоднородного гранулометрического состава готового продукта, т.е. наличие частиц разного размера (может присутствовать как пылевидная фракция, так и целые зерна) [60].

Таблица 1.1 - Преимущества и недостатки молотковых дробилок

Преимущества Недостатки

Простота конструкции Значительный износ рабочих органов

Простота и надежность в использовании Сложность монтажа (балансировки ротора)

Компактность Относительно высокая энергоёмкость процесса измельчения

Высокая производительность (на единицу веса машины) Неравномерность гранулометрического состава получаемого продукта

Высокая степень измельчения Повышенное содержание переизмельченной и пылевидной фракций

Технологический процесс измельчения осуществляется следующим образом. Измельчаемый материал, попадая в дробильную камеру, вовлекается в круговое движение молотковым ротором. От первичных ударов молотков зерно отбрасывается на периферию, но окончательно не разрушается. Измельчение материала происходит путем многократного ударно-истирающего воздействия молотков по непрерывно движущемуся воздушно-продуктовому слою. Кроме молотков, разрушающее воздействие на зерно оказывают и пассивные рабочие органы - деки и решето, которые работают как резцы [81, 117].

На рисунке 1.2 представлены четыре основные конструкции молотковых дробилок: открытого типа, закрытого типа, конструкция с решетом, полностью охватывающим ротор и дробилка разбрасывающего типа.

Дробилка открытого типа (рисунок 1.2а) - материал не совершает оборот в дробильной камере и измельчается только за счет прямого удара, при этом отсутствуют решета.

Дробилка закрытого типа (рисунок 1.26) - материал циркулирует в камере, есть деки и решета, позволяющие регулировать степень измельчения. Пропускная способность их ограничена сепарирующей поверхностью решета, вследствие этого, готовый продукт содержит большой процент пылевидной фракции.

б

о

<1

_<

<

■А

Рисунок 1.2 - Основные схемы молотковых дробилок: ¿/-открытого типа; б - закрытого типа; в - с охватывающим решетом; г - разбрасывающего типа

На рисунке 1.2в представлена схема молотковой дробилки, которая содержит дробильную камеру, состоящую из ротора с молотками и решета, выполненного в виде охватывающего кольца. Данная дробилка относится к дробилкам закрытого типа.

Молотковая дробилка (рисунок 1.2г) имеет следующий принцип действия: молотки ротора разгоняют и увлекают измельчаемый материал во вращательное движение, сообщая им дополнительную энергию для обрушивания о деки. После удара о деки материал возвращается в рабочую зону, дробится здесь до определенного размера, после чего удаляется. Решёта расположены как по периферии дробильной камеры, так и в торцевых поверхностях, что позволяет ускорить эвакуацию измельчённого продукта, не допуская его переизмельчения.

В результате обзора научно-технической и патентной литературы были выделены следующие основные направления развития конструкций молотковых дробилок.

На рисунке 1.3а представлена молотковая дробилка для измельчения зерновых кормов. Данное решение позволяет уменьшить износ решета и повысить качество получаемых кормов. Это достигается благодаря тому, что решета установлены в виде колец с торцов дробильной камеры, а дека расположена на периферии дробильного ротора.

в

Рисунок 1.3 - Схемы дробилок: а - дробилка по патенту №94167, б - дробилка по патенту №2519882, в - дробилка по патенту №2407591, г - дробилка по патенту № 2166368

На рисунке 1.36 изображена дробилка для измельчения зерновых материалов [79]. Дробилка содержит загрузочный бункер, выгрузочную горловину, молотковый барабан, цилиндрический корпус, внутри которого установлены рифленые деки. В дробилке обеспечивается повышение качества

измельчения за счет увеличения времени пребывания зерна в воздушно-продуктовом слое. Указанный технический результат достигается тем, что в деках сделаны пазы, перпендикулярные рифлям, а рифли имеют угол между гранями 95-105°, при этом передняя грань наклонена к радиусу под углом 30-35°.

Дробилка зерна (рисунок 1.3в) содержит корпус дробилки с загрузочным бункером, дробильную камеру, окно загрузки исходного материала с поворотными заслонками. Внутри загрузочной магистрали дробилки зерна согласно техническому решению установлен делитель, состоящий из трех направляющих желобов криволинейной формы, расположенных на равных расстояниях друг от друга. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса измельчения за счет улучшения условий ударного воздействия рабочих органов дробилки - молотков на исходный материал.

Процесс измельчения в две стадии позволяет организовать конструкция дробилки, представленная на рисунке 1.3г. Снижение энергоемкости процесса обеспечивается за счет промежуточного отсеивания готового продукта после первой ступени измельчения. Принцип работы дробилки заключается в следующем. В процессе измельчения зерна на первой ступени готовый продукт выделяется из дробильной камеры через верхнюю жалюзийную поверхность в внутренний корпус дробилки. Недоизмельченный до требуемого размера частицы по конусообразной скатной поверхности выбрасываются воздушным потоком на вторую ступень измельчения. Выход готового продукта осуществляется через верхний и нижний сепараторы второй ступени измельчения.

Следует отметить конструкцию дробилки [9] с колосниковой решеткой, конструктивно-технологическая схема которой представлена на рисунке 1.4. Особенность дробилки в том, что регулировочное устройство, обеспечивающее поворачивание колосников, позволяет бесступенчато изменять степень измельчения. Результаты исследований по данному техническому решению представлены в работе В.С. Халтурина [106].

Совместно проведенные испытания с Кировской МИС выявили, что использование сепарирующей поверхности дробилки в виде колосниковой секции

позволяет снизить удельные энергозатраты на получение готового продукта по сравнению с базовым вариантом конструкции. При этом получаемая дерть зерновых культур, относящаяся к среднему помолу, соответствует зоотребованиям для следующих групп животных: КРС, хряков, свиноматок, взрослых овец и птицы.

Рисунок 1.4 - Конструктивно-технологическая схема дробилки с колосниковой решеткой: 1 - корпус; 2 - дробильная камера; 3 - молотковый ротор; 4 - колосниковая решетка; 5 - дека; 6 - рама; 7 - шнек выгрузной; 8 - бункер загрузочный; 9 - фильтр для сброса избыточного давления

Промышленностью выпускаются безрешётные молотковые дробилки ДБ-5 и ДКМ-5. Они унифицированы между собой по основным рабочим органам [4, 68]. Рабочий процесс протекает следующим образом.

Зерно подается в приемный бункер 2 (рисунок 1.5) загрузочным шнеком 1. Перед попаданием в дробильную камеру 4 зерно очищается от металломагнитных примесей посредством магнитного сепаратора 3 и после чего попадает в дробильную камеру 4. Измельчение происходит в результате воздействия вращающегося ротора 6 с молотками 5 на зерно. При ударном воздействии шарнирно-закрепленных на роторе молотков 5 и дек 7 зерно измельчается и

удаляется из дробильной камеры. Готовый продукт транспортируется из дробильной камеры на выгрузной шнек 8. Прошедшее через сепаратор зерно выбрасывается в выгрузной патрубок 8, а недоизмельчённая фракция поступают обратно в дробильную камеру.

Рисунок 1.5 - Молотковая дробилка ДКМ-5: 1 - загрузочный шнек; 2 - приемный бункер; 3 - магнитный сепаратор; 4 - дробильная камера; 5 - молоток; 6 - ротор; 7 - дека; 8 - выгрузной патрубок

Дробилка КД-2-01 (старая маркировка КДУ-2) предназначена в основном для измельчения всех видов зерновых материалов, а также грубых и сочных кормов [4, 61, 101]. В советское время КДУ-2 была одной из самых распространенных молотковых дробилок, которая использовалась в кормопроизводстве животноводческих хозяйств всех зон.

Измельчаемый материал из загрузочного бункера 1 (рисунок 1.6) попадает в дробильную камеру 2, где подвергается процессу измельчения посредством молотков 3, решет 5, а также дек 4. Готовый продукт через отверстия в решете 5 и посредством вентилятора 6 удаляется в циклон 7, где происходит его отделение от воздуха. Через шлюзовой затвор 8 готовый продукт выгружается в транспортное средство.

Рисунок 1.6 - Технологическая схема кормодробилки КД-2-01: 1 - загрузочный бункер; 2 - дробильная камера; 3 - молоток; 4 - дека; 5 - решето; 6 - вентилятор; 7 - циклон; 8 - шлюзовой затвор

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лопатин Леонид Александрович, 2019 год

АКТ -

производственных испытаний и внедрения

в ООО «СХП «Пунгино» д. Пунгино Верхошижемского района Кировской области результатов научно-исследовательской работы кафедры эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка ФГБОУ ВО Вятской ГСХА.

Комиссия в составе главного инженера ООО «СХП «Пунгино» Сметанина Ю.А., бригадира по животноводству Решетниковой A.M., а также представителя ФГБОУ ВО Вятской ГСХА аспиранта Лопатина Л.А. настоящим актом подтверждает, что в период 28.05.2018 по 15.06.2018 на животноводческом комплексе проведено испытание молотковой дробилки, содержащей в качестве рабочих органов кольцевые рифленые деки (патент на изобретение № 2614990 РФ), предназначенной для измельчения зерна и других сыпучих материалов.

В присутствии комиссии на экспериментальной установке было произведено измельчение исходного материала, имеющего следующие параметры: культура - ячмень, зерновые примеси - 3%, влажность - 13,5%.

По результатам производственных испытаний установлено, что дробилка на сменных решетах обеспечивает:

при диаметре отверстий 3 мм производительность - до 765 кг/ч, средневзвешенный размер готового продукта - 0,95 мм, содержание пылевидной фракции - 4,8%, целые зерна отсутствуют;

при диаметре отверстий 4 мм производительность - до 1160 кг/ч, средневзвешенный размер готового продукта - 1,36 мм, содержание пылевидной фракции - 3,1%, количество целых зерен до 0,85%.

Удельные энергозатраты с учетом степени измельчения -1,72 кВт'ч/т-ед,ст.изм.

Комиссия пришла к выводу, что дробилка обеспечивает получение готового продукта в соответствии с зоотехническими требованиями для всех групп животных и может быть использована для приготовления зернового корма как самостоятельная машина, так и в составе малогабаритного комбикормового агрегата.

Члены комиссии:

Главный инженер

Ю.А. Сметанин

Бригадир по животноводству Аспирант

A.M. Решетникова Л.А. Лопатин