Повышение эффективности работы ударно-центробежного измельчителя фуражного зерна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Абалихин, Антон Михайлович

• Абалихин, Антон Михайлович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Абалихин, Антон Михайлович

РЕФЕРАТ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор технологий приготовления комбикормов.

1.2 Анализ конструкций ударно-центробежных измельчителей.

1.3 Анализ исследований процесса измельчения в ударно-центробежных измельчителях.

1.3.1 Исследование движения частиц измельчаемого материала в ударно-центробежных измельчителях.

1.3.2 Определение рационального числа ударных элементов в ударно-центробежных измельчителях.

1.4 Анализ исследований процесса износа рабочих органов измельчителей ударно-центробежного типа.

1.4.1 Основы теории износа.

1.4.2 Износ рабочих органов ударно-центробежных измельчителей.

1.5 Постановка цели работы и задач исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ УДАРНО-ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕЙ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА.

2.1 Конструктивно-технологическая схема измельчителя ударно-центробежного действия.

2.2 Расчет скоростей и углов вылета измельчаемого материала с поверхности ударного элемента измельчителя.

2.3 Расчет рационального числа отбойных элементов ударно-центробежных измельчителей.

2.4 Расчет рационального числа ударных элементов ударно-центробежных измельчителей.

2.5 Теоретическое исследование взаимодействия измельчаемой ■ частицы с поверхностью ударного элемента.

2.6 Определение износа ударных элементов ударно-центробежных измельчителей.

Выводы.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа исследований.

3.2 Методика экспериментальных исследований.

3.2.1 Описание экспериментальной установки.

3.2.2 Методика оценки качества измельчения.

3.3 Методика определения износа ударных и отбойных элементов.

3.3.1 Методика определения линейного износа ударных элементов. ?■

3.3.2 Методика замера износа ударных и отбойных элементов весовым способом.

3.4 Методика энергетической оценки процесса измельчения.

Выводы.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАРНО-ЦЕНТРОБЕЖНОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1 Исследование процесса измельчения зерновых культур в измельчителе ударно-центробежного действия.

4.2 Исследование износа рабочих органов ударно-центробежного измельчителя.

4.2.1 Исследование износа ударных элементов.

4.2.2 Исследование износа отбойных элементов.

4.2.3 Характерные зоны износа плоских ударных элементов.

4.3 Пути повышения износостойкости и долговечности рабочих органов ударно-центробежных измельчителей.

Выводы.

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА.

5.1 Программа и методика производственной проверки.

5.2 Результаты опытно производственной проверки ударно-центробежных измельчителей фуражного зерна.

5.3 Определение экономической эффективности внедрения измельчителя фуражного зерна в технологию приготовления комбикормов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы ударно-центробежного измельчителя фуражного зерна»

Актуальность темы. Получение прибыли является основной целью при ведении товарного животноводства. Состояние здоровья животного и его воспроизводительная функция в значительной степени определяется полноценностью кормления, а полное раскрытие генетического потенциала по продуктивности возможно исключительно при условии полного и сбалансированного удовлетворения физиологических потребностей в питательных и биологически активных компонентах. Следовательно, одной из основных составляющих интенсификации производства в животноводстве являются качественные корма [1,2].

Но в настоящее время на территории России, в связи с изменением направления экономики сложилась такая ситуация что произошел процесс разукрупнения больших животноводческих предприятий (колхозов, совхозов и.т.д.), а на остатках этих предприятий возникли и начали развиваться небольшие хозяйства различных форм собственности. Исчезла и налаженная система централизованного обеспечения сельхозпроизводителей концентрированными кормами. Решение этой проблемы возможно двумя путями. В нашей стране из общего количества расходуемого на кормовые цели фуражного зерна около половины проходит переработку в полноценные комбикорма и кормовые смеси. Итак - первый путь это закупка готового комбикорма на предприятиях по их изготовлению, либо у дистрибьюторов, но это не всегда экономически выгодно для хозяйства, в связи с дороговизной продукта. Второй путь - более дешевый, заключается в приготовлении концентратов в самих хозяйствах из собственного и частично приобретенного сырья. Даже такие примитивные концентрированные корма обладают высоким содержанием энергии и переваримого протеина и охотно поедаются животными. Измельчение зернового сырья, как правило, производят до кондиции соответствующей зоотехническим требованиям в зависимости от вида назначения и половозрастной группы животных [3 — 6].

Механизация приготовления кормов предусматривает поточную организацию производства, когда корма, поступающие на обработку, проходят ряд взаимосвязанных операций. Главная задача производства комбикормов — получение продукции высокого качества, что в свою очередь требует точного соблюдения всех этапов технологии, внедрения автоматизации управления работой машин и контроля качества готового продукта. Организация производства должна обеспечивать минимальную продолжительность технологического цикла, полную механизацию и поточность процесса, своевременный контроль качества на основных участках линии, бесперебойность работы, эффективное использование технологического и энергетического оборудования и др.

Измельчение является одним из наиболее энергоемких процессов и потребляет до 70% электроэнергии, затрачиваемой на весь технологический процесс. Для измельчения фуражного зерна в основном применяют молотковые дробилки. К достоинствам дробилок данного типа можно отнести быстрое извлечение готового продукта из дробильной камеры, легкую замену изнашивающихся деталей (молотки, решета, деки), механизированную загрузку и выгрузку материала. Недостатками является то, что при тонком измельчении эти дробилки дают до 30% пылевидной фракции, а при грубом - до 20% недоизмельченной фракции. Наличие мелких частиц в корме приводит к тому, что, попадая, например, в рубец крупного рогатого скота он проходит транзитом не перевариваясь равно как не перевариваются и излишне крупные частицы. Кроме того, переизмельчение приводит к повышению энергоемкости рабочего процесса до 15 кВт-ч/т. Поэтому поиск наиболее эффективных способов измельчения, а так же совершенствование конструкций измельчающих машин и разработка новых, является весьма актуальной задачей.

Совершенно иной, чем у молотковых дробилок принцип работы заложен в основу ударно-центробежных измельчителей, в которых частице измельчаемого материала придается движение в центробежном поле с последующим ударом о движущуюся или неподвижную преграду.

По сравнению с молотковыми дробилками ударно-центробежные измельчители обладают относительно низкими показателями энергоемкости измельчения и металлоемкости конструкции, меньшими уровнями вибрации и шума. Указанные измельчители получили широкое распространение в ряде отраслей промышленности, таких как химиическая, строительная и др. Однако, из-за малой изученности процесса измельчения зерновых материалов в ударно-центробежных измельчителях, они практически не используются в сельском хозяйстве.

Особенностью процесса измельчения дисперсных материалов является интенсивный износ рабочих органов измельчителей, что снижает эффективность работы машин и приводит к дополнительным затратам на изготовление и замену рабочих органов. Следовательно, увеличение ресурса рабочих органов при измельчении фуражного зерна так же является одной из актуальных задач.

Диссертационная работа выполнена в рамках межведомственной координационной программы на 2006 - 2010 годы «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» (распоряжение РАСХН № 22-16 от 17.06.02 г.), и в соответствии с приказом Министерства сельского хозяйства Российской Федерации № 342 от 25.06.07 г. «Концепция развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025 года».

Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса измельчения фуражного зерна за счет использования усовершенствованного ударно-центробежного измельчителя с выявлением режимов его работы, обеспечивающего снижение энергоемкости процесса и износа рабочих органов.

Объект исследований: технологические процессы измельчения фуражного зерна и износа рабочих органов в ударно-центробежном измельчителе.

Предмет исследований: закономерности, характеризующие процессы измельчения фуражного зерна и износа рабочих органов ударно-центробежного измельчителя.

Научную новизну составляют:

- полученные математические зависимости, позволяющие расчетным путем определить рациональное число ударных и отбойных элементов измельчителя;

- разработанные математические модели процессов измельчения фуражного зерна и износа рабочих элементов измельчителя ударно-центробежного типа;

- выявленные характерные зоны изнашивания ударных элементов измельчителя и выработанные меры по увеличению срока их службы и, соответственно, по снижению энергоемкости процесса измельчения;

- конструктивно-технологическая схема измельчителя ударно-центробежного типа, подтвержденная патентами РФ на полезную модель №66229, №74581.

Практическая ценность и реализация работы:

Разработанный измельчитель ударно-центробежного действия позволяет эффективнее проводить процесс измельчения фуражного зерна, снизить затраты энергии и увеличить ресурс рабочих органов.

Производственные образцы измельчителей внедрены в технологии получения комбикормов ЗАО ПО «Русь», СПК «Михеевский», ГУП ОПХ «Васильевское» Ивановской области.

Защищаемые положения:

1. Конструктивно-технологическая схема измельчителя ударно-центробежного типа.

2. Теоретическое обоснование конструктивных параметров и технологических режимов ударно-центробежного измельчителя.

3. Математическая модель процесса измельчения фуражного зерна.

4. Математическая модель процесса износа рабочих органов измельчителей ударно-центробежного типа.

5. Результаты проверки предложенного измельчителя в лабораторных и производственных условиях.

Автор выражает благодарность и глубокую признательность руководителю доктору технических наук, профессору Баусову A.M. и всем сотрудникам факультета механизации Ивановской ГСХА им. ак. Д.К. Беляева за содействие в выполнении данной работы.