Разработка и обоснование основных параметров центробежного дискового измельчителя фуражного зерна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Фёдоров, Виктор Александрович

• Фёдоров, Виктор Александрович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фёдоров, Виктор Александрович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Анализ качества измельчения семян зерновых культур.

1.2. Анализ способов измельчения семян зерновых культур.

1.3. Классификация машин и способы воздействия их рабочих органов на измельчаемый материал.

1.4. Обзор и анализ существующих машин для измельчения фуражного зерна.

1.5. Анализ основных факторов, влияющих на технологические показатели измельчителей дисково-центробежного типа.

1.6. Выводы по главе, цель и задачи исследования.

Глава 2. Теоретическое исследование рабочего процесса центробежного дискового измельчителя фуражного зерна.

2.1. Задачи теоретических исследований и определение исходных данных 39 к составлению математической модели измельчения в центробежном дисковом измельчителе фуражного зерна.

2.2. Обоснование кинематических, конструктивных и технологических параметров центробежного дискового измельчителя фуражного зерна.

2.2.1. Технологические свойства измельчаемых культур.

2.2.2. Анализ видов резания, обеспечивающих процесс измельчения.

2.2.3. Анализ силового взаимодействия лезвия с измельчаемым кормом

2.2.4. Анализ противорежущих подпоров и их классификация.

2.2.5. Анализ угла скольжения ножа при процессе резания измельчаемого материала.

2.2.6. Анализ влияния эксцентриситета и угла защемления на конструктивные параметры дисково-ножевого измельчителя.

2.2.7. Анализ угла защемления материала.

2.3. Процесс движения зерна между диском ротора и диском статора в центробежном измельчителе.

2.4. Угол заточки ножа и противорежущей пластины и его влияние на энергоемкость процесса измельчения

2.5. Анализ пропускной способности центробежных роторов.

2.6. Определение числа ножей в центробежно-дисковом измельчителе фуражного зерна.

2.7. Анализ формы поперечного сечения перерезаемого слоя

2.8.Анализ влияния скорости резания на энергетические показатели работы измельчителя.

2.9 Анализ размера выходной щели на энергетические показатели.

2.10. Определение производительности ЦДИФЗ с вертикальной осью вращения.

2.11. Выводы по главе.

Глава 3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Общая методика экспериментальных исследований.

3.2. Методика определения параметров процесса резания зерен злаковых культур резцом на противорежущей пластине при статическом нагружении.

3.2.1. Методика определения угла защемления зерна между ножом и противорежущей пластиной при статическом нагружении

3.2.2. Методика исследования процесса резания зерна при статическом нагружении и методика проведения опытов.

3.2.3. Прибор для изучения механических свойств зерна при статическом нагружении и методика проведения опытов .;.

3.3. Экспериментальная установка по измельчению зерна, лабораторное оборудование, измерительные приборы и аппаратура.

3.4. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.4.1. Методика определения влажности измельчаемого зернового материала.

3.4.2. Методика определения частоты вращения органов измельчения.

3.4.3. Методика определения гранулометрического состава измельченного зернового материала.

3.4.4. Методика определения расходуемой мощности при измельчении фуражного зерна.

3.4.5. Методика определения производительности экспериментальной установки.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Анализ физико-механических свойств семян исследуемых зерновых культур.

4.2 Влияние конструктивных параметров ножа на усилие резания одиночного зерна.

4.2.1. Влияние геометрических параметров ножа на усилие резания при статическом резании одиночного зерна.

4.2.2. Влияние влажности испытуемых культур на статическое усилие перерезания зерна.

4.3. Влияние кинематических, конструктивных и технологических параметров измельчителя на качество помола.

4.3.1. Влияние зазора между диском ротора и диском статора на производительность измельчителя, модуль помола и энергетические показатели.

4.3.2. Влияние количества противорежущих пластин на качество помола, производительность и энергоемкость приготовления дерти в центробежно-дисковом измельчителе фуражного зерна

4.3.3. Влияние влажности измельчаемой культуры на гранулометрический состав ячменной дерти.

4.3.4. Влияние скорости резания на модуль помола, производительность и энергоемкость приготовления дерти центробежно-дисковым измельчителем фуражного зерна.

4.3.5. Влияние выравненное™ зерна на модуль помола, производительность и энергоемкость приготовления дерти на центробежно-дисковом измельчителе фуражного зерна.

4.4. Выводы по главе.

Глава 5. Производственные испытания. Методика расчета и экономическая эффективность центробежно-дискового измельчителя фуражного зерна (ЦДИФЗ).

5.1. Результаты производственных испытаний

5.2. Определение экономической эффективности использования центробежно-дискового измельчителя фуражного зерна в сельскохозяйственном производстве.

5.3. Определение основных технико-экономических показателей измельчителя

5.4. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование основных параметров центробежного дискового измельчителя фуражного зерна»

В организации полноценного кормления животных важное значение имеет рациональное использование концентрированных кормов. При скармливании зерна без предварительной подготовки эффективность его использования снижается на Ю.20%[17, 42, 70, 72, 99, 113, 119, 139].

Основным способом подготовки зерновых кормов к скармливанию является измельчение. При размоле, дроблении, плющении разрушается твердая оболочка, повышается доступность питательных веществ действию пищеварительных соков, перевариваемость ускоряется, сокращается расход кормов на единицу продукции. Среднесуточный привес живой массы повышается на 25.28 % [70]. Измельчение зерновых кормов необходимо выполнять до требуемого среднего размера в зависимости от возраста и вида животного в соответствии с требованиями ГОСТ [116, 117, 139].

В зависимости от степени измельчения, расходуется от 40 до 90 МДж (12.25 кВт-ч/т) [115].

В настоящее время основными машинами, применяемыми в сельскохозяйственном производстве для измельчения фуражного зерна, являются молотковые дробилки [70], имеющие ряд существенных недостатков. Это большие удельные затраты энергии на измельчение (12.25 кВт-ч/т); значительная удельная металлоемкость конструкции при малой производительности; неравномерный гранулометрический состав получаемого продукта с большим содержанием пылевой фракции до 25 % и содержанием целых зерен в готовой дерти более 1%[132].

Централизованное производство кормов не только в 1,5.2 раза увеличивает цену корма, но и породило дополнительные расходы топливо-энергетических ресурсов на транспортировку сырья от потребителя до завода и обратно [60].

Изучение состояния вопроса совершенствования измельчающих машин показало, что в применяемых конструкциях [70] не используется в чистом виде 6 такой способ измельчения, как способ скалывания и срез, являющийся менее энергоемким [107, 113, 132].

Так, за последние годы цены на машины, поставляемые сельскому хозяйству, повысились в 20.300 раз, а на продукцию животноводства - лишь в 10.20 раз [122]. Из-за тяжелого финансового состояния хозяйства не могут приобретать необходимую технику, закрываются заводы сельхозмашиностроения, не имея заказов на ее производство, хотя потребность в них большая.

Таким образом, разработка конструктивно-технологической системы измельчителя с включением вопросов по совершенствованию рабочих органов центробежно-дискового измельчителя фуражного зерна позволит получить продукт заранее заданной крупности (модуля помола), повышению производительности, снижению энергоемкости и материалоемкости производства продукции на 35.50 %, создать фермерский вариант, что является актуальным в данных условиях.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Фёдоров, Виктор Александрович

Выводы и предложения по диссертации

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1.Анализ физико-механических свойств зернового материала и способов измельчения дал возможность предположить, что резание и скалывание являются менее энергоемкими в сравнении с промышленно выпускаемыми измельчителями ударного действия, работающими по принципу дробления и плющения.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена скорость V = 25,2 м/с измельчения зерновых культур с целью создания корма соответствующего ГОСТам и ОСТам для различных видов животных.

3.Угол защемления зернового материала соответствует / = 2 <рт/п (15.40°).

4.Изменение эксцентриситета е дает возможность обеспечить начало резания зерна на минимальных радиусах диска ротора и уменьшить габаритные размеры создаваемой конструкции.

5.Угол заточки ножа и противорежущей пластины должен быть 65.75° с целью увеличения срока службы и минимизации усилия резания измельчаемых культур.

6.Теоретически доказано и экспериментально подтверждено влияние гранулометрического размера измельчаемого зерна и влияние его на энергозатраты приготовления дерти, чем крупнее зерно, тем меньше энергии требуется на его разрушение.

7.Зазор между диском ротора и плоскостью статора должен быть меньше минимального размера измельчаемой культуры, чтобы исключить проникновения в дерть целых зерен.

8. Приведенная новая технологическая схема измельчителя зерна, в которой измельчающая камера, совмещенная с сепаратором, позволила уменьшить размеры созданной конструкции.

9.Разработанная конструкция ЦДИФЗ дает возможность получить более однородный (до 90 %) гранулометрический состав создаваемого продукта по сравнению с молотковым, что дает возможность применять его эффективно не только для определенного вида животных, но и для разных возрастных групп.

10. Пылевидная фракция составляет « 5 %. Это меньше, чем в молотковых дробилках в 5.6 раз.

11. Целые зерна в созданном продукте отсутствуют при измельчении любой зерновой культуры.

12. Процесс измельчения зерновых культур на данном устройстве возможен при влажности 8.25 %.

13. Выявлены зависимости производительности, модуля помола, удельного расхода энергии от конструктивных и кинематических параметров центро-бежно-дискового измельчителя фуражного зерна (0,1. 1,2 т/ч; 0,6. .2,5 мм; 7,0.3,0 кВт ч/т). При зазоре между диском ротора и плоскостью статора соответствующему 0,7.2,0 мм.

14. В результате экспериментальных исследований и производственных проверок определены основные оптимальные параметры центробежно-дискового измельчителя фуражного зерна:

- производительность измельчителя 0,3. 1,2 т

- модуль помола (регулируемый) 0,6. .2,5 мм

- удельная энергоемкость 7,0. .3,00 кВт ч/т

- скорость измельчения « 25 м/с

- зазор между плоскостью ротора и плоскостью статора 0,7.2,0 мм

- эксцентриситет / диаметр ротора 30 / 370 мм / мм.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Фёдоров, Виктор Александрович, 2000 год

1. ' А. с. № 1733084 A1.(СССР). Дезинтегратор для зерна. (Леонтьев П.И., Ко-силов А.Н, Сергеев Н.С. и Косилов Н.И). Опубл. в Б.И. № 18 от 15.05.92.

2. А. с. № 1651943 AI (СССР). Дезинтегратор для зерна. (Аббасов 3.3., Леонтьев П.И., Косилов А.Н, Сергеев Н.С.). Опубл. в Б.И. № 20 от 30.05.91.

3. А. с. № 1648553 А2 (СССР). Устройство для измельчения зерна. (Леонтьев П.И., Сергеев Н.С. и Аристов С.А.). Опубл. в Б.И. № 18 от 15.05.91.

4. А. с. № 997800 (СССР). Ножевая мельница. (Щербаков И.Ф., Баронский Ю.Я., Голиков В.Н., Поляков В.В.). Опубл. в Б.И. № 7 от 23.02.83.

5. А. с. № 1183172 А (СССР) Дисковая мельница. (Тер-Азарьев И.А., Бурну-сузян С.А. и Енгибарян Б.Б.). Опубл. в Б.И. № 37 от 07.10.85.

6. А. с. №1634315 AI. (СССР) Устройство для измельчения. (Ульяницкий В.Н., Алтухов В.Н. и Левченко В.Н.). -Опубл. в Б.И. № 10 от 15.03.91.

7. А. с. № 1544479 AI (СССР). Мельница. (Галич В.А., Шухнин Л.Н., Алтухов В.Н. и Чуриков А.Ю.). Опубл. в Б.И. № 7 от 23.02.90.

8. А. с. № 1366204 AI (СССР). Дисковая мельница. (Цимбалюк Л.М. и Ша-хидзеев В.И.). Опубл. в Б.И. № 2 от 15.01.88.

9. А. с. № 1636041 AI (СССР). Дисковая мельница. (Левченко Э.П., Алтухов В.Н., Борисочкин Э.В.). Опубл. в Б.И. № 11 от 23.03.91.

10. Баркан Я.Г. Органическая химия. М.: Высшая школа. 1973.- 552 с.

11. Батыгина Т.Б. Хлебное зерно. Атлас. Л.: Наука, 1987.- 102 с.

12. Бауман В.А. Роторные дробилки. М.: Машиностроение. 1973.- 272 с.

13. Баумане Г. Эффективная обработка и хранение зерна. М.: В.О. Агро-промиздат, 1991.- 608 с.

14. Белянчиков H.H., Смирнов А.И. Механизация животноводства. М.: Колос. 1983,-360 с.

15. Беркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. М.: Росагропромиздат, 1991.- 205 с.

16. Булатов А.П. Основы животноводства. Курган, 1993.- 271 с.18