MIXER WITH COMBINED working bodies technological parameters Optimization

Abstract


The purpose of the research is the substantiation of continuous mixer with combined working body technological parameters at the lowest energy intensity of concentrated feed (fodder concentrates) and zootechnical requirements mixing respecting the quality of the prepared mixture. The research tasks are setting the functional relationship between technological parameters of preparing mixture and indicators compounding process; identifying optimal or rational values of the mixer technological parameters, which are observed when mixture is the desired quality and lower energy intensity of mixing. Increase of compound feeds economic efficiency using, consists in their cost and improvement of their quality decrease. Farm enterprises seek to use industrial fodder, mixing it with purchased BVD. However not all mixers are capable to prepare mixes of appropriate quality. Essential restriction for using of this or that mixer is its zone of working capacity on observance of zootechnical requirements to quality of mix hashing depending on share of control component as a part of mix according to the recipe. For mixing dry components mixers with bladed working bodies are most effective. Authors developed the mixer for compound feeds of continuous action with the combined working body. Such combined working body consists of loop-like blades and spiral conveyor. The given method results during experimental studies by continuous mixer for substantiation of its technological efficiency zone. Expressions describing the unevenness of the mixture, its energy consumption and stirring, depending on the device performance and controlling the proportion of the component are given. Two-dimensional sections of response surfaces are constructed. Based on graphs mixer parameter analysis s are justified: optimum performance about 8 t/h, the proportion of rational control component of the mixture - not less than 10%.

Full Text

Повышение экономической эффективности использования комбикормов заключается в снижении их стоимости и улучшении их качества. Сельскохозяйственные предприятия стремятся использовать произведенный фураж, перемешивая его с покупными БВД [1]. Однако не все смесители способны приготавливать смеси надлежащего качества. Существенным ограничением на применение того или иного смесителя является его зона работоспособности на соблюдение зоотехнических требований к качеству перемешивания смеси в зависимости от доли контрольного компонента в составе смеси согласно рецепту [3-5]. Цель исследования - обоснование технологических параметров смесителя непрерывного действия с комбинированным рабочим органом по наименьшей энергоемкости приготовления смеси концентрированных кормов (комбикормов-концентратов) при соблюдении зоотехнических требований на качество смеси. Задачи исследований: 1) установить функциональную зависимость между технологическими параметрами приготовления смеси и показателями технологического процесса; 2) выявить оптимальные либо рациональные значения технологических параметров смесителя, обеспечивающих надлежащее качество смеси и наименьшую энергоемкость смесеобразования. Для смешивания сухих компонентов наиболее эффективны смесители с лопастными рабочими органами [6-9]. Авторами разработан смеситель комбикормов непрерывного действия (рис. 1) с комбинированным рабочим органом. Материалы и методы исследований. Смеситель представляет собой горизонтальный кожух 2 с загрузной воронкой 3 и выгрузным лотком 1. Внутри кожуха установлен горизонтальный вал с приводом 5 от электродвигателя через клиноременную передачу. На валу установлен комбинированный рабочий орган 4, который состоит из прутковой П-образной лопастной мешалки, расположенной в районе загрузной воронки 3, и двухзаходного спирально-винтового пруткового конвейера, размещенного в районе цилиндрической части кожуха 2. Компоненты смеси, загружаемые непрерывным потоком в смеситель через загрузную воронку 3, активно перемешиваются внутри кожуха 2 прутковыми лопастями П-образной мешалки в зоне загрузного отверстия. По мере увеличения высоты слоя материала в смесителе в районе загрузной воронки 3, часть материала ссыпается под собственным весом и воздействием лопастной мешалки на спирально-винтовой прутковый конвейер. Конвейер транспортирует материал вдоль кожуха к выгрузному лотку 1 и дополнительно перемешивает его. Рис. 1. Смеситель с комбинированным рабочим органом: 1 - выгрузной лоток; 2 - кожух; 3 - загрузная воронка; 4 - рабочий орган; 5 - привод Интервалы варьирования исследуемых факторов: доля контрольного компонента - от 1,5 до 12%, суммарная производительность дозирующих устройств - от 1,5 до 23,5 кг/с. При этом, использовались ранее обоснованные конструктивно-кинематические параметры смесителя: количество лопастей мешалки - 6 шт.; частота вращения вала - 320 мин-1. Методика опытов предусматривала в качестве контрольного компонента зерна ячменя. Наполнитель: дерти ячменная и пшеничная в пропорции (1:1), насыпной плотностью 710 кг/м3. Количество проб для определения качества смеси - 20 шт. Масса пробы - 100 г. Результаты исследований. В результате обработки результатов экспериментов получено выражение неравномерности смеси (коэффициента вариации содержания контрольного компонента в пробах, рисунок 2), %: n=63,28335 - 33,7012·dk - 20,70799·Q - 2,617092·Q·dk+ +8,903025·Q2/dk+ 1,009618·Q2·dk, (1) где dk - доля контрольного компонента, %; Q - производительность смесителя, кг/с. Коэффициент корреляции R=0,93621. Данные F-тест = 0,91789. С увеличением доли контрольного компонента неравномерность смеси понижается, т.е. качество смеси улучшается. При доле контрольного компонента в составе смеси более 9,5% коэффициент вариации менее 10%, что соответствует зоотехническим требованиям на качество смеси. Лучшие значения показателей соответствуют производительности 2,2 кг/с. В результате расчета и обработки полученных данных получено выражение, описывающее энергоемкость смесеобразования (рис. 3), Дж/кг: Y=674,5031 - 0,982715·Q·dk - 287,966·Q +49,57906·Q2. (2) Коэффициент корреляции R=0,99243. Данные F-тест = 0,982308. С ростом производительности смесительного агрегата энергоемкость смешения возрастает по зависимости близкой к линейной. Это связано с ростом мощности на привод рабочего органа смесителя. Самая высокая энергоемкость наблюдается при малой производительности смесителя - 1,5 кг/с. Доля контрольного компонента в составе смеси существенного влияния на энергоемкость не оказывает, так как практически не изменяется гранулометрический и физико-механический состав. Видимо влияет лишь изменение плотности смеси при смене доли контрольного компонента. Параметры, обеспечивающие зоотехнические требования, - производительность смесителя 2,2 кг/с при доле контрольного компонента не менее 10%, соответствуют энергоемкости смешения около 300 Дж/кг. а б Рис. 2. Влияние доли контрольного компонента dk (%) и производительности смесителя Q (кг/с) на неравномерность смеси n, %: а - поверхность отклика; б - двумерное сечение поверхности отклика а б Рис. 3. Влияние доли контрольного компонента dk (%) и производительности смесителя Q (кг/с) на энергоемкость смешения Y, Дж/кг: а - поверхность отклика; б - двумерное сечение поверхности отклика Дополнительно рассчитывалась корректированная энергоемкость по формуле Yk=Y/(100-n). (3) В результате расчета и обработки полученных данных получено выражение, описывающее корректированную энергоемкость смесеобразования (рис. 4), Дж/кг: Yk=1017,21-564.5545·Q+3.92468·dk +117,349·Q2 -1,972·Q·dk. (4) Коэффициент корреляции R=0,98596. Данные F-тест=0,969083. а б Рис. 4. Влияние доли контрольного компонента dk (%) и производительности смесителя Q (кг/с) на корректированную энергоемкость смешения Yk, Дж/кг: а - поверхность отклика; б - двумерное сечение поверхности отклика Анализ поверхности отклика данного показателя подтверждает отсутствие влияния доли контрольного компонента на энергоемкость смеси. При производительности более 2,2 кг/с наблюдается стабилизация показателя Yk. Заключение. Таким образом, для предложенного смесителя с количеством П-образных лопастей мешалки равном шести и при частоте ее вращения 320 мин-1 оптимальна производительность смесителя около 8 т/ч. Смеситель работоспособен при доле контрольного компонента не менее 9,5%. Энергоемкость смесеобразования составляет около 300 Дж/кг.

About the authors

V V Konovalov

FSBE HVE Penza STA

Email: konovalov-penza@rambler.ru
440014, Penza region, Penza, Botanicheskaya, 30 str
dr. of techn. sciences, prof. of the department «Animal husbandry mechanization» department

V P Teryushkov

FSBE HVE Penza SAA

Email: tvp141@mail.ru
440014, Penza region, Penza, Botanicheskaya, 30 str
cand. of techn. sciences, associate prof. of the «Operation of Machine and Tractor Park» department

A V Chupshev

FSBE HVE Penza SAA

Email: chupschevav@mail.ru
440014, Penza region, Penza, Botanicheskaya, 30 str
сand. of tech. sciences, senior teacher of the «Operation of Machine and Tractor Park» department

V V Konovalov

FSBE HVE Penza SAA

Email: zenit11-91@mail.ru
440014, Penza region, Penza, Botanicheskaya, 30 str
engineer

References

  1. Сыроватка, В. И. Новые технические решения приготовления комбикормов в хозяйствах / В. И. Сыроватка, Н. В. Обухова, А. С. Комарчук // Кормопроизводство. - 2010. - № 7. - С. 42-45.
  2. Кухарев, О. Н. Результаты исследований барабанного дражиратора / О. Н. Кухарев, И. Н. Сёмов, А. М. Чириков // Нива Поволжья. - 2010. - №1 - С. 54-57.
  3. Коновалов, В. В. Концентрированные корма, обогащенные жиром / В. В. Коновалов, А. А. Курочкин, К. М. Мишин // Сельский механизатор. - 2003. - №1. - С. 18.
  4. Коновалов, В. В. Обоснование расположения распылителей смесительных устройств // Механизация и электрификация с/х. - 2003. - №10. - С. 16-18.
  5. Коновалов, В. В. Обоснование расположения распылителей компонентов в смесительных устройствах. / В.В. Коновалов // Достижения науки и техники АПК. - 2004. - №2. - С. 28-29.
  6. Новиков, В. В. Обоснование параметров лопастной мешалки / В. В. Новиков, С. П. Симченкова, В. И. Курдюмов // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2011. - №2. - С. 104-108.
  7. Коновалов, В. В. Результаты лабораторных исследований смесителя для получения сухих концентратов / В. В. Коновалов, С. В. Гусев, В. П. Терюшков, И. А. Боровиков // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина». - 2007. - №1. - С. 52-54.
  8. Петрова, С. С. Сравнительные исследования смесителя с круглыми и плоскими лопастями / С. С. Петрова, В. П. Терюшков, А. В. Чупшев, М. В. Коновалова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - №3. - С. 121-124.
  9. Коновалов, В. В. Определение давления сухого корма на дно бункера / В. В. Коновалов, К. М. Мишин, А. А. Власов // Механизация и электрификация с/х. - 2000. - №11. - С. 30-31.
  10. Терюшков, В. П. К вопросу влияния высоты слоя корма и диаметра лопасти на перемещение материала / В. П. Терюшков, А. В. Чупшев, В. В. Коновалов // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве с/х продукции - новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства : сб. науч. докл. XVI Международной науч.-практ. конф. - Тамбов : Изд-во Першина Р. В., 2011. - С. 64-67.

Statistics

Views

Abstract - 31

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2014 Konovalov V.V., Teryushkov V.P., Chupshev A.V., Konovalov V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies