Оптимизация технологических параметров Смесителя С кОМБИНИРОВАННЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования - обоснование технологических параметров смесителя непрерывного действия с комбинированным рабочим органом при наименьшей энергоемкости приготовления смеси концентрированных кормов (комбикормов-концентратов) и соблюдении зоотехнических требований на качество приготавливаемой смеси. Задачи исследований - установить функциональную зависимость между технологическими параметрами приготовления смеси и показателями технологического процесса; выявить оптимальные или рациональные значения технологических параметров смесителя, при которых соблюдается требуемое качество смеси и меньшая энергоемкость смесеобразования. Повышение экономической эффективности использования комбикормов заключается в снижения их стоимости и улучшении их качества. Сельскохозяйственные предприятия стремятся использовать произведенный фураж, перемешивая его с покупными БВД. 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 рецепта. Для смешивания сухих компонентов наиболее эффективны смесители с лопастными рабочими органами. Авторами разработан смеситель комбикормов непрерывного действия с комбинированным рабочим органом. Дается описание и фотография смесителя непрерывного действия с комбинированным рабочим органом. Комбинированный рабочий орган состоит из петлеобразных лопастей и спирального конвейера. Конструктивные параметры смесителя были обоснованы ранее. Описаны методика и результаты экспериментальных исследований непрерывного смесителя по обоснованию его зоны технологической работоспособности. Представлены выражения, описывающие неравномерность смеси и энергоемкость перемешивания в зависимости от производительности устройства и доли контрольного компонента. Построены двумерные сечения поверхностей отклика. На основе анализа графиков обоснованы параметры смесителя: оптимальная производительность около 8 т/ч, рациональна доля контрольного компонента смеси - не менее 10%.

Полный текст

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.
×

Об авторах

Владимир Викторович Коновалов

ФГБОУ ВПО Пензенский ГТУ

Email: konovalov-penza@rambler.ru
д-р техн. наук, проф. кафедры «Теоретическая и прикладная механика» 440014, Пензенская область, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30

Вячеслав Петрович Терюшков

ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА

Email: tvp141@mail.ru
канд. техн. наук, доцент кафедры «Эксплуатация машинно-тракторного парка» 440014, Пензенская область, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30

Алексей Владимирович Чупшев

ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА

Email: chupschevav@mail.ru
канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры «Эксплуатация машинно-тракторного парка» 440014, Пензенская область, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30

Виктор Владимирович Коновалов

ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА

Email: zenit11-91@mail.ru
инженер 440014, Пензенская область, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Коновалов В.В., Терюшков В.П., Чупшев А.В., Коновалов В.В., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах