ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7131| Title: | Вдосконалення конструктивних параметрів молоткової дробарки |
| Authors: | Філімонова, Надія Вікторівна Шиман, Володимир Владиславович |
| Keywords: | процес подрібнення;молоткова дробарка;двостадійна обробка;пилоподібна фракція |
| Issue Date: | 17-Dec-2024 |
| Abstract: | Мета роботи - удосконалення конструктивних параметрів молоткової дробарки шляхом покращення способу подрібнення зернової сировини. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі: • Провести аналіз основних закономірностей процесу подрібнення. • Уточнити кількісні значення фізико-механічних та технологічних характеристик кормового зерна. • На основі результатів досліджень обґрунтувати і запропонувати найбільш оптимальні параметри молоткової дробарки. Об'єкт дослідження - процес подрібнення кормового зерна в робочому вузлі молоткової дробарки. Предмет дослідження: конструктивні та експлуатаційні характеристики робочих органів молоткової дробарки. Методи досліджень і апаратура: експериментальні дослідження на спеціалізованому обладнанні з використанням відповідної вимірювальної та реєструючої апаратури, експериментальні методи вимірювання фізико-механічні властивості і пружно-в'язкі характеристики зерна, методи математичного планування експериментів та статистичної обробки отриманих результатів. Математична обробка результатів дослідження виконувалась використанням наявного прикладного програмного забезпечення Анотація нових наукових положень: − встановлено залежність коефіцієнту відновлення від відносної деформації, коефіцієнту прокатування від модуля помолу, швидкості руйнування від відносної деформації; − уточнено кількісні значення фізико-механічних та технологічних характеристик кормового зерна. Практичне значення одержаних результатів. Рекомендовано впровадити результати досліджень у виробництво на машинобудівному підприємстві. Актуальність теми. Розробка способів вдосконалення робочого процесу молоткової дробарки, спрямованих на зниження енергоємності подрібнення і підвищення якості готового продукту, є актуальним завданням. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7131 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Шиман.pdf Restricted Access | Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 3 розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 17 найменувань. Роботу викладено на 66 сторінках, містить 24 рисунка, 14 таблиць. | 1.88 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКТИВНИХ
ПАРАМЕТРІВ МОЛОТКОВОЇ ДРОБАРКИ»
Виконав: здобувач вищої освіти
2 курсу, групи мПВ-33
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(освітня програма)
Володимир ШИМАН
(ім’я та прізвище)
Керівник Надія ФІЛІМОНОВА
(ім’я та прізвище)
Рецензент В’ячеслав КРАСНОКУТСЬКИЙ,
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2024
2
РЕФЕРАТ
Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 3
розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 17 найменувань.
Роботу викладено на 66 сторінках, містить 24 рисунка, 14 таблиць.
Мета роботи - удосконалення конструктивних параметрів молоткової
дробарки шляхом покращення способу подрібнення зернової сировини.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі:
Провести аналіз основних закономірностей процесу подрібнення.
Уточнити кількісні значення фізико-механічних та технологічних
характеристик кормового зерна.
На основі результатів досліджень обґрунтувати і запропонувати
найбільш оптимальні параметри молоткової дробарки.
Об'єкт дослідження - процес подрібнення кормового зерна в робочому вузлі
молоткової дробарки.
Предмет дослідження: конструктивні та експлуатаційні характеристики
робочих органів молоткової дробарки.
Методи досліджень і апаратура: експериментальні дослідження на
спеціалізованому обладнанні з використанням відповідної вимірювальної та
реєструючої апаратури, експериментальні методи вимірювання фізико-механічні
властивості і пружно-в'язкі характеристики зерна, методи математичного
планування експериментів та статистичної обробки отриманих результатів.
Математична обробка результатів дослідження виконувалась використанням
наявного прикладного програмного забезпечення
Анотація нових наукових положень:
− встановлено залежність коефіцієнту відновлення від відносної
деформації, коефіцієнту прокатування від модуля помолу, швидкості руйнування від
відносної деформації;
− уточнено кількісні значення фізико-механічних та технологічних
характеристик кормового зерна.
3
Практичне значення одержаних результатів. Рекомендовано впровадити
результати досліджень у виробництво на машинобудівному підприємстві.
Актуальність теми. Розробка способів вдосконалення робочого процесу
молоткової дробарки, спрямованих на зниження енергоємності подрібнення і
підвищення якості готового продукту, є актуальним завданням.
Ключові слова: процес подрібнення, молоткова дробарка, двостадійна обробка,
пилоподібна фракція, робочі параметри, технологічні показники процесу
4
ЗМІСТ
ВСТУП 5
РОЗІДЛ 1.СУЧАСНИЙ СТАН РОЗВИТКУ
МОЛОТКОВИХ ДРОБАРОК 6
1.1 Базові проблеми вдосконалення молоткових дробарок 6
1.2 Аналіз конструкцій пристроїв для подрібнення сировини 7
1.3 Аналіз конструкцій подрібнювачів різних типів 13
1.4 Аналіз зниження енергоємності процесу подрібнення зерна 24
1.4.1 Фізико-механічні передумови подрібнення 24
1.4.2 Прокатування зернин вальцевою парою 29
1.4.3 Робочий процес в молоткових дробарках 30
1.5 Висновки до 1 розділу 34
РОЗДІЛ 2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ ТА
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ 35
2.1 Програма експериментальних досліджень 35
2.2 Експериментальна база досліджень 36
2.3 Методика проведення експериментальних досліджень 41
2.4 Обгрунтування факторної моделі подрібнення зерна 42
2.5 Висновки до 2 розділу 46
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 47
3.1 Вплив фізико-механічних властивостей зерна на
коефіцієнт прокатування 47
3.2 Оптимізація параметрів процесу подрібнення зерна 53
3.3 Оцінка показників якості вихідного продукту 59
3.4 Висновки до 3 розділу 63
ВИСНОВКИ 64
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 65
5
ВСТУП
Оцінка сучасного стану проблеми. Однією з найбільш актуальних проблем
сучасного аграрного виробницства є забезпечення населення в достатній кількості
якісними продуктами тваринництва. Його розвиток, відповідно до стратегії
модернізації сільського господарства безпосередньо пов'язано зі створенням міцної
кормової бази.
Забезпечення повноцінними кормами, збалансованими за поживними
відповідно до продуктивності – одна з вирішальних умов додаткового виробництва і
поліпшення якості продукції тваринництва. Якість кормів, ступінь
сбалансованності, роблять значний вплив на продуктивність тварин і якість
одержуваної продукції. У технології приготування кормів найпоширенішим і
важливим процесом є подрібнення. За рахунок подрібнення зерна продуктівність
тварин підвищується на 10...15%. В інженерному відношенні подрібнення кормів є
найбільш енергоємною і дорогою операцією.
В цілому актуальною залишається проблема підвищення якості подрібнення.
Рішення якої дозволить мінімізувати перебодрібнення кормів і підвищить їх
засвоюваність.
Основним обладнанням для подрібнення кормового зерна на переробних
підприємствах є молоткові дробарки. На сьогоднішній день відома велика кількість
молоткових дробарок різних конструкцій, недоліками яких є високиа витрата енергії
і нерівномірномірність гранулометричного складу готового продукту.
Огляд літературних джерел, присвячених питанням підвищення ефективності
застосування комбікормів, а також виконаних останнім часом досліджень, показав
можливість істотного поліпшення енерготехнологічних характеристик процесів
подрібнення фуражного зерна.
Одним з перспективних напрямків в області подрібнення зерна стає розробка
двоступеневого подрібнювачів, в якому мінімізуються недоліки одноступінчатих
молоткових зернодробарок.
6
РОЗІДЛ 1.СУЧАСНИЙ СТАН РОЗВИТКУ
МОЛОТКОВИХ ДРОБАРОК
1.1 Базові проблеми вдосконалення молоткових дробарок
Технологія переробки продукції є важливим заходом інноваційного розвитку,
що поєднує в собі всі ресурси генетичного, технологічного, енергетичного,
фінансового, матеріального та інтелектуального походження [2, 3]. Основним
прискорення та управління і посилення виробничих функцій в тваринництві є
збалансований корм з основними параметрами, відповідними фізіологічному циклу
тварин і птиці. Стратегією розвитку переробної промисловості в країні на сучасному
етапі є трансформація машинно-технологічної бази галузі [4, 5].
Провідна роль відводиться якості комбікормів, їх наповнення всіма
необхідними інгредієнтами. Згідно з лабораторними дослідженнями, тільки 2%
комбікормів заводського виробництва відповідають гостовським стандартам
поживності і якості.
При цьому виробництво комбікорму з 2003 по 2016 рік скоротилося в 5 разів,
а його собівартість зросла в 15-22 рази [6]. Важливим фактором стабілізації та
підвищення ефективності тваринництва є розвиток і вдосконалення виробництва
кормів на фермах.
Вченим при цьому при розробці технічних засобів, що забезпечують
використання енерго - і ресурсозберігаючих технологій для фермерських
комбікормових заводів продуктивністю 0,5-12 тонн на годину, слід приділяти
особливу увагу якості композитних кормів, призначених для конкретних
господарств [7].
В даний час вчені з науково-дослідних інститутів і університетів розробляють
нові пристрої і методи обробки і приготування кормів в умовах певних ферм. Все
частіше використовуються дезінфекція, мікронізація та змішувачі нового покоління
[8].
7
Однак найбільш важливою умовою отримання високоякісного комбікорму є
подрібнення вихідних інгредієнтів відповідно до певних вимог, які впливають на
технічний процес наступних операцій - дозування і дозировочность..
1.2 Аналіз конструкцій пристроїв для подрібнення зернової сировини
Перенесення виробництва комбікормів безпосередньо із зерна власного
виробництва на невеликі фермерські господарства, що спеціалізуються на
виробництві тваринницької продукції, не знижує вимог до якості, ДСТУ і
відповідності технічним умовам. До них відносяться обмежувальні показники та
індикатори тонкості помелу комплексних кормових концентратів [9, 10].
Технологія виробництва композитних кормів включає в себе прийом і
очищення сировини від сторонніх домішок, лущення і дроблення ячменю і вівса,
введення і змішування дієтичних компонентів, видачу кормів відповідно до норм
обліку і постачання.
Точність подальшої операції з приготування корму залежить від якості
подрібнення вихідних компонентів. ±0,1-2% від маси допустимої дози при масовому
введенні.При об'ємному введенні інгредієнтів, що перевищують 30% в рецептурі, -
до ±1,5%, 11-30% – до 1%, 3-10% – до ±0,5%, менше 3% – не більше 0,1% від маси
всіх інгредієнтів в рецептурі [11].
При змішуванні компонентів сухого комбікорму відхилення від рецептурного
складу становить не більше ±1,5%, соковитого корму ±3,5%, рідкого корму ±2,5%,
мінеральних добавок ±1,0%. На процес змішування кормових інгредієнтів
впливають фізичні, механічні, технічні, кінематичні та конструктивні фактори.
Чим менше розмір частинок суміші і ці розміри збігаються, тим швидше
досягається бажана ступінь однорідності суміші.
Подрібнення є найбільш енергоємною операцією в технологічному процесі
приготування комбікорму. Концентрований корм подрібнюють на частинки
заданого розміру відповідно до технічних вимог до зернових кормів для тварин: для
8
великої рогатої худоби – не більше 3 мм, для свиней – до 1 мм, для птиці – до 2-3 мм
для сухого корму і до 1 мм для годівлі у вологих пакетах [12, 13].
Стандарт на подачу сухих сумішей встановлює 3 стадії подрібнення, що
характеризуються середньозваженим діаметром частинок в мм (коефіцієнт): дрібні –
0,2-1 мм, середні–1,0-1,8 мм, великі–1,8-2,6 мм, з використанням гратчастого
класифікатора з круглими перфорованими отворами діаметром 1, 2 мм., 3, 4 і 5 мм,
5-10 хвилин, його зміст в 100 грамах визначають шляхом поділу на частки від
середньої проби. Сита діаметром 4 і 5 мм є контрольними [14, 15].
Метод просіювання для визначення модуля пружності є найбільш поширеним
у порівнянні з мікрометричними та седиментаційними методами вимірювання. Це
дозволяє за мінімальний час визначити розмір модуля, визначити властивості
подрібнення і виконати оцінку розміру частинок в результаті подрібнення. Модуль
подрібнення m визначається за рівнянням [16]:
(1.1)
де P0-залишок маси на лотку для просіювання,%;
P1, P2 і P3-залишки маси на ситі з отворами 1, 2 і 3 мм відповідно.
На основі результатів ситового аналізу будуються модельні характеристики
або диференціальні криві у вигляді серії варіацій – багатокутників для розподілу
розміру частинок по класах, що дозволяє оцінити відповідність фракційних складів.
Згідно з даними досліджень, продукти для подрібнення зерна молотком та
іншими робочими органами містять до 20-40% борошняних фракцій [17]. Це
питання обговорюється в роботах багатьох вчених. В інформаційному матеріалі
Skiold в цій примітці міститься сертифікат про процентний вміст 1% в продуктах
подрібнення товщиною до 50 мм.властивість "Пристрої для фракційного помелу
фуражного зерна" вказує на те, що фракція борошна зменшується на 9-17% завдяки
тому, що в ній є сепаратор і велика частина направляється на повторний помел.
9
Відсутність класифікаційного підходу до оцінки широкого спектру
подрібнювачів кормового зерна ускладнює вибір напрямків для їх вдосконалення.
Попередня оцінка найбільш поширених подрібнювачів зерна (рис. 1.1, рис.
1.2.) дозволяє співвіднести особливості їх схем і конструкцій з відомими способами
дроблення [8, 9].
Рисунок 1.1 - Способи дроблення зерна: а – удар; б – сплющування,
розтирання і помел; в – стиск-сколювання-помел; г – подрібнення; д – стиснення і
стирання; е – різання
Рисунок 1.2 – Схеми подрібнювачів зерна для комбікорму: дробарки
молоткові –а – відкритого типу, б – закритого типу; в, г, д – дробарки двоступеневі;
е – вальцеві; ж – жорна з горизонтальною віссю; з – жорна з вертикальною віссю;
і – дискові; к – комбіновані
Для того щоб отримати необхідний фракційний склад продукту подрібнення,
дробарки, яка встановлена в цеху або на лінії поточній, включається в загальну
схему подачі матеріалу і відведення продукту всмоктуванням. Подрібнювач, який
10
використовується на фермі як єдина установка, оснащений системою трубопроводів,
циклоном і пиловим фільтром, які разом утворюють замкнуту пневматичну систему
(рис. 1.3).
Рисунок 1.3 - Схема дробарки із замкнутим повітряним потоком
Робочим органом дробарки є молоток, сито, дека; контролер живильника з
допоміжним механізмом дозування для забезпечення безперервності технологічного
процесу.
Основні енерговитрати на підготовку сировини до змішування пов'язані з його
подрібненням. Тому робочий орган дробарки іноді має ступінчасту конструкцію. В
якості першого ступеня можна використовувати робочий орган у вигляді пальців,
штифтів і роликів. Вихідний ступенем залишається ударний барабан. При
використанні роликів для попереднього руйнування таких структур, зокрема зерен,
можна очікувати загального зниження енерговитрат на процес подрібнення [2].
Відома технічна схема подрібнювальної машини знижує енерговитрати,
покращує якість подрібнення і забезпечує механізацію завантаження і
розвантаження камери подрібнення. Робочий процес молоткової дробарки з декою,
встановленою безпосередньо в камері подрібнення, має ряд недоліків. Таким чином,
подрібнення матеріалу до необхідного ступеня здійснюється в камері дроблення,
11
після чого він видаляється. У цьому випадку утворюється велика кількість
пилоподібних частинок з високими енерговитратами через високу швидкість
роботи. Подрібнення здійснюється без циркуляції продуктів в камері молоткового
барабана. Структурна схема технологічного процесу такої дробарки (рис. 1.1, а)
називається схемою з розімкнутим циклом [2].
Організація робочого процесу в дробарці з рециркуляцією матеріалу дозволяє
значно знизити утворення пилових частинок за рахунок установки сепаратора
замість сита. Різні типи сепараторів (рис. 1.3) розділіть матеріал на 2 фракції: готову
і незавершену. Рециркулят після сепарування знову буде відправлений в камеру
дроблення для подрібнення.
Оскільки в камеру надходить як вихідний продукт, так і продукт рециркуляції
з дефектами міцності, матеріал відновлюється. Цей недолік усувається при
організації процесу дроблення за такою схемою, коли вихідна і незавершена
продукція по черзі надходить в камеру дроблення для бункерного зберігання. Однак
схема характеризується порушенням безперервності технічних процесів.
Робота дробарки дозволяє змішувати перший продукт і рециркулювати його в
камері дроблення завдяки поділу на кілька паралельних секцій по довжині, а також
використання декількох незалежних сепараторів.
Повернення системи рециркуляції в камеру молоткового дроблення зі
шкідливою робочою швидкістю, необхідною для подрібнення зерна, досягається за
рахунок зменшення фракції борошна і вмісту пилу в кінцевому продукті
подрібнення.
Схема класифікації подрібнювачів кормового зерна за типом робочого органу,
положенню в просторі і способу подрібнення (рис. 1.3) дозволяє виявити найбільш
проблемні недоліки останніх і сформувати напрямок з енергозбереження при
розробці перспективних способів подрібнення та обладнання для їх реалізації [2].
На результат процесу подрібнення з використанням закритої молоткової
дробарки впливає колова швидкість молотка, яка дорівнює сумі швидкості
руйнування і швидкості циркулюючого шару, маса циркулюючого завантаження,
товщина повітряного шару продукту, щільність подрібнюваного матеріалу.
12
матеріал, схема подачі його в робочу камеру і виведення з неї. Обсяг борошняних
фракцій накопичується при ударі молотка, впливі на деку і сито, а також при
переміщенні молотка в повітряно-циркулюючому шарі продукту. Ці ефекти не дуже
важливі в процесі роботи вертикальних конструкцій, особливо при відборі
(видаленні різних фракцій з робочої камери)
Рисунок 1.4 - Класифікаційна схема подрібнювачів зерна
Серед універсальних подрібнювачів найбільш поширені комбінації ножових і
молоткових робочих органів.
Інтенсивне утворення фракцій (0-1) мм має місце у дискових дробарок всіх
модифікацій з горизонтальним валом (Skiold до 50%). Однак основним фактором,
13
що визначає високий вміст переподрібненої фракції в помелі, є швидкість робочих
поверхонь молотків, пальців, дисків і ножів.
У комбінації вальці-жорна результат подрібнення забезпечується як
попередніми руйнуванням зерна до заданого ступеня, так і остаточним помелом при
малих робочих швидкостях обох ступенів. Більш того, у міру подрібнення продукту
жорнами збільшується прохідний переріз, що сприяє його вивантаженю без
затримки і виключає борошняної фракції.
Комбінаціям пальці-молотки практично притаманні загальні недоліки
молоткових дробарок.
Короткий класифікаційний огляд найбільш поширених схем технологічних
рішень подрібнювачів фуражної сировини і способів подрібнення не дає
однозначної відповіді на прийняття рішення, що забезпечує зниження енерговитрат
на процес отримання заданого фракційного складу продуктів подрібнення і
поліпшення умов праці на об'єктах кормоприготування.
Тому сучасний стан теорії процесів переробки і приготування комбікормів
вимагає додаткового аналізу для прийняття рішень інноваційного розвитку техніки
цієї галузі.
1.3 Аналіз конструкцій подрібнювачів різних типів
Корми відносяться до пружно-в'язко-пластичних матеріалів з вираженою
анізотропією і значними змінами міцності властивостей в залежності від фізичного
стану [4].
Процес руйнування таких матеріалів можна уявити як складний процес під
дією циклічного навантаження. Руйнування пластичного твердого тіла можна
уявити як поява мікротріщин в скелеті, розвиток яких призводить до відділення його
частин. У процесі подрібнення цей процес протікає зі зростаючою швидкістю.
Причому зерно має просторову структуру в вигляді безлічі осередків або стільників,
заповнених крохмальними зернами, а стеблові корми волокнисту структуру
14
аналогічну деревині. Тому кожен з кормів цих видів має мінімальний опір певного
виду деформації.
В результаті впливу робочих органів машин змінюються форма, розміри,
фізико-механічні властивості матеріалів. Ці зміни залежать в першу чергу від
фізико-механічних властивостей і біологічних особливостей вихідних кормів,
основне з яких – міцність.
Вперше діаграми стиснення в координатах зусилля-деформація для зерен
фуражних культур при статичному (повільному) навантаженні були отримані
професором С. В. Мельниковим. На підставі отриманих діаграм (рис. 1.5)
встановлено, що руйнування зерен відбувається в три етапи: 1 – пружна деформація;
2 – пластична деформація; 3 – поява тріщин, що призводить до утворення частинок.
При динамічному (швидкому) навантаженні збільшуються руйнівні навантаження,
так як пружні і в'язкі деформації, що призводить до утворення тріщин в кормових
матеріалах, протікають при великих руйнівних зусиллях.
Рисунок 1.5 - Діаграми стиснення зерен ячменю
Виходячи з діаграми, показник пластичності пропонується визначати за
залежністю:
15
(1.2)
де ' – відносна деформація стиснення.
Залежність (1.2) – результат апроксимації даних експерименту, виконаного в
певному режимі певного сорту зерна в деяких межах відносних деформацій і не
може бути поширений на інші умови опису процесу.
Побудова диференційної кривої за сукупністю реалізацій вказує на пружно-
в'язку природу поведінки зерен основних фуражних культур і після розвантаження,
тоді як пластичні матеріали зберігають задану деформацією форму [5].
Для визначення роботи подрібнення вченими запропоновано дві енергетичні
теорії: поверхнева і об'ємна. Поверхнева теорія, сформулюванна німецьким вченим
П. Ріттінгером заснована на тому, що робота АR необхідна для подрібнення тіла,
прямо пропорційна площі знову створенній поверхні S:
АR f (S). (1.3)
Якщо взяти тіло кубічної форми з ребром С (рис. 1.6) і подрібнити його до
кубиків з ребром а, то число отриманих частинок:
(1.4)
Рисунок 1.6 - Ілюстрація до визначення новоствореної поверхні при
подрібненні тіла кубічної форми: 1, 2, 3 – площини перетину куба
Тоді площа новоствореної поверхні S складе:
S 6c2 N 6С2
ч 6C2 (λ1). (1.5)
16
λ – ступінь подрібнення.
Поверхнева теорія може бути застосована для оцінки процесів тонкого
подрібнення, коли отримуємо продукт з високорозвиненою питомою площею
поверхні. Однак при розрахунках енергії на подрібнення великих кускових
матеріалів за цією теорією виходять великі похибки. У зв'язку з цим була
розроблена об'ємна теорія, а пізніше вона підтверджена стосовно процесів
дроблення корисних копалин.
Відповідно до цієї теорії витрати енергії Ак на подрібнення тіла
прямопропорційні обсягу V деформованої частини тіла:
Aк=f(Δ V). (1.6)
Але обсяг деформованої частини тіла пропорційний початковому його обсягу
V. Отже, можна записати:
(1.7)
де Кv – коефіцієнт пропорційності.
Обидві ці теорії не враховують такі витрати енергії: перша – на деформування
тіла, друга – на утворення нових поверхонь. Тому Ф. Бонд запропонував об'єднуючу
теорію, згідно з котрою робота, що витрачається на подрібнення матеріалів,
пропорційна середньому геометричному з V і S.
Аналізуючи ці теорії, можна зробити висновок, що вони виражають лише
окремі випадки протікання процесу подрібнення і не враховують вплив на його
енергоємність таких конкретних факторів, як дисперсність матеріалу, а також
особливості конструкції і режимів роботи подрібнювачів.
Врахувавши недоліки поверхневої і об'ємної теорій було запропоновано
оцінювати роботу А подрібнення наступною формулою:
A f ( V) f1( S). (1.8)
Рівняння (1.8) записується у вигляді:
A AV AS KV S , (1.9)
17
де АV – робота, що витрачається на деформації в деформованої частини тіла;
АS – робота, що витрачається на утворення нових поверхонь; К – коефіцієнт
пропорційності; α – коефіцієнт пропорційності, що враховує енергію поверхневого
натягу твердого тіла в рідині [2].
Якщо першу складову рівняння (1.9) вважати як роботу пружних деформацій,
а другу як роботу перенапруги тіла, то корисною буде лише друга складова. Тому
ефективність подрібнення тим більше, чим менше міцність і відповідно менше
робота пружних деформацій.
Зазначені вище формули можна використовувати лише для якісного
дослідження робочих процесів і порівняльних розрахунків з метою виявлення
відносної величини енергії, що витрачається на подрібнення [7].
До теперішнього часу інженерна думка розвивалася в напрямку
удосконалення окремих робочих органів подрібнення зерна. Один з таких прикладів
– це поліпшення техніко-енергетичних показників вальцевої робочої пари. Механізм
призначений для попереднього руйнування і плющення зерна включає (рис. 1.5)
станину, два мелючих вальці, кожний з яких виконаний у вигляді осі, на якій
встановлена бочка, міжвальцеву передачу. Пристрій дозволяє зменшити
металоємність, енергоємність і габарити машини.
Рисунок 1.7 - Вальцева робоча пара: 1 – станина; 2, 3 – мелючі вальці; 4 –
вісь; 5, 6 – парні конічні диски; 7 – міжвальцева передача; 8 – гумові кільця
Іншим напрямком удосконалення залишаються зернодробарки з робочими
органами у вигляді молотків [8].
18
Відмінною особливістю такої дробарки (рис. 1.6) є дека, виконана з
можливістю переміщення в корпусі дробильної камери відносно молоткового
ротора в осьовому напрямку. Крупність готового продукту збільшується за рахунок
зменшення зони взаємодії молотків ротора з декою шляхом її зміщення в осьовому
напрямку в корпусі дробильної камери. Технічний результат полягає в підвищенні
надійності молоткової дробарки в роботі за рахунок збільшення пропускної
спроможності і в підвищенні якості готового продукту шляхом регулювання
крупності.
Рисунок 1.8 - Молоткова дробарка з рухомою декою: 1 – основа; 2 – корпус
дробильної камери; 3 – кришка; 4 – сепаратор-каменеуловлювач; 5 –
електродвигун; 6 – зовнішній вентилятор; 7 – молотковий ротор; 8 – лопатки; 9 –
диск зовнішнього вентилятора; 10 – внутрішній диск; 11 – зовнішній диск; 12 –
осі; 13 – молотки; 14 – дека
Подрібнювач кормів (рис. 1.9) містить молоткову дробарку і ріжучу машину,
циліндричні корпуси яких з’єднані між собою каналом, причому бокові стінки
каналу виконані з двох частин, одна з яких закріплена на циліндричному корпусі
молоткової дробарки, а інша частина – на циліндричному корпусі ріжучої машини
з можливістю повороту навколо осі їх кріплення і переміщення щодо один одного,
при цьому кожен циліндричний корпус встановлений з можливістю повороту
19
навколо своєї осі. Це дозволяє отримувати помел різного розміру і знизити витрати
енергії на процес подрібнення за рахунок зменшення маси циркуляційного шару.
Рисунок 1.9 - Дробарка із двома робочими органами: 1 – молоткова дробарка;
2 – ріжуча машина; 3 – рама; 4 – з'єднувальний канал; 5 – стінки каналу
Двоступеневе відцентрове подрібнення фуражного зерна (рис. 1.10), дозволяє
знизити енергоємність процесу і поліпшити технологічні характеристики продуктів
помелу [9].
Рисунок 1.10 - Схема двоступеневого відцентрового подрібнювача зерна:
1 – вібраційний дозатор; 2 – ударно-відцентровий подрібнювач; 3, 4 – тахометри;
5 – приймач готового матеріалу; 6 – з'єднувальний рукав; 7 – циклон
Робочими органами подрібнювача є розгінний, проміжний і відбійний ротори.
Розгінні і відбійні елементи подрібнювача розміщені на загальному роторі, що має
20
автономний привод. Проміжний ротор розміщений між розгінним і відбійним і
обертається в протилежному напрямку. Між роторами утворюється два ступеня
подрібнення: перший – удар об лопатки проміжного ротора; другий – удар об
лопатки відбійного ротора. Напруження, що виникають при першому ударі, близькі
до руйнівних. Руйнівними стають «косі» удари зернівок і їх частин, що сходять з
лопаток проміжного відбійного ротора, абсолютна швидкість поверхонь яких і
швидкість сходження складають векторну суму, що забезпечує руйнування.
Іншим способом ступеневого нарощування дефектів міцності і подрібнення
зерна вирішується в ударно-відцентровому подрібнювачі (рис. 1.11) [9].
Рисунок 1.11 - Ударно-відцентровий подрібнювач: 1 – корпус, 2 –
завантажувальний пристрій; 3 – камера для вивантаження; 4 і 5 – лівий і правий
диски з кільцевими виступами; 6 – ножі на робочих гранях; 7 – рама; 8 –
електродвигуни
21
Зерно подається в осьовому напрямку з боку правого диска, захоплюється
виступами і рухається з вершин виступів одного диска до підстав виступити іншого
і, потрапляючи в міжножові зазори, під дією відцентрових сил переміщається в
радіальному напрямку. Ступінь подрібнення продукту при ударно-сколюючому
впливі подрібнюючих виступів залежить від радіальної швидкості зерна і частинок,
зазору між виступами і западинами і зазору між дисками.
Ступінчастість процесу подрібнення досягається за рахунок наростання
швидкості від центру до периферії дисків. Наведені в роботі результати
експериментального визначення залежностей енергоємності та продуктивності від
швидкості робочих органів, модуля помелу від величини радіального зазору між
виступами носять дискусійний характер.
В наведених дослідженнях подрібнювачів зерна основна увага приділяється
конструкції робочих елементів, їх взаємодії з зернинами, можливості керованого
поділу їх на частини, що відповідають вимогам. При цьому в аналітичних і
обчислювальних залежностях присутні, як правило, тільки межа міцності і щільність
зерна в цілому.
Продуктивність подрібнювача Q, при багатоступеневому процесі, буде
дорівнює продуктивності першого ступеня:
(1.10)
де kз – коефіцієнт заповнення простору між лопатками;
dе – еквівалентний діаметр зерна, м;
v – швидкість переміщення зерна по лопатці, м / с;
ρ – щільність матеріалу, що подрібнюється, кг/м3;
z – кількість лопаток для подрібнення.
Тому подрібнення зернини рекомендують проводити по її товщині, коли її
скелет займає необхідну орієнтацію щодо поверхонь робочих органів подрібнювача.
При такій орієнтації зернини, борозна сприяє її розкриття, «розгортання» міцності
оболонок, вивільняючи ендосперм для прямого впливу на нього робочих органів
22
подрібнювача. Для опису параметрів процесу автори визначають наступні
характеристики зернин: модуль зсуву, коефіцієнт Пуасона, щільність сукупної
структури і коефіцієнт зміщення, розглядаючи процес в статиці без урахування
впливу кінематичних параметрів робочих органів на пружно-в'язкі особливості
матеріалів рослинного походження.
Дотримуючись теорії подрібнення, енергію γ руйнування целюлозного
скелета, затрачену на утворення нових поверхонь, пропонується визначати за
формулою [3]:
(1.11)
де G – модуль зсуву;
μ – коефіцієнт Пуасона;
К – коефіцієнт зміщення;
Ρ – щільність зернини;
Dср – середньозважений розмір частинок помелу.
Коефіцієнт Пуасона μ (ν), модуль поздовжньої пружності E, модуль зсуву G, є
константами матеріалів з решетно-кристалічною структурою, що підкоряються
закону Гука [11]. Застосування їх для опису пружно-в'язких матеріалів рослинного
походження є припущенням, що вимагає обгрунтування.
Дослідженнями процесів приготування і переробки в технологіях
сільськогосподарського виробництва встановлені функціональні залежності
напружень і деформацій від часу і швидкості впливу з урахуванням пружно-в'язких
особливостей елементів, в основу яких прийнято основний спрощений закон
лінійного деформування [2, 3], рішення якого щодо напруги для деформації з
деякою швидкістю ω має вигляд:
(1.12)
Графічно зміна напруги у часі для такого режиму представлено на ( рис. 1.12)
з якого випливає, що швидкість деформації впливає на величину і структуру напруг
в пружно-в'язких системах.Таким чином, тривалість перебування зернини в
23
робочому просторі подрібнювачів, тривалість впливу робочих органів машини на
об'єкт виходу і продукти поділу на частини визначають характер і енергетику
процесу в цілому.
Рисунок 1.12 - Графік зміни напруг в функції часу
Швидкість відносної деформації забезупечується геометричними параметрами
і визначається залежністю:
(1.13)
де ω0 – кутова швидкість диска, с-1;
Ri – відстань від осі обертання диска до довільної точки на площині подачої
борозни, м;
α ' – кут підйому дна борозни в аксіальному перерізі, град;
hn – сумарна висота прийомних конусів рухомого і нерухомого дисків;
δm – модульний зазор між дисками.
На майданчиках релаксації частинки, які не досягли розмірів необхідних
регулюванням, деформації не піддаються – енергія деформації накопичується в їхній
структурі. Частинки заданих розмірів, незалежно від точки їх відділення від частин
зернини безперешкодно потрапляють в міждисковий робочий простір під дією
відцентрових сил.
24
Представлені розробки не вирішують проблеми кардинального зниження
енергетики процесу дроблення і підвищення якості помелу. Розробкою подібної
машини присвячена дана магістерська робота.
1.4 Аналіз зниження енергоємності процесу подрібнення зерна
1.4.1 Фізико-механічні передумови подрібнення
Існуючі дослідження подрібнювачів дозволяють істотно поліпшити енерго-
технологічні характеристики процесів подрібнення. Однак вони орієнтовані на
зменшення числа ударів при високих робочих швидкостях і спрямовані, в
основному, на отримання кількісних характеристик процесів [34, 35].
Основну увагу приділяють робочим органам, до їх геометричних і
кинематичних параметрів. Відомі положення теорії дроблення твердих тіл, в цілому,
пояснюють енергетичну сутність процесу, але не в повній мірі розкривають напрям
зниження енергетики дроблення і оптимізації його параметрів. Вони описують
кількісну сторону процесу подрібнення і часто використовуються для порівняльної
оцінки подрібнювачів і визначення основних критеріїв при вдосконаленні робочих
органів [6].
Енерговитрати на руйнування зерна, в тому числі кормових культур,
визначають особливостями його будови і механічними властивостями складових,
що володіють в сукупності пружно-в'язкими реакціями на зовнішні впливи.
Наприклад, для руйнування ендосперму твердої пшениці сколюванням потрібна
напруга 0,95-1,10 МПа, м'яких сортів – 0,28-0,32 МПа. Тому питома енергія
руйнування зерна також велика і знаходиться на рівні 1,9-4 кДж / кг [7].
Як і багато матеріалів рослинного походження, зерно має пружно-в'язкі
властивості. Співвідношення між пружною і в'язкою складовими в залежності від
хімічного складу зернин становить 10-35 (90-65)%. Таким чином, основні витрати
енергії подрібнення знаходяться в області вузьких деформацій [8].
25
Поділ процесу подрібнення на етапи, що враховують ці фізико-механічні та
морфологічні особливості будови зернин, є перспективний на шляху зниження
витрат енергії на процес в цілому.
Основні наукові результати з подрібнення зерна отримані при ударному
стисненні, що дозволяє розглянути сам процес подрібнення з позицій
графоаналітичного методу [9].
Рисунок 1.13 - Баланс енергії процесу подрібнення ударом по В.П. Гарячкіну:
A0 – повна кінетична енергія молотка; Aд – область корисної енергії; Aп – енергія
частинок; AМ – енергія холостого ходу; сd – ордината холостого ходу; bс –
ордината енергії частинок; аb – ордината корисної енергії (деформації); Vn –
швидкість частинок; Vp – швидкість молотка; m і М – відповідно маса частинок і
молотка
26
В області Aд вся кінетична енергія молотка, витрачається на деформацію
зерна при Vп= 0. У міру руху вправо від Vп= 0 частка енергії деформації зменшується
і в точці Vдо/ Vм = 1 дорівнює 0.
Відомо, що в цій зоні Vп/ Vp=0,75-0,85 працюють молоткові дробарки і інші
швидкісні подрібнювачі, вирішуючи завдання подрібнення в одному кінематичному
і силовому режимі. При цьому корисною енергією деформації може бути і енергія,
сполучена частинкам, так як швидкість частинок після зіткнення з молотком може
бути руйнівною [4].
Аналізуючи діаграми стиснення зерен ячменю (рис. 1.14), можна
стверджувати, що процес руйнування може бути виконаний в дві стадії: на ділянці
0-1 і частково 1-2, в залежності від структури зернини, пружна деформація і зусилля
зростають, а на ділянці 2-3 – в'язка деформація – практично без збільшення
зусилля [14].
Рисунок 1.14 - Реалізації діаграм стиснення зернівок ячменю: σ – напруга;
ε – відносна деформація; А – область осьових (поздовжних) деформацій
руйнування; В – область поперечних деформації 0-1 – пружні деформації; 1-2 –
пружно-в'язкі деформації; 2-3 – в'язкі деформації
Зв'язок між σ і ε описується рівнянням ліній тренда в відрізках на осях в
вигляді σ = a + bε з коефіцієнтом кореляції R2 = 0,866- 0,724 і може бути визнаний
функціональним, при А = (0,637- 0,297) і B = (4,425-1,501), що дозволяє судити про
27
стійкість процесів навантаження і руйнування в усьому рабочому діапазоні ε = (0,08-
0,4) [1].
Скориставшись рисунком 1.14, пружну деформацію технічно можна виконати
в області 1 вальцевою або дискової парою, а в'язку остаточно з подрібненням в
області 3.
Фаза вузького і остаточного подрібнення може бути виконана молотками зі
значно меншою робочою швидкістю Vр<(0,4-0,6) Vм, дисками або жорнами,
пальцевими, штифтовими і іншими робочими органами, що реалізують ефект П.
А. Ребіндера, зниження міцності при циклічних навантаженнях, які отримали на
першій стадії макродефектів міцності.
Експериментальне дослідження роздільного процесу подрібнення передньо
деформованих вальцями зернин порційною дробаркою підтвердило ефект
зменшення тривалості остаточного подрібнення на 28-30% в порівнянні з
подрібненням в одну ступінь при порівнюючому модулі помелу [2].
Відомо, що пружні деформації складають до 30%, після чого починає
деформуватися і руйнуватися ендосперм, заповнений крохмалистими зернами.
Перехід деформацій за границю пружності відповідає стадії передруйнування і при
великих швидкостях викликає непропорційне (випереджаюче) збільшення напруги.
У механіці систем, що деформуються в часі, поведінку таких матеріалів
прийнято оцінювати спрощеним законом лінійного деформування [3].
(1.14)
де σ і ε – відносна деформація і напруга;
і – їх похідні за часом, с-1;
H і E – миттєвий і тривалий модулі пружності, Па;
n – плинність релаксації, с.
З наведеного закону очевидні два слідства [44]:
- при статичному навантаженні, нехтуючи похідними, маємо закон Гука з
тривалим модулем пружності Е;
28
- при великих швидкостях навантаження (деформування), коли похідні великі,
отримуємо закон Гука з миттєвим модулем Н.
Залежно від швидкості деформації (навантаження), в'язкий елемент виступає
як абсолютно жорсткий.
Алгоритмом для розробки кінетики процесу може бути положення –
зменшення напружень при повторній деформації тим більше, була перша
деформація і чим довше вона тривала і тим менше пройшло часу від моменту
першої деформації [5].
Розглядаючи різні режими навантаження пружно-в'язких матеріалів в
процесах їх обробки, дослідники приходять до цілого ряду корисних висновків.
Значно рідше ці явища і їх наслідки застосовуються при розробці процесів
руйнування в цілях подрібнення, широко затребуваного в кормовиробництві.
Дійсно, вирішуючи для постійних σ і ε приводить графіки зміни їх у часі
(рис. 1.15).
Рисунок 1.15 - Графіки функцій σ = f1(t) при ε = const і ε = f2(t) при σ = const
Для отримання більш точної інформації про зміну напруг і деформацій у часі в
таких матеріалах як зерно слід розглядати три стадії:
- деформація оболонки;
- деформація структурованого ендосперму;
- спільна деформація, при майже постійній напрузі аж до руйнування.
29
1.4.2 Прокатування зернин вальцевою парою
Нарощування дефектів міцності зерен і руйнування до необхідних розмірів
частинок може бути досягнуто безперервним або ступінчатим навантаженням без
випереджальних напружень в міждисковому або вальцьовому просторі (рис. 1.16)
подрібнювача.
Умова захоплення зернини парою вальців відомо у вигляді α < φ, в якому
φ – кут тертя зернини об робочу поверхню вальця.
Рисунок 1.16 - Схема робочого простору вальцевої пари
Тоді, для з відомих розмірів зернин і фрикційних характеристик поверхонь,
мінімальний радіус вальців визначається по залежності:
(1.15)
Стійка робота вальцевої пари і подача зерна в робочий зазор забезпечується
умовою захоплення α < φ, що визначається стосовно схеми робочого простору по
залежності:
(1.16)
де D – діаметр вальців, м.
30
Умова захоплення мелючими вальцями реалізується в смузі варіювання
фрикційних характеристик зерна і поверхонь вальців в діапазоні (9°-17°),
еквівалентних розмірів зернин (5-12) мм і технологічного зазору δp мм для
відповідних модулів помелу [6].
Дослідження пружно-в'язких і механічних характеристик зерна основних
кормових культур показали, що вони варіюють в досить широких межах і має
враховуватися при аналізі енергетики процесів подрібнення.
При попаданні зернини в робочий зазор δр вальцевої пари вона деформується
в межах пружності і залишає робочий простір.
Модель процесу «прокатування» зерна вальцевої парою з урахуванням всіх
припущень в остаточному вигляді:
(1.17)
Представлена модель процесу пов'язує джерело енергії і її споживача – процес
«прокатування», що реалізується із заданою подачею в технологічному пристрою з
параметрами R, l, ω1, ω2, δp, що дозволяє вирішувати задачу мінімізації енерговитрат
в межах вимог.
Структура (1.16) свідчить про багатофакторну залежність потужності на
процес «прокатування». До керованих незалежних факторів, можуть бути віднесені
такі як δр, ω1, ω2 і Qвп, які визначають форму гіперплощини функції відгуку Nn.
1.4.3 Робочий процес в молоткових дробарках
Далі подрібнюється матеріал з отриманими характеристиками міцності
надходить в молоткову ступінь подрібнювача (рис. 1.18).
31
Під дією прискорення сили тяжіння швидкість потоку рівномірно зростає.
Тоді час проходження потоком відстані L між ступенями подрібнювача визначиться
з рівності:
(1.18)
перетворене в повне неприведене квадратичне рівняння виду:
(1.19)
де a ≠ 1, з урахуванням значень коефіцієнтів при ti запишеться:
(1.20)
що має рішеня:
(1.21)
дійсний корінь якого tg – тривалість досягнення потоку прокатаних зернин
робочого простору пакетів молотків другого ступеня подрібнювача.
32
Рисунок 1.17 - Робочий процес молоткової дробарки
Швидкість потоку під дією прискорення g за час tg зросте і складе:
(1.22)
При сталому режимі роботи обох ступенів подрібнювача маса mП
продуктового потоку, що припадає на кожен пакет складе:
(1.23)
де tn – проміжок часу між проходами пакетів точки зустрічі із струмом,
tn= 60 / n Z, С;
n – частота обертання молоткового барабана, хв-1;
Z – число пакетів на барабані (2, 3, 6).
Витрата енергії на подрібнення частинок потоку прокатаних зернин Nδ на дузі
охоплення робочого простору молоткового ступеня за умови його завершення до
заданого ступеня подрібнення складає:
33
(1.24)
У відповідності із структурою балансу енергії її витрати на переміщення основної
частини потоку складе:
(1.25)
де ξ – коефіцієнт відставання подрібненого потоку від швидкості молотків.
Загальна витрата енергії на процес подрібнення зерна молоткової дробарки
(двоступінчастим подрібнювачем) включає витрати на «прокатування», розгін
потоку вальцевою ступенню, додаткове подрібнення частинок після «прокатування»
і транспортування потоку в вивантажувальне вікно:
(1.26)
Структура говорить про залежність енергії, що витрачається на подрібнення
за запропонованим способом від фізіологічних особливостей будови зернин (H, E, n,
ζφ, ζв, dе і ρ), геометричних і технологічних параметрів вальцевої пари (δр, R, α, Vп і
Qвп) і режимів роботи молоткового барабана (VM, VП2). Зазначена модель свідчить
про збереження балансу енергії: чим більше енергії витрачається на деформацію
матеріалу, що подрібнюється в вальцевій парі, тим менше необхідне його остаточне
подрібнення в молотковому барабані.
34
Висновки до 1розділу
1. Запропоновано енерго- та ресурсозберігаюча конструктивно-
технологічна схема руйнування зернин кормових культур, яка полягає в
послідовності проходження пружних складових міцності в вальцьовий парі і
остаточному руйнуванні молотковим барабаном.
2. Отримані аналітичні залежності визначення кінематичних, енергетичних
і технологічних параметрів двоступеневого подрібнювача, що містять основні
чинники їх взаємодії.
3. Обґрунтовано геометричні параметри і структура деки двоступеневого
подрібнювача, наведені умови взаємодії матеріалу, що подрібнюється з робочими
органами молоткового барабана і елементами деки.
4. Запропонована математична модель двоступеневого подрібнення дає
можливість оптимізувати параметри і режими роботи процесу подрібнення.
35
РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ
ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Програма експериментальних досліджень
Запропоновані спосіб і технычне рішення подрібнювача для кормового зерна і
висновки, що отримані з аналітичного опису подрібнювача, потребують
експериментального підтвердження.
Задля перевірки математичної моделі, що описує запропонований спосіб,
знаходження оптимальних параметрів функціонування, склали програму
досліджень, яка включає:
- уточнення фізичних і механічних властивостей та пружно-в'язких
характеристик подрібнених кормів;
- точне обгрунтування факторної моделі для двоступеневого подрібнювача
зерна;
- розробку та виготовлення експериментальної установки задля проведення
експериментальних досліджень;
- математичну обробку експериментальних даних, що характеризують спосіб
та пристрій подрібнення зерна;
- необхідно визначення оптимальних конструктивних та технологічних
параметрів функціонування подрібнювача зерна.
Всі експериментальні дослідження проводилися за комплексною методикою,
яка включає відомі та адаптовані методики за визначенням фізико-механічних
властивостей зерна та якісних і енергетичних показників процесів, які забезпечують
необхідну точність та достовірність, відтворюваність та адекватність результатів [7].
36
2.2 Експериментальна база досліджень
Для дослідження запропонованого способу подрібнення при різних
параметрах зерна був виготовлений експериментальний зразок. Спосіб і пристрій
подрібнення зерна показаний на (рис. 3.1), включає: ємність 1 з металевою
заслінкою 12 та магнітним уловлювачем; 5, секцію 2, яка складається з нерухомого
вальця 7 та рухомого 8, барабан молотковий 3, секції деки 11, що збирають і
розсіюють продукцію.
Рисунок 2.1 - Схема робочого процесу подрібнення зерна
У двоступеневому подрібнювачі кормового зерна подрібнений матеріал з
бункера 1 при відкритій заслінці 9 через магнітний уловлювач 10 самопливом
надходить на роликову частина 2 (рис. 2.1).
Зазор між роликами 1 і 2 (рис. 2.1). 2.3) керуючим механізмом 6,7
вибирається таким чином, що частинки проходять через ролик, на ділянці
виникають мікропошкодження в структурі, а виникає напруга перевищує тільки
межа пружної складової міцності.
37
Різниця в кутовій швидкості роликів забезпечує так званий ефект"
перекочування " зерна, в результаті чого відбувається розшарування поверхневих і
верхніх шарів ендосперму, в результаті чого зерно "розкривається" за рахунок
безперешкодного удару робочим органом молотка барабан 3 (рис. 3). 2.1), кількість
упаковок буде зменшено з 6 (Ф-1М) до 3.
Для повного руйнування потрібна швидкість, рівна 40-60% від руйнівної.
Щоб збільшити ймовірність повторного контакту молотка з подрібнюваним
матеріалом після "прокатки", в камері молотка встановлена вдосконалена дека з
секціями для складання і розкидання (рис. 1). 2.2).
Рисунок 2.2 – Молоткова дробарка для кормового зерна.
Лабораторна модель
38
Рисунок 2.3 - Вальцева секція молоткової дробарки: 1 – нерухомий вал; 2 –
рухомий вал; 3, 4 – корпус підшипника; 5 – віськоливанняя рухомого вальця; 6 –
регулюючий гвинт; 7 – пружина; 8 – зірочка тихохідна; 9 – зірочка швидкохідного
вальця; 10 – ланцюг приводний; 11 – натяжний пристрій
Рисунок 2.4 - Дека молоткового ступеня подрібнювача: 1 – секція для
розсіювання; 2 – секція для збирання
Пасова передача подрібнювача (рис. 2.5) дозволяє без перевантажень
запускати молотковий барабан подрібнювача шляхом плавного натягу пасової
передачі механізмом 3. Шків привода барабана 4 дозволяє використовувати
молотковий барабан в двох швидкісних режимах – 33,75 м / с або 45,6% і 45,75 м / с
або 62,2% робочої руйніфвіної швидкості вихідної моделі. Частота обертання вала
контрпривода рухомого шківа 5 може мати 3 частоти обертання (610, 800 і 990 об /
хв) в залежності від вибору робочих канавок на шківі.
Слід зазначити, що швидкість відштовхування зерна з дефектами, що
виникають через міцність його частин, від оболонки і деки може бути руйнівною.
Крім того, при наявності досить великих частинок подрібнюваного матеріалу в
зазорі між листом і секцією молотка можливе додаткове подрібнення шляхом
39
сколювання експериментальна установка дозволяє змінювати значення факторів, що
впливають на досліджуваний процес, в необхідних межах.
В ході дослідження були виміряні і визначені наступні величини:
- тривалість досліду;
- маса продукту, яка подрібнюється протягом часу проведення дослідів;
- величина модуля помелу;
- потужність приводу установки.
Результати вимірювань заносилися в журнал експериментальних досліджень.
Риунок 2.5 - Пасові передачі подрібнювача: 1 – електродвигун; 2 – шків
електродвигуна; 3 – прижимний механізм привода молоткового барабана; 4 – шків
вала молоткового барабана; 5 – рухомий шків вала контрпривода; 6 – паси
40
При проведенні експерименту потужність на привод робочих органів
визначалась на сталому режимі роботи подрібнювача з використанням
вимірювального обладнання К-505 (амперметр, вольтметр, ватметр) (рис. 2.6).
Маса порції матеріалу, що подрібнюється визначалася на аналітичних
електронних терезах HJCHLAHD. Тривалість процесу подрібнення під час
проведення експерименту вимірювалась секундоміром СОСпр-2б-2 з похибкою ±
0,3 с. Визначення фракційного складу продуктів помелу реалізовувалося на
решетному класифікаторі У1-Ерл згідно вимог.
Рисунок 2.6 - Загальний вигляд лабораторної установки: I – прилад К-505;
II – молоткова дробарка для пеперобки кормового зерна
41
2.3 Методика проведення експериментальних досліджень
Задля визначення даних і побудови діаграм зернин основних зернових був
розроблений настільний вимірювальний комплекс (рис. 2.7) і
адаптована відома методика дослідження пружних та в'язких властивостей
матеріалів.
Рисунок 2.7 – Комплекс для вимірювань: 1 – регулювальний гвинт; 2 –
циферблат; 3 – динамометр ДПУ-0,01-2; 4 –важіль динамометра; 5 –важіль
навантажувальний; 6 – певний вантаж; 7 – майданчик; 8 – головка мікрометрична;
9 – стійка; 10 – основа; 11 – експрес вологомір Wile 55; 12 – терези електронні
HJCHLAHD; 13 – проби зернин
42
При проведенні дослідів використовували зерно озимої пшениці, ярого
ячменю, кукурудзи. Вологість зерна складає 10-12%. Визначення вологості
відбувалося експрес вологоміром Wile 55. Також точність вимірювань становила
±0,5%.
Для визначення руйнівного зусилля ζрозр, миттєвого H і тривалого E модулів
пружності, тривалості релаксації n; коефіцієнту динамічності kd при великій
кількості циклів дослідів, використовувався комплект вимірювального комплексу.
2.4 Обгрунтування факторної моделі подрібнення зерна
Аналіз отриманих залежностей дає загальну уяву про вплив факторів на
енергетичні та якісні показники процесу. Оцінка впливу взаємодії факторів на
результати вимірювань мають певні складнощі.
Для оцінки і вибору факторів моделі процесу подрібнення за способом і
пристрою виконано їх експертне ранжування за відомою методикою [3].
За результатами складено алгоритм оцінки по модулю помелу (табл. 2.1).
Таблиця 2.1 - Матриця рангів (коефіцієнт модуля помелу)
43
Для оцінки узгодженості визначені: W – коефіцієнт конкордації по залежності,
в якій k – число факторів, m – число фахівців.
Коефіцієнт конкордації факторів по модулю помелу розраховувався по
залежності [5]:
(2.1)
Після обрахування конкордації оцінювали значимість коефіцієнта по критерію
Пірсона χ:
(2.2)
Табличні значення χ2 критерію з кількістю ступенів свободи складає: f = (k -1)
= 8-1 = 7 рівні відповідно для рівнів значимості: 0,10; 0,05; і 0,01, а розраховані –
12,017, 14,067 і 18,475, що нижче отриманого значення χ 2
експ = 21,85.
Таким чином, конкордаційний коефіцієнт значно відрізняється від нуля та
можна стверджувати, про те що узгодженість експертів не є випадковою.
За результатами критеріального оцінювання значущості факторів
попобудовані діаграми рангів факторів по модулю помелу (рис. 2.8).
Рисунок 2.8 - Діаграма рангів факторів по модулю помелу
44
З наведеної діаграми рангів можна зробити висновок, що для розробки плану
повнофакторного експерименту і подальших експериментальних досліджень
доцільно відібрати наступні фактори:
- швидкість робочої поверхні вальців, м / с;
- зазор між вальцями, мм;
- кількість пакетів молотків на барабані, шт;
- диференціал вальців.
Виділені чинники керовані, контрольовані і незалежні, досить повно
узгоджуються з отриманими аналітичними залежностями , що дозволяє планувати
багатофакторний експеримент для з'ясування їх впливу на критерії оптимізації
(енергоємність і модуль помелу) , а також оцінки вплив значущості взаємодій. Це
дозволяє приступити до математичного планування багатофакторного експеримента
по робочій швидкості молотків, зазору між вальцями, швидкості робочої поверхні
вальців, кількості пакетів молотків на барабані.
Для дослідження спільного впливу основних факторів: швидкості вальців ω,
міжвальцевого зазору δр, вальцевого диференціала ω1 ω2 та кількості
пакетів з молотками на якісні і кількісні показники процесу дроблення – модуль
помелу і енергоємність.
Фактори та рівні їх варіювання представлені в таблиці 2.2
Таблиця 2.2 Основні фактори і рівні їх варіювання
45
При реалізації багатофакторного експеримента вирішувалась задача
отримання рівнянь регресії в кодованому виді по двом критеріям оптимізації:
- Y1 питома енергоємкість, кВт·год/т;
- Y2 модуль помелу, мм.
По результатам оцінки вагомості коефіцієнтів рівнянь регресії аналізу
двомірних поверхонь відзивів ставилась задача отримання значень раціональних
параметрів двоступінчатого подрібнювача.
46
2.5 Висновки до 2 розділу
1. Уточнено фізико-механічні властивості і пружно-в'язкі характеристики
зерна.
2. Обгрунтувано факторнї моделі двоступеневого подрібнювача.
3. Розроблено і виготовлено експериментальну установку для проведення
експериментальних досліджень.
4. Здійснено обробку експериментальних даних, які характеризують спосіб і
пристрій подрібнення зерна.
5. Визначено оптимальні конструктивно-технологічних параметри функціонування
молоткової дробарки.
47
РОЗДІЛ 3
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1 Вплив фізико-механічних властивостей зерна на коефіцієнт прокатування
Задля експериментального підтвердження аналітичних залежностей, режимів
і параметрів роботи подрібнювача двоступеневого, запропонованих в магістерській
роботі, необхідне подальше вивчення і уточнення властивостей матеріалу, який
підлягає переробці.
До програми експериментальних досліджень визначення і уточнення
підлягають:
- масооб’ємні, геометричні характеристики і характеристики міцності,
фрикційні властивості зернових та продуктів помелу;
- властивості пружно-в'язкі і реакції на зовнішні впливи.
Всі розміри зерен вимірювалися за допомогою штангенциркуля ШЦЦ-1 та
заокруглювали їх до 0,1 мм, результати розрахунків параметрів густини і границь
міцності заокруглювалися (табл. 3.1, 3.2).
Об’єм зернівки розраховувався по аналогії з об'ємом кулі:
(3.1)
Густина зернин визначалася як результат відношення маси 100 зерен Σmі
випадкової вибірки до їх сумарного розрахункового об’єму ΣVі:
(3.2)
Маса 100 зерен ячменю та пшениці врожаю 2022 року визначалася за
допомогою аналітичних електронних терезах HJCHLAHD і дорівнює 5 г пшениці
сорту Юка та 4 г ячменю сорту Вакула.
Густина пшениці за (3.2) дорівнює (1,125-1,375) 10-3 г / мм3. Густина ячменю –
(0,665-0,826) · 10-3 г / мм3.
48
Величина статичної межи міцності ζст визначалась як відношення руйнівного
зусилля Fруйн до площі перетину відповідного положення зернин (3.2).
Величина коефіцієнту тертя спокою fс і коефіцієнту тертя руху (кінематичний)
fк визначалися за стандартною методикою на установці ТМ-21 [30, 51].
Таблиця 3.1 - Технологічні та фізико-механічні характеристики зерна
Дані характеристики міцності зернин уточнюють розрахункові величини
прокатування в залежності від розташування їх в робочому зазорі вальцевої пари.
Тоді робочий зазор прокатування зернин в залежності від необхідного ступеня
подрібнення коригують з урахуванням коефіцієнтів варіації розмірів зернин [1, 2].
49
Таблиця 3.2 - Характеристики міцності зерна
Довж./ ши- Зусилля
Вологість Переріз, ζ,
Культура рина/ тов- 2
зерна, % мм руйнівне, МПа ζ′ ν, %
щина, мм Н
8,8/3,9/2,8 26,94 182,49 6,77
8,8/3,5/2,6 24,18 188,02 7,78
ячмінь
6,5/3,8/2,8
19,39 171,43
8,84
ярий 10,4 0,91 12,38
8/3,7/2 23,24 165,90 7,14
Віконт
8,6/3,7/2,3 24,98 154,84 6,20
ср. 7,35
6/3,5/2,9 16,49 94,01 5,70
6,5/3,7/3,2 18,88 88,48 4,69
пшениця
5,8/3,5/3 15,94 99,54 6,25
озима 11,58 0,95 15,68
5/3,5/3 13,74 82,95 6,04
Юка
5,5/2,9/2,9 12,52 95,51 7,63
ср. 6,06
7/3,8/3,4 20,88 143,78 6,89
6,5/3,8/3,1 19,39 110,60 5,70
ячмінь
7/3/3,2 16,49 143,78 8,72
озимий 9,84 1,03 14,65
6,9/3/2,2 16,25 121,66 7,49
Вакула
6,8/3,1/3,3 16,55 105,07 6,35
ср. 7,03
Тут: ζ ' – середнє відхилення; ν – коефіцієнт варіації напруги.
Після дослідів по визначенню відновлюючих коефіцієнтів, по методиці
описаною раніше, отримані дані, які дозволяють побудувати графік
експериментальної залежності від величини відносної деформації зернин ячменю і
пшениці (рис. 3.1).
Коефіцієнт відновлення визначали для найменшого горизонтального розміру-
товщини і найбільш стабільного горизонтального положення частинок, що
відповідає умовам уловлювання α<φ.
З наведеного вище графіка видно, що точка "руйнування" на графіку
залежності коефіцієнта відновлення відповідає порушенню форми і нормальної
50
роботи міцності оболонки, що забезпечує відсутність цілих зерен навіть при
грубому помелі.
Лінія тренда залежності, наведена вище, показує функціональну залежність
коефіцієнта відновлення від відносної деформації.
Рисунок 3.1 - Графік експериментальної залежності коефіцієнта відновлення
від величини відносної деформації
Задля уточнення границь пружної міцності оболонок зернин у графіку
(рис.3.1) наведені експериментально отримані залежності відношення величини
відновлення пружного δв до величин деформації абсолютної δу (рис. 3.2).
Значенням відносної деформації осі абсцис (рис. 3.2) відповідних величин δу і
δв, отримані для розмірів випробовуваних зернин εіhі.
Максимум зміни співвідношення деформації відповідає границі пружності
(розкриття) і підтверджує потрібність коригування рабочого зазору вальцевого
ступеня в межах 0,3 товщини зернин.
51
Задля обґрунтування кінематичного режиму молоткової секції з’ясовувалася
швидкість удару що достатня для поділу матеріалу, що подрібнюється після
прокатування без створення борошняної фракції, що зображено на рисунку 3.3.
Рисунок 3.2 - Експериментальна залежність відношення деформацій δв / δу
Отже, випливає, що для дроблення цілих зерен (ε > 0,1) потрібна швидкість
(35-40) м / с, однак при обєднанні в зернині дефектів міцності шляхом їх
попередньої деформації, швидкість остаточного руйнування значно зменшується.
Рисунок 3.3 - Експериментальні залежності швидкості руйнування зернин від
відносної деформації прокатування
52
Апроксимуючі функції показують функціональну залежність руйнування
швидкості зерен від відносної деформації прокатування.
Після деформації зернин їх міцність знижується 30-37% [1, 2].
Рисунок 3.4 - Експериментальна залежність коефіцієнта прокатування від
модуля помелу
Експериментальним шляхом на установці ТМ-21 були визначені коефіцієнти
прокатування, що забезпечують реалізацію процесу «прокатування» (рис. 3.4).
На основі даних графіка 3.4 робимо висновок що необхідно встановити зазор
між вальцями, який відповідає найменшому значенню коефіцієнту прокатування
цілих зерен, тобто в межах (0,3 ± 0,05) dэ. Діаметр еквівалентний приймається
рівним 50% від суми ширини та товщини зернини, тобто
(3.3)
Дуга прокатування дорівнюєпопередньо знайденій умові.
53
3.2 Оптимізація параметрів процесу подрібнення зерна
Після проведення експериментів відповідно до методики, описаної в розділі 2,
і отримання їх результатів було здійснено регресійний аналіз в середовищі Microsoft
Excel і MathCAD [1, 2, 51].
Результати багатофакторного експерименту, що встановлює залежність між
міжвальцевим зазором і швидкістю робочої поверхності, а також кількістю пакетів
молоткового ступеня наведені в дослідному журналі.
За результатами багатофакторного експерименту визначалися коефіцієнти
регресії і складалися рівняння в кодованому вигляді:
За даними результатів експерименту рівняння регресії для пшениці за обома
критеріями оптимізації отримані у вигляді:
- питома енергоємність:
- модуль помелу:
-
За даними результатів експерименту рівняння регресії для ячменю за обома
критеріями оптимізації отримані у вигляді:
54
- питома енергоємність:
-
- модуль помелу:
При обробці отриманих результатів були перевірені однорідності дисперсій
(критерій Кохрена (G)), дано оцінку значущості коефіцієнтів рівнянь (довірчий
інтервал з використанням критерію Стьюдента (t), а також перевірена адекватність
математичної моделі (критерій Фішера (F)) [1].
Після обробки даних повного факторного експерименту отримані рівняння
регресії математичної моделі в кодованому вигляді:
Для пшениці:
В натуральних значеннях рівняння залежностей питомої енергоємності та
модуля помелу від основних факторів мають вигляд:
Для пшениці:
-модуль помелу
55
По виду і структурі отриманих рівнянь регресії аналізували вплив кожного
фактора і парних взаємодій на величини критеріїв оптимізації.
Максимальний вплив на величини критеріїв оптимізації на обох культурах
надає фактор x2 – міжвальцевий зазор. Із збільшенням міжвальцевого зазору
витрати енергії на подрібнення зміщуються в сторону молоткового ступеня, що в
свою чергу, відповідноз графіком академіка В.П. Горячкіна, веде до загального
підвищення енергоємності процесу подрібнення. Аналогічним чином по пшениці
впливають на критерій оптимізації чинники х1 – частота обертання вальців і х3 –
кількість пакетів молотків, але в меншій мірі, так як коефіцієнти регресії при них
менше ніж при х2.
З парних взаємодій найбільш значущим для модуля помелу є поєднання
факторів х1 х3 – швидкість робочої поверхні вальців і кількість пакетів молоткової
ступені. Якщо обидва чинники знаходяться на верхніх рівнях, то критерій
оптимізації збільшується (знак «+» при коефіцієнті рівняння регресії).
На питому енергоємність найбільший вплив серед квадратичних факторів
надає х2 – диференціал вальців.По ячменю найбільш значущим з парних взаємодій
також є поєднання факторів х1 х3. Знак «-» при коефіцієнті для модуля помелу
означає, що зменшення критерію оптимізації сприяють фактори, які знаходяться на
різних рівнях (+1, -1) або навпаки.
56
Використовуючи отримані математичні моделі, були побудовані графічні
представлення поверхонь відгуків. Для визначення діапазону оптимальних значень
факторів виконаємо їх аналіз.
Рисунок 3.5 - Поверхні відгуку питомої енергоємності при частоті обертання
швидкохідного вальця 1200 об/хв і 3-х пакетів молотків
При фіксації значень частоти обертання швидкохідного вальця і кількості
молотків на барабані питома енергоємність подрібнення пшениці зменшується при
збільшенні зазору між вальцями, при цьому диференціал частоти обертання вальців
істотного впливу не робить (рис. 3.6).
Рисунок 3.6 - Поверхні відгуку питомої енергоємності при міжвальцевому
зазорі 1,5 мм і 3-х пакетів молотків
57
При фіксації міжвальцевого зазору і кількості молотків на барабані питома
енергоємність приймає максимальні значення при найбільшій частоті обертання
вальців і відношенню їх частот обертання рівному 1,6 (рис. 3.6), що відповідає умові
переходу основної величини витрат енергії до молоткового ступеня.
В аналітичній моделі процесу подрібнення зерна двоступінчастим
подрібнювачем зазор між вальцями δр – це величина, що входить в знаменник.
Двовимірний перетин (число пакетів і частота обертання на нульових рівнях)
(рис. 3.7 і 3.8) відповідають зворотної пропорційності величини функції відгуку –
енергоємності процесу. Диференціал вальців, при цьому, підтвердує існування
процесу прокатування при його значенні на границях величини 1,6, що знаходиться
на мінімумі ізоліній енергоемності.
Рисунок 3.7 - Поверхні відгуку питомої енергоємності при міжвальцевому
зазорі 1,5 мм і частоті обертання швидкохідного вальця 1200 об / хв.
Вивчення поверхні відгуку в функції впливу диференціалу вальців і кількості
пакетів молотків на барабані показує, що чим більше молотків на молотковому
барабані, тим вище питома енергоємність (рис. 3.7).
58
Рисунок 3.8 - Поверхні відгуків модуля помелу при частоті обертання
швидкохідного вальця 1200 об/хв і міжвальцевим зазором 1,5 мм
Аналіз двомірного перетину при фіксованих значеннях частоти обертання
вальців і межвальцевого зазору показує, що модуль помелу приймає мінімальні
значення при трьох пакетах молотків (рис. 3.8).
Далі проводимо аналіз двомірного перерізу впливу факторів на энергоємність
подрібнення і модуль помелу по ячменю.
Рисунок 3.9 - Поверхні відгуків питомої енергоємності при частоті обертання
1200 об/хв і 3-х пакетів молотків
59
При фіксації значень частоти обертів швидкохідного вальця і кількості
молотків на барабані питома енергоємність подрібнення ячменю зменшується при
збільшенні зазору меж вальцями, при цьому диференціал частот обертання вальців
суттєво не впливає (рис. 3.9).
3.3 Оцінка показників якості вихідного продукту
Якісні показники продукту подрібнення оцінювались за допомогою
варіаційних помельних характеристик (рис. 3.10) для середнього і крупного модулів
помелу. Отриманий при подрібненні готовий продукт має вирівняний
гранулометричний склад і відповідає вимогам для комбікормів.
Рисунок 3.10 - Варіаційні помельні характеристики
Задана фракція при середньому і крупному модулях помелу складає:
Мсередній(1,75)=76,1%
Мкрупний(2,6)=87,8%
Вміст пиловидної фракції менше 1 мм не перевищувало 7,4%
60
Для оцінки витрат енергії вальцевого і молоткового ступенів дробарки в
діапазоні потрібного гранулометричного складу побудована експериментальна
залежність питомої енергоємності і модулів помелу від величини міжвальцевого
зазору в порівнянні з базовою дробаркою Ф-1М (рис. 3.11).
Із приведеного графіка видно, що базова дробарка Ф1-М має питому
енергоємність 7 кВт·год/т, що відповідає A1E1 або A2E2 на графіку [1, 6]. Загальна
питома енергоємність молоткової дробарки рівна величині A1D1 для ячменю і A1C1
для пшениці, доля вальцевої секції в загальній енергетиці складає A1B1. На
молоткову ступінь приходится B1D1 і B1C1 відповідно. При збільшенні
міжвальцевого зазору – режим A2E2 – доля в загальній енергетиці подрібнювача
вальцевого ступеня знижується, молоткового збільшується. При цьому проходить
загальне зниження питомої энергоємності процесу.
Рисунок 3.11 - Графіки експериментальної і теоретичної залежностей питомої
энергоємності від міжвальцевого зазору
61
Аналіз графічних залежностей (рис. 3.11) дозволяє порівняти енергетику
базової машини Ф1-М і двоступінчатого подрібнювача в робочому діапазоні
регулювань міжвальцевого зазору, що забезпечує необхідні величини подач обох
ступенів, а також виділити складові енергоємності, що відносяться до ступенів
подрібнювача і визначити величину зниження на обох культурах як:
- на ячменю – відрізок D2E2/ відрізок A2E2 або на 2,2 кВт·год/т;
- на пшениці – відрізок C2E2/ відрізок A2E2 або на 1,8 кВт·год/т
на всьому діапазоні зміни міжвальцевого зазору.
Крім графіка y1=fi(δ), а також двомірного перерізу, що дозволяє однозначно
підтвердити теоретичну залежність – рівняння процесу функціонування вальцевого
ступеня.
Рисунок 3.12 - Графік експериментальної і аналітичної залежностей модуля
помелу від міжвальцевого зазору
Слід відмітити, що при режимі роботи 1 подрібнювача (частота обертання
ротора молоткового барабану 1350 хв-1) перевищує крупний помел (рис. 3.12). В
випадку якщо необхідний середній модуль помелу, експлуатація подрібнювача
рекомендуеється на 2 режимі (1860 хв-1).
62
Отримано результати теоретичного аналізу роботи молоткової дробарки по
способу подрібнення, експериментальною перевіркою факторної моделі процесу з
врахуванням особливостей і механічних властивостей кормового зерна.
63
3.4 Висновки до 3 розділу
1. Двоступеневий подрібнювач зерна подрібнює зернини злакових і та
бобових рослин, забезпечивши вміст даної фракції не менше 76% загальної маси.
Вміст фракції подрібнення (0-1,0) ·10-3м не перевищує 7,4%.
2. Результати коефіцієнтів прокатування фракцій зерна що подрібнене
показали збільшення із зменшенням величини модуля помелу та для цілих зерен
складає 0,25-0,28 –це гарантує дотримання умови прокатування.
3. Швидкість руйнування зернин після прокатування вальцевою парою при
відносній деформації (0,3±0,05) dЭ складає 21-25м/с.
4. Результати досліджень які проведено методом планування
експериментів та отримано рівняння регресії, які адекватно описують процес
дроблення зерна та визначли оптимальні параметри подрібнювача:
- 1,5±0,25 мм міжвальцевий зазор;
- 1,6±0,2 диференціал вальців;
- 1200±50 об/хв частоту обертання швидкохідного вальця;
- 3 –це кількість пакетів молотків на барабані, і встановлений кут обхвату
барабана молоткового декою в межах 90º - це забезпечує прямоточний
безрешетний режим.
5. Енергоємність роботи базової моделі Ф1-М складає
Θбаз=7,5-8,5 кВт·год/т порівняно з подрібнювачем двоступеневим
Θдси=2,8-4,3 кВт·год/т стала меншою в діапазоні модулів помелу в межах 1,9- 2,7
рази.
64
ВИСНОВКИ
Під час виконання кваліфікаційної роботи магістра було зроблено наступні
висновки:
1. Запропоновано теоретичні залежності та умови процесу прокатування
зерен і проходження молоткового ступеня подрібнення, що дозволяють визначити
кінематичний режим і геометричні параметри робочих органів молоткової дробарки
в залежності від необхідного технологічного результату.
2. Уточнено фізико-механічні та технологічні характеристики кормового
зерна.
3. Результати реалізації повнофакторного експерименту дозволили
визначити оптимальні параметри і режими роботи подрібнювача: міжвальцевий
зазор 1,5 ± 0,25 мм; диференціал вальців 1,6 ± 0,2; частота швидкохідного вальця
складає 1200 ± 50 об/хв; три пакета молотків на барабані.
65
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Говорущенко Н. Я. Удосконалення конструктивних параметрів
молоткової дробарки. Харків : ХНАДУ, 2011. 297 с.
2. Борисенко А. О. Борошномельне виробництво / Сучасні технології.
2013. № 5. С. 46–51.
3. Комплексна механізація виробництва комбікормів: Навчальний посібник
/ Ю. Ф. Гутаревич та ін. Київ : Арістей, 2008. 296с.
4. Вахламов В.К. Подрібнювачі: Основи конструкції: підручник для студ.
вищ. навч. закладів/В.К. Вахламов ,Харків : ХНАДУ, 2017. С. 41–42.
5. Практикум з теоріїподрібнення зерна: / за ред. О. І. Никифорук. ДУ «Ін-т
екон. та прогнозув. НАН України». Київ, 2018. 200с.
6. Волков, В.С. Покращення кондиціонування та подрібнення пшениці
Посібник/В.С. Волков. - ; Тернопіль: Інфра-Інженерія, 2019. - 200 с.
7. Говорущенко Н. Я., Туренко А. Н. : Дослідження дроблення і
подрібнення: конструкція, розрахунок та споживчі властивості. вид. 2-е вид., опрац.
и доп. Харьков : РИО ХГАДТУ, 1999. 468 с.
8. Токарев А. А., Шмидт А. Г. Технічний сервіс харчових машин та
обладнання. Автомобильный транспорт. 1992. № 12. C. 11–14.
9. Безпека життєдіяльності: підручник Токарев А. А.: Київ, 2002. 224с.
10. Сахно В. П., Савостін-Косяк Д. О. Ремонт технологічного обладнання.
Вісник Національного університету харчування та трогівлі. Сер. Технічні науки.
Київ : НУХТ, 2017. Вип. 3. С. 141–15.
11. Основи моделювання процесів в харчових машинах: навч. посіб. / В. 170
П. Сахно, А. В. Костенко, М. І. Загороднов та ін. Донецьк : «Ноулідж», 2014. 444 с.
12. Гутаревич Ю. Ф., Корпач А.О., Говорун А.Г. . Слюсарні роботи: навч.
посіб. Київ : НТУ, 2013. 252 с.
13. Гутаревич Ю.Ф. Ремонт технологічного обладнання: підручник. Київ :
Вища школа, 1991. 179 с.
14. Технічна експлуатація харчового обладнання. Технологічні розрахунки /
66
Редзюк А. М. та ін. Харчовик України. Київ, 2010. № 2. С. 88–97.
15. Rumpf H. Die mechanische Verjahrenstechnik auf dem Wissenschaft.
Rectoratsrede gehalten bei der Jahresfeiner am 3 Dezember 1966. Karisruhe, Muller, 2004.
– 23 s.
16. Thorsten G. Новые технологии кормления КРС. Из Ж. «Profi», 2011, 02-
03. – s. 102 – 105.
17. Berens D. Zerkleinerungmachinen // Chem. Ingr.-Techn., 2015. – Vol, 37,
№7, P. 151–153.