Анализ и исследование факторов, влияющих на качество измельчения корнеклубнеплодов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Анализ и исследование факторов, влияющих на качество измельчения корнеклубнеплодов

О.И. Белицкая, преподаватель, М.И. Филатов, д.тех.н., профессор, Оренбургский ГАУ

Процесс измельчения является одним из важнейших этапов в технологии приготовления кормов для сельскохозяйственных животных. Благодаря ему достигаются лучшая перевари-ваемость и более полное усвоение энергии кор-

ма, обусловленные требованиями физиологии кормления животных, так как питательные вещества усваиваются организмом животных только в растворенном виде, а скорость обработки частиц корма желудочным соком прямо пропорциональна площади их поверхности. В результате измельчения корма образуются частицы с высокоразвитой поверхностью, что способ-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

А і Г ' г

Степень измельчения: ■ размер корне- клубнеплодов; ■ размер частиц измельченного корма; ■ равномерность гранулометрического состава Технологические свойства кормов: ■ влажность; ■ температура; ■ измельчаемость Физико-механические свойства кормов: ■ прочность; ■ упругость; ■ коэффициент трения (сцепления) Загрузка камеры измельчения: ■ величина подачи; ■ скорость подачи материала в камеру; ■ время пребывания корнеклубнеплодов в камере

МЕХАНИЧЕСКИЕ

V ^

Динамические: ■ масса барабана; ■ момент инерции барабана; ■ скорость рабочих органов измельчителя (молотки, ножи, диски) Проходимость через отверстия решета (скорость эвакуации материала из зоны резания) Привод измельчителя: ■ мощность; ■ число оборотов в минуту; КПД измельчителя

і КОНСТРУКТИВНЫЕ ■ 1

Конструктивно-технологическая схема Конструкция рабочих органов измельчителя:

измельчителя: ■ молотки, ножи, диски: форма, размеры, количество,

■ размеры и форма камеры и ротора; способ размещения, масса, геометрические параметры;

■ стадийность процесса; ■ форма (тип), размер деки;

■ место отвода готового продукта ■ решето: размеры отверстия (тип отверстий, живое сечение)

Рис. 1- Классификация факторов эффективной работы измельчителя

ствует ускорению процессов пищеварения и повышению усвояемости питательных веществ [1].

В сельском хозяйстве измельчают корма различного происхождения, в том числе и корнеклубнеплоды. Для этого применяются корнерезки или измельчители, которые могут быть выполнены в виде отдельных машин или входить в состав агрегатов [2].

Пока нет единого подхода к теоретическому описанию процесса измельчения, что напрямую связано с рядом объективных и субъективных трудностей его моделирования. Эффективность работы измельчителя зависит от большого количества факторов, в той или иной степени влияющих на процесс измельчения. В отечественной литературе описаны различные совокупности этих факторов. Однако основания, выбранные для их классификации, отражают лишь отдельные стороны технологического процесса измельчения корнеклубнеплодов. Нами предложена авторская классификация факторов, определяющих качество измельчаемого кормового материала (рис. 1), в полной мере учитывающая различные стороны этого процесса.

Суть исследования любого технологического процесса сводится к уменьшению количества факторов влияния, т.е. выделению значимых и отсеиванию второстепенных. При этом надо отметить недостаточность и недостоверность информации о реально протекающем технологическом процессе, стохастическая природа самих объектов исследования накладывает существенные ограничения на возможности математической формализации.

Уровень неопределенности можно снизить за счет применения научно обоснованных методик ранжирования факторов влияния, значительная часть которых опирается на суждения специалистов. Особенно плодотворно использование информации, полученной от специалистов, в том случае, если для ее сбора, обобщения и анализа применяются методы, получившие название методов экспертных оценок [3]. Их достаточно много, и они базируются на различных основаниях. На рис. 2 представлена таблица, в которой проведена типизация методов обработки информации, получаемой от экспертов.

Указанные методы были апробированы для

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, ПОЛУЧАЕМОЙ ОТ ЭКСПЕРТОВ

—► Формализация информации и шкалы: ■ выделение наиболее существенных факторов; ■ оценка факторов по соответствующим шкалам (номинальной, порядковой, интервальной, шкале отношений); ■ сведение воедино оценок, полученных по каждому фактору; ■ сравнение и выбор наиболее предпочтительных решений на основе установленного критерия

—► Оценка целей и выбор критерия: ■ разработка перечня целей; ■ определение возможных стратегий; ■ оценка эффективности стратегий с помощью установленного критерия

—► Ранжирование и оценка: ■ ранжирование проблем и определение меры значимости факторов; ■ получение на основе синтеза группового и внутригруппового ранжирования единой системы расположения всех факторов; ■ обработка данных, полученных от экспертов с помощью формул

—► Метод последовательных предпочтений: ■ ранжирование и оценка факторов; ■ систематическая проверка оценок на базе их последовательного сравнения; ■ сравнение полученных ненормированных оценок с оценками первоначального упорядочения, проверка обоснованности

—► Метод парных сравнений: ■ составление матрицы парных сравнений; ■ составление матрицы предпочтений; ■ построение шкальных оценок факторов; ■ проверка результатов на непротиворечивость

Рис. 2- Методы обработки информации, получаемой от экспертов

априорного отсеивания факторов, влияющих на эффективность работы молотковой кормодро-билки [4].

Сходство технологических процессов дробления зернового сырья и измельчения корнеклубнеплодов позволяет выделить значимые, с точки зрения улучшения качества измельчаемого материала, факторы: 1) прочностные характеристики кормового материала; 2) влажность (сочность) исходного материала; 3) форму, размеры и геометрические характеристики рабочих органов; 4) количество и способ размещения ударнорежущих рабочих органов; 5) зазоры между рабочими органами; 6) скорость рабочих органов; 7) многостадийность; 8) способ подачи исходного материала и отвод готового продукта; 9) момент инерции барабана. Их значительное количество по-прежнему затрудняет анализ и формализацию реально протекающего процесса. Очевидно, что дальнейшее уменьшение этого количества до 3—5 факторов непосредственно повлияет на адекватность математической модели исследуемого процесса.

Указанные трудности могут быть преодолены в результате использования вероятностностатистических методов построения модели про-

цесса измельчения. Это отмечали ряд исследователей, в том числе С.В. Мельников: «Процессы взаимодействия рабочих органов с материалом очень сложны, и описание их точными математическими уравнениями сопряжено с большими трудностями, а в ряде случаев невозможно. Наиболее перспективными и надежными могут быть признаны вероятностно-статистические методы изучения имеющихся закономерностей» [1].

Таким образом, исследования, опирающиеся на вероятностно-статистические методы, позволяют наиболее адекватно описать реально протекающий технологический процесс и установить основные параметры, моделируя которые можно добиться улучшения его энергетических, технологических и технических показателей.

Литература

1. Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм: учебн. пособие для вузов / С.В. Мельников. Л.: Колос, 1978. 560 с.

2. Мянд, А.Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты / А.Э. Мянд. М.: Машиностроение. 1970. 156 с.

3. Бешелев, С.Д. Математико-статистические методы экспертных оценок / С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. М.: Статистика, 1974.

4. Базаров, М.К. Априорное отсеивание факторов при исследовании рабочего процесса дробления молотковой дробилки / М.В. Чкалова, М.К. Базаров, Е.М. Бурлуцкий, В.Д. Поздняков // Вертикаль. Оренбургский научный вестник. Оренбург, 2000. №3-4. С. 25-28.