CC BY
28
= 100 1т-С)2 (4)
с с V к^-1 ’
где С — текущая концентрация индикатора в /-зоне, %; С — средняя текущая концентрация индикатора, %; — суммарное количество зон идеаль-
ного смешивания и идеального вытеснения.
Согласно полученным результатам (рис. 3) в отличие от классического представления кинетики процесса на графи-кеесть 2 участка конвективного смешивания. Можно предположить, что на первом из них наблюдается взаимодействие стартовых (относительно больших) объемов ингредиентов кормосмеси, в ре-зультатечего достигается первый уровень неравномерности смешивания (в нашем случае 60 %; 40 с). Он фиксируется в момент, когда завершается поступление ингредиента из одной зоны первоначального размещения (61) во все остальные, то есть такое состояние можно назвать периодом равной готовности к смешиванию.
На следующем участке начинается конвективное «домешивание». Этот процесс протекает еще интенсивнее, чем предыдущий и, в конечном итоге, достигается второй уровень показателя неравномерности смешивания (10 %; 50 с). На третьем участке имеет место характерное для циркуляционных смесителей равновесное состояние между собственно смешиванием и сегрегацией с убывающей амплитудой колебания пока-
зателя неравномерности смешивания. При ее значении близком или равном нулю можно считать, что смешивание теоретически завершено. В нашем случае этому соответствует длительность процесса в пределах 220 с, что согласуется с экспериментальными данными [3].
Обобщая изложенное можно заключить следующее:-полученные в результате моделирования технологические
параметры (продолжительность и коэффициент неравномерности смешивания)—основные исходныеданныепри проектировании перспективных раздатчиков-смесителей кормов; применение метода структурного моделирования на основе элементов теории смешивания ингредиентов, реализованного в среде современного отечественного программного комплекса «МВТУ», существенно упрошзет задачу определения рациональных параметров установок для приготовления кормов, сокращает интеллектуальные и временные затраты на их разработку.
Литература.
1. Смешивание кормов в порционных аппаратах с вертикальным коническим шнеком./ В.Ф Хлыстунов., М.А Тищенко, С.В.Брагинец и др.//Техника в сельском хозяйстве. — 2004.— №3,— с. 13-15.
2. Хлыстунов В.Ф. .Моделирование процесса смешивания кормов в смесителе —раздатчике мотовильно — лопастного типа/В.Ф Хлыстунов., Б.А. Карташов, А.Н. Токарева //Вестник РАСХН. -2002.-МЗ- с.7-9.
3. Хлыстунов В.Ф. Механико-технологическое обоснование технического оснащения системы жизнеобеспечения свиноводства: Дис. ... д-р. техн. наук; ВНИПТИМЭСХ. — Зерноград, 2000. — 513 с.
4. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразований Лапласа / Г.Деч. - М.: Наука, 1963. - 287с.
5. Практикум по автоматике. Математическое моделирование систем автоматического регулирования /Под редакцией Б.А. Карташова. — М.: Колос, 2004. — 184 с.
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КОРМОВ В БЕЗРЕШЕТНЫХ ДРОБИЛКАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЕПАРАТОРА-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
А. И. ЗАВРАЖНОВ, доктор технических наук С.В. ДЬЯЧКОВ, инженер Мичуринский ГАУ
На основании изучения опубликованных в разное время работ [1,2], посвященных теоретическим
Достижения науки и техники АПК, №6-2007 _
и экспериментальным исследованиям рабочего процесса молотковых дробилок открытого типа, действующих в замкнутом цикле с сепараторами, было принято решение о необходимости новой принципиальной схемы измельчения кормов. Для ее разработки создана экспериментальная установка на основе дробилки зерна ДБ-5 (одна из лучших на сегод-
няшний день), позволяющая достаточно просто монтировать различные сепараторы и получать те или иные схемы их совместной работы.
Установка (рис. 1) состоит из загрузного шнекового транспортера 1, загрузочного бункера 2 с дози-
б)
ШШаШт
Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема экспериментальной установки (расшифровка обозначений в тексте)
рующей заслонкой 3, магнитным сепаратором 4 и расходомером 5, дробильной камеры открытого типа 6 с молотками 7 и деками 8, трубопровода 9 отвода измельченного продукта, сепаратора-измельчителя 10, состоящего из жалюзийной решетки 11, разбрасывающей тарелки 12, камеры 13 отвода готового продукта, шнека 14 для вывода готового продукта.
Технологический процесс измельчения происходит следующим образом. Шнековым транспортером 1 зерно подается в загрузочный бункер 2, затем через дозирующую заслонку 3 и магнитный сепаратор 4 оно поступает в расходомер 5 и далее — в дробильную камеру 6. В дробильной камере зерновой материал измельчается и подается по трубопроводу вместе с воздушным потоком в сепаратор-измельчитель, который отбирает готовый продукт и доизмельчает крупные частицы, снижая массу возврата в дробилку. Мелкая и доизмельченная в сепараторе крупная фракции материала под действием сообщенной им лопастями разбрасывающей тарелки 12 кинетической энергии и воздушного потока проходят через жалюзи 11 в диаметральном направлении и поступают на шнек для вывода готового продукта 14.
Материал, не прошедший через жалюзи, возвращается в дробильную камеру через патрубок вывода некондиционной фракции.
В лабораторной установке (рис. 2) была предусмотрена возможность изменения таких конструктивно-технологических факторов, какчастота вращения разбрасывающей тарелки (в пределах 4000...5000 мин-1);
Рис. 2. Сепаратор-измельчитель: а) общий вид; б) жашозий-ная решетка.
подача (от 1000 до 2000 кг/ч); величина зазора между рабочими органами.
В опытах исследовали влияние (табл. 1) частоты вращения разбрасывающей тарелки (х,); подачи материала (х2); диаметра разбрасывающей тарелки (х3); содержания некондиционной фракции висходном продукте (х4).
Таблица 1. Матрица плана и уровни варьирования
№ Факторы
опыта Хі Хг Х3 Ха
(+) 5000 0,55 0,400 85
(0) 4500 0,42 0,380 75
(') 4000 0,28 0,360 65
Для проведения эксперимента был составлен трехуровневый план Бокса-Бенкина второго порядка.
В качестве критерия оптимизации выбрана величина удельной энергоемкости Э [3], определяемая по формуле
01
где — мощность, затраченная на измельчение материала, кВт; (}—производительность, кг/ч;X — степень измельчения материала (по результатам ситового анализа); Э — энергоемкость, кВт-ч/(тед. ст. изм.).
Этот показатель увязывает энергозатраты (интенсивность приложенного режима) на единицу готового продукта с результатом работы сепаратора-измельчителя (степень измельчения материала). Поэтому любые режимы работы сепаратора оказываются сравнимыми, не-
смотря на различную степень измельчения материала.
Опыты проводили в трехкратной повторности.
В качестве исходного продукта для измельчения выбрана дерть ячменя, пшеницы и овса со средневзвешенным размером соответственно 3,4; 2,8 и 2,7 мм.
Статистическая обработка результатов эксперимента проводилась с применением программы «Statistica 6.0».
После исключения незначимых оценок коэффициентов мы получили следующие математические модели:
для пшеничной дерти
Э = 29,1 - 0,0026 п - 0,00190 - 89,04^ + 110,4<*2 -- 0,125 + 0,0004 д2;
для ячменной дерти
Э = 34,75 - 0,03л-108,54^ +134</2 - 0,1465 +
+ 0,001Я2 + 0,002£М;
для овсовой дерти
Э = 22,77 - 0,0023и - 71,13</ + 87,8 Ы2 --0,0955 +0,0004Я2,
где п — частота вращения разбрасывающей тарелки, мин1; 0 — подачи материала, кг/с; ¡1 — диаметр разбрасывающей тарелки, м; В — содержание некондиционной фракции в исходном продукте, %.
После подстановки в уравнения регрессии факторов в пределах исследуемого диапазона при любом сочетании их значений можно определить энергоемкость сепаратора-измельчителя.
Так, минимальные энергозатраты при измельчении пшеничной дерти равны 0,487; ячменной — 0,595; овсовой — 0,403 кВт-ч/т -ед.ст.изм.
Оптимальные параметры для работы сепаратора-измельчителя в исследуемых условиях — частота вращения разбрасывающей тарелки 4450...4550 мин1, подача материала 0,43...0,45 кг/с, диаметр разбрасывающей тарелки 0,38 м.
Для объективной оценки преимуществ дробилки с сепаратором-измельчителем были проведены сравнительные испытания. В качестве базовой дробилки выбрана серийно выпускаемая ДБ-5. Опыты проводили в одинаковых условиях. Исходный продукт — пшеница, овес и ячмень со средневзвешенным размером частиц соответственно 3,72 мм (влажность 12...14 %), 4,4 мм (влажность 11,5...14 %), 4,62 мм (влажность 12...14 %).
Из результатов испытаний видно, что удельные энергозатраты на измельчение при работе экспериментальной установки на 7... 11,2 % ниже, а максимальный выход готового продукта на 18,7...24,8 % больше, чем в случае использования дробилки ДБ-5 (табл. 2).
Средневзвешенный размер готового продукта
различался не более чем на 5,36 % (ячмень). Обобщая приведенные результаты, можно отметить, что по основным показателям экспериментальная установка превосходит ДБ-5.
Таблица 2. Результаты сравнительных испытаний экспериментальной установ ки и дробилки ДБ-5
Показатель Экспериментальная установка Дробилка ДБ-5
яч- мень пше- ница овес яч- мень пше- ница овес
Минимальные удельные
энергозатраты,
кВтч/(тед.ст.изм.) 1,58 1,51 1,38 1,77 1,68 1,44
Максимальный выход го-
тового продукта, т/ч 9,22 7,26 6,39 7,12 5,9 4,8
Средневзвешенный раз-
мер (модуль) готового про-
дукта, мм 1,59 1,46 1,54 1,68 1,502 1,52
Литература.
1. Алешкин В.Р. Повышение эффективности процесса и технических средств механизации измельчения кормов. Дисс. на соиск. уч. степ, дтн. 1995. — 446 с
2. Алешкин В.Р., Баранов Н. Ф. Определение циркулирующей нагрузки в дробилке открытого типа с сепаратором //Механизация процессов в животноводстве: Сб. науч. тр. Пермского СХИ, — Пермь, 1986. — С4-8.
3. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. — Л.: Колос. Ленингр. отд-ние. 1978. — 560 с.
УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПРИЦЕПНОЙ ВАЛКОВОЙ
ЖАТКИ ЖВП-9,1 «ДРОФА»
В.Н. ГРАБОРОВ, аспирант
В. А. ЖИЛКИН, доктор технических наук
Челябинский ГАУ
В связи с сокращением общего числа зерноуборочных машин, возникла необходимость применения прицепных жаток, агрегатируемых с тракторами. При низкой и средней урожайности зерновых,
характерной для зоны рискованного земледелия, экономически целесообразно использование широкозахватных жаток, которые создают валок, способный загрузить молотилку комбайн до его паспортной производительности [1].
К их числу относится ЖВП-9,1 «Дрофа» [2], которая, будучи ассиметричной динамической системой, характеризуется неустойчивостью движения при эксплуатации, приводящей к снижению шири-
