CC BY
155
Методика производственных испытаний молотковой дробилки закрытого типа
V ^ V V
с усовершенствованной рабочей камерой
ЕМ Бурлуцкий, к.т.н., Оренбургский ГАУ
Зоотехнические требования, предъявляемые к измельчённым кормам, рекомендуют иметь однородную массу корма, что создаёт хорошие предпосылки для одинакового усвоения животными всех его частей. В измельчённом корме должно быть как можно меньше пылевидных фракций (размер частиц менее 0,25 мм). Скармливание животным переизмельчённого продукта снижает прирост живой массы, влияет на пищеварение, так как животное проглатывает корм без пережёвывания. Значительные потери в приросте живой массы наблюдаются при скармливании измельчённого зерна, имеющего одновременно в большом количестве сравнительно мелкие и крупные частицы.
Получение корма с более высокой равномерностью измельчения, с узкими границами размеров частиц, соответствующими по гранулометрическому составу физиологии определённых групп сельскохозяйственных животных и птиц, явилось целью проведённых нами исследований. Требования тонкого помола соблюдали для телят в возрасте до шести месяцев, поросят-отъёмышей, молодняка свиней, молодняка птицы, кур-несушек и взрослых уток (при кормлении влажными мёшанками) [1].
Для измельчения зерна применяли молотковые дробилки закрытого типа (рис. 1, 2), которые получили широкое распространение благодаря простоте конструкции, надёжности в работе и удобству обслуживания при эксплуатации. Анализ статистических данных о наличии
Рис. 1 — Конструктивно-технологические схемы молотковых дробилок: А - открытого типа; Б - закрытого типа
дробильных машин в хозяйствах Оренбургской области показывает преобладание молотковых дробилок закрытого типа.
Рассматривая установившийся режим работы этих дробилок [2, 3], можно выделить три последовательно протекающих этапа: подачу сырья, измельчение, эвакуацию.
В дробильной камере всегда имеется некоторое количество материала, частицы которого находятся на разных стадиях разрушения. В основу работы дробилки положен принцип измельчения ударом и истиранием. Он осуществляется с помощью быстровращающихся стальных молотков, шарнирно укреплённых на роторе, помещённом внутри кожуха. В нижней части кожух снабжён решетом, в верхней — декой. Молотки барабана и обусловленный ими воздушный поток увлекают материал в круговое движение, располагая его на периферии камеры слоем переменной плотности.
Ротор, деки и решето создают новые частицы, которые с течением времени поглощаются решетом. При ударе молотка по куску расколовшиеся его части отбрасываются на решето и испытываются на проход через него. Частица, которая не прошла, отражается от решета, возвращается к барабану и снова попадает в зону действия молотков. В результате ряда последовательных ударов и многократных отражений кусок разрушается на более мелкие части, проходит участок сепарации и попадает в зарешётное пространство.
Главными достоинствами дробилок данного типа являются быстрое извлечение продукта из дробильной камеры, возможность регулирования степени измельчения, автоматическое управление процессом, лёгкая замена изнашивающихся деталей (молотков, решет, деки), механизированная загрузка и выгрузка материала.
Основными недостатками являются большие эксплуатационные расходы, быстрое изнашива-
ние деталей, большой расход электроэнергии, значительная часть которой потребляется непроизводительно, образование пылевидных фракций, неоднородность измельчённого продукта.
Таким образом, совершенствование конструкции молотковых дробилок закрытого типа должно идти в направлении повышения ресурса работы изнашивающихся органов, уменьшения габаритов и металлоёмкости, автоматизации поддержания оптимальных режимов измельчения и создания условий более равномерного распределения материала по длине рабочей камеры
[4]. Так, например, в дробилке КДУ-2 исходный материал перед попаданием в дробильную камеру под действием собственного веса накапливается в центре нижней части окна загрузки, оставляя относительно свободными его края. Такое естественное распределение исходного материала в центре окна влечёт за собой удары молотков по плотной массе при его поступлении в дробильную камеру и вхолостую по краям этой массы. Для выравнивания поступающего материала внутри корпуса дробилки зерна устанавливается делитель (рис. 3), состоящий из трёх желобов криволинейной формы, изготовленных из листовой стали и расположенных один над другим на одинаковом расстоянии друг от друга в вертикальной плоскости. Поверхность каждого жёлоба разделена равномерно, в виде расходящихся лучей, продольными разделительными рёбрами для распределения материала. Верхние концы желобов крепятся к окну с поворотной заслонкой корпуса загрузочного бункера, а нижние — к окну загрузки исходного материала в дробильную камеру.
Наличие делителя позволяет достаточно равномерно распределять поступающий исходный материал по площади окна загрузки в дробильную камеру, как в вертикальной плоскости, так и по ширине, улучшая тем самым условия ударного воздействия рабочих органов дробилки
В
Г
Рис. 2 - Классификация рабочих камер молотковых дробилок закрытого типа:
А - угол охвата барабана решетом 360°, деки отсутствуют; Б - угол охвата решетом 290°, деки 1, 2 установлены в зоне
впускной горловины одна над другой; В - угол охвата барабана решетом 132°, деки 1, 2 установлены симметрично относительно впускной горловины и решета; Г - угол охвата барабана решетом 160°, на барабане по окружности с равным
шагом расположены бичи 1, на внутренних стенках камеры измельчающие пластины 2
(молотков) на исходный материал. На рисунке 4 показано расположение делителя в дробилке.
Одной из важнейших оценок совершенствования конструкции молотковой дробилки или технологического процесса измельчения корма (подачи корма в дробильную камеру, оборотов ротора с шарнирно подвешенными на нём молотками, величины разрежения за решетом камеры, состояния корма и т.д.) является качество измельчения продукта.
Гранулометрический состав измельчённого корма определялся методом ситового анализа
[5]. Выемки для проведения анализа отбирались щупом из каждого второго расшитого мешка с измельчённым зерном в трёх местах: вверху, в середине и внизу и затем ссыпались в тару. Полученный образец весил не более 2 кг и, следовательно, мог выступать в качестве среднего образца.
Навеска в 100 г ячменной дерти (часть среднего образца) просеивалась в течение 10 минут
Б
2
А
Рис. 3 - Конструкция делителя зерновой дробилки КДУ-2:
1 - жёлоб; 2 - продольное разделительное ребро
через набор штампованных сит с круглыми отверстиями 0 4, 3, 2, 1 и 0,2 мм, установленных в пакет сверху вниз (от крупных отверстий к мелким) в классификаторе И.В. Макарова.
По окончании рассева определяли массу остатков на всех ситах и сборном дне взвешиванием на технических весах с точностью до 0,01 г. Потери при рассеве в сериях испытаний не превышали 1—2% и при обработке распределялись пропорционально выходам каждой фракции.
Для дальнейшей обработки результатов ситового анализа были составлены статистические ряды распределения массы измельчённых частиц по фракциям (табл. 1; 2). Границы фракций определялись диаметрами отверстий смежных сит.
Графические изображения полученных статистических рядов (помольные характеристики) представлены на рисунках 5, 6.
Для оценки измельчённого корма по однородности состава (табл. 3) рассчитывали среднеквадратическое отклонение (стандарт) о размера частиц, коэффициент вариации V и размах варьирования Я по формулам:
Х(х,- —х) р,
1 р,
V=О 100;
X
Я = X — X • Лшах Лшт,
(1)
(2)
(3)
где х, х — средние размеры частиц соответственно фракции и навески; рі — остатки на ситах, %; хтах, хт;п — наибольшая и наименьшая варианты.
Изменения гранулометрического состава измельчённого корма после усовершенствования рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа показаны на рисунке 7.
Таким образом, определение гранулометрического состава измельчённого материала методом ситового анализа до и после усовершенствования рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа показало снижение доли пылевидной фракции (частицы размером до 0,25 мм) примерно на 19,6 %. Сравнение гранулометрического состава измельчёного ячменя после усовершенствования до крупности частиц не более 1 мм с гранулометрическим составом измельчённого до аналогичной крупности ячменя до усовершенствования показа-
2
1
2
о
1. Гранулометрический состав измельчённого корма до усовершенствования рабочей камеры дробилки
Границы фракций, мм 0-0,2 0,2-1 1-2 2-3 3-4
Масса фракций*, % 16,8 55,4 20,7 4,6 2,5
Модуль помола, мм 0,862
2. Гранулометрический состав измельчённого корма после усовершенствования рабочей камеры дробилки
Границы фракций, мм 0-0,2 0,2-1 1-2 2-3 3-4
Остатки на ситах*, % 13,5 60,2 24,1 1,3 0,9
Модуль помола, мм 0,822
* Среднеарифметическое значение по результатам серий испытаний.
3. Оценка однородности гранулометрического состава измельчёного корма
Числовые характеристики Стандарт Коэффициент вариации Мода Размах варьирования
распределения о, мм V, % Мо, мм Я, мм
До усовершенствования дробилки 0,721 83,84 0,6 3,4
После усовершенствования дробилки 0,525 63,91 0,6 3,4
\ / > ✓ /
\ ✓ А / ' і і \
і ■ і і : у
1
Рис. 5 -
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
х, х, 1 Границы фракций, мм
Опытные характеристики до усовершенствования рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа:
у - гистограмма; г - полигон; г - суммарная «по плюсу»; к-суммарная «по минусу»
Рис. 4 - Дробилка КДУ-2 с установленным в ней делителем исходного материала (1)
100
80
60
40
У
г
20
0
Рис. 6 - Опытные характеристики после усовершенствования рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа:
у - гистограмма; г - полигон; г - суммарная «по плюсу»; к-суммарная «по минусу»
Рис. 7 - Помольные (частные) характеристики рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа в виде полигонов:
у - до усовершенствования; г - после усовершенствования
ло, что выравненность измельчённых частиц ячменя в первом случае выше. Об улучшении однородности измельчёного материала можно судить по выборочному коэффициенту вариации, который после усовершенствования уменьшился на 23,7%. Предложенная методика производственных испытаний молотковой дробилки закрытого типа может быть использована при оценке совершенствования конструкции зерновых дробилок или технологического процесса измельчения различных сыпучих кормов кормоприготовительными машинами.
Литература
1. Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных / ГУП «Облиздат», 1999. 646 с.
2. Бронников Е.Б., Сманко А.Г., Чешинский Л.С. Отечественные и зарубежные конструкции молотковых дробилок / ЦНТИИТЭИ Минзаг СССР. Комбикормовая промышленность. М. Вып. 6.
3. Глебов Л.А., Семенов Е.В. Рациональные режимы и оценка эффективности работы дробилок ударного действия: экспресс-информация / ЦНИИТЭИ Минхлебопродуктов СССР. Комбикормовая промышленность. М., 1991. С. 6—10, 28-41.
4. Карташов Л.П. Аверкиев А.А., Чугунов А.И. Механизация и электрификация животноводства. М.: Агропромиздат, 1987.
5. Зерновые, зернобобовые и масличные культуры: сб. гос. стандартов. М.: Издательство стандартов, 1990. 320 с.
