Энергоемкость процесса измельчения в измельчителе-смесителе зерна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергоемкость процесса измельчения в измельчителе-смесителе зерна

Кумахов А.А., Хапов Ю.С., Кудаев З.Р.

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова

Аннотация

Приведены результаты теоретических исследований по определению мощности привода измельчителя, а также методика расчёта для предлагаемой установки. Измельченные ею корма превосходят по качеству, в частности, по своему гранулометрическому составу, корма, измельченные на любой молотковой дробилке. Показана обработка экспериментальной информации и установление эмпирических закономерностей для исследуемых процессов.

Ключевые слова: ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ, СМЕСИТЕЛЬ, ЗЕРНО, ЭКСПЕРИМЕНТ, ЭНЕРГОЕМКОСТЬ

В ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский ГАУ им. В.М. Кокова» проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по проектированию измельчителя-смесителя фуражного зерна, обеспечивающего равномерность гранулометрического состава измельченного корма (до 70%).

Качество измельчённого корма по своему гранулометрическому составу превосходит качество корма, измельченного на любой молотковой дробилке, за счёт увеличения содержания легкопереваримой организмом животных и птиц фракции и снижения пылевидной фракции, оказывающей отрицательное воздействие на организм животного. Скармливание дойным коровам каждого центнера кормов с определёнными зоотехническими требованиями и размерами частиц от 1,2 до 1,8 мм позволяет получить дополнительно 10-15 кг молока или 3-4 кг мяса [1].

Измельчитель-смеситель (рис. 1) состоит из рамы, камеры измельчения, редуктора, бункера и других механизмов и приводится в действие от электродвигателя [2].

Измельчающая камера 1 состоит из чугунного цилиндра, в котором размещен ротор 2 с новыми рабочими органами, и решета. На цилиндрической поверхности камеры имеется выходная горловина 6, через которую выводится измельченная масса. Верхняя часть камеры представляет собой откидную крышку. Во внутренней части крышки и цилиндрического корпуса вмонтированы противорежущие элементы 7. Ротор состоит из диска, на котором закреплены кронштейны 4 для размещения режущих элементов 3.

Противорежущий элемент 7 представляет собой металлическую пластину, имеющую «П»-образные впадины, а режущий элемент 3 - металлическую пластину, имеющую «Т»-образные выступы. Измельчаемый материал попадает из приемного бункера 8 в камеру 1 и измельчается за счет взаимодействия режущих граней рабочих органов 3 ротора и противорежущих граней элементов 7, закрепленных на корпусе, и частично за счет удара о деки 5. Часть измельчаемого материала просачивается через сита и выводится из машины. Остальная масса отбрасывается к режущим элементам, доизмельчается и выводится из машины.

Рис. 1. Схема измельчающего устройства

1 - камера измельчения; 2 - ротор; 3 - режуший элемент; 4 - кронштейн; 5 - дека;

6 - выходная горловина; 7 - противорежущий элемент; 8 - приемный бункер

При измельчении грубых кормов и початков кукурузы в качестве измельчающего устройства используется барабанный ножевой аппарат с криволинейными ножами. Исходный материал подается на питающий транспортер, уплотняется на нем и поступает к ножам режущего барабана. Процесс измельчения происходит за счет взаимодействия криволинейных ножей и противорежущей пластины барабана. Предварительно измельченная криволинейными ножами и противорезами масса подается в камеру измельчения 1, где доизмельчается режущими и противорежущими элементами предлагаемой конструкции до необходимого модуля помола и выводится из измельчителя.

Основой экспериментального анализа являются результаты наблюдений и экспериментов. Особое значение при этом имеют результаты, полученные в числовом виде. Обработка таких данных приводит к теоретическому осмыслению результатов и конечной цели экспериментального анализа: выявления закономерностей, позволяющих предсказать ход интересующих процессов [3].

С этой точки зрения важнейшей задачей экспериментального анализа является обработка экспериментальной информации и установления эмпирических закономерностей для исследуемых процессов. Всякую функцию, приближающую табличные данные, полученные при наблюдении или в результате эксперимента, называют эмпирической формулой [4].

При построении эмпирических формул и вычислении величин, непосредственно не наблюдаемых, но выводимых путем обработки наблюдений, приходится пользоваться разными математическими приемами, в частности, широко использовать различные функциональные зависимости.

При отыскании приближенных зависимостей между измеренными взаимосвязанными величинами вопрос о выборе математической формы для этой зависимости, иначе говоря, того приближенного уравнения, которому искомая связь должна удовлетворять, решается совокупно как на основе интуитивной оценки расположения экспериментальных точек, так и с помощью учета теоретических соображений.

Построим эмпирическую формулу для кривой зависимости энергоемкости измельчения ячменя от ширины канала ротора, полученного в результате проведенных экспериментальных исследований работы измельчителя-смесителя (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость удельной энергоёмкости измельчения от ширины канала ротора

Выберем аппроксимирующую функцию, наиболее полно отображающую данную кривую, с учетом следующих обозначений:

в > х;N _уд >у

Далее необходимо определить значения параметров, входящих в эту функцию. Согласно методу наименьших квадратов, наилучшими значениями параметров считаются те, для которых сумма квадратов отклонений аппроксимирующей функции от табличных значений Y_i для одних и тех же значении X_i будет минимальной:

Необходимое условие минимума для функции :

Если данная система имеет единственное решение, то оно будет искомым:

Найдя значения параметров, входящих в исходную функцию, запишем конечную формулу, определяющую данную кривую:

Метод наименьших квадратов даёт наибольшую адекватность полученной формулы значениям функции. Дефект аппроксимации составляет:

Полученная формула предоставляет возможность определения затрат энергии при любых параметрах измельчающего устройства. Важнейшим показателем эффективности научно-технического прогресса является энергоемкость производства единицы продукции, а снижение параметров энергоемкости служит основным показателем степени новизны технических решений [5]. Именно с этой целью определены энергетические показатели измельчителя, которые можно использовать для общей оценки конструкции [6].

Энергоемкость N_ya (кВт ч/т) процесса с учетом достигнутой степени измельчения [7]:

где; Q - производительность измельчителя, т/ч;

N_изм - мощность, расходуемая на измельчение (за вычетом потерь холостого хода), КВт.

Удельный расход энергии W (Дж/с) показывает, насколько полно используется мощность установленного двигателя, и определяется по формуле:

измельчитель смеситель зерно дробилка

где: Q_c - производительность измельчителя, кг/с (Q_c=0,33 кг/с);

N_уст - присоединенная мощность, кВт.

Для остальных культур, используемых для кормления сельскохозяйственных животных, построение эмпирических формул и определение энергоемкости проводится аналогично.

Список использованных источников

1. Винников И.К., Краснов И.Н., Хозяев И.А., Барагунов Б.Я., Шахмурзов М.М., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г., Барагунов А.Б., Рудая Ю.Н. Организационно-технологический проект системы устойчивого производства питьевого молока в санаторно-курортных зонах Кабардино-Балкарии. - Нальчик. - 2014. - 60 с.

2. Фиапшев А.Г., Хапов Ю.С. Энергетическая оценка универсального измельчителя фуражного зерна // Журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства». - М. - 2008, №3. - C. 27-29.

3. Юров А.И., Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х. Ресурсосбережение и экология - стимул экономического роста и основа безопасности жизнедеятельности региона // Научно-практический журнал «Вестник АПК Ставрополья». - Ставрополь. - 2014, №3 (15). - С. 81-86.

4. Кильчукова О.Х., Фиапшев А.Г., Хамоков М.М. Расчёт параметров биогазовой установки // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы в энергетике и средствах механизации АПК». - Благовещенск. - 2014. - С. 139-144.

5. Кильчукова О.Х., Фиапшев А.Г. Определение необходимой мощности измельчителя фуражного зерна // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы в энергетике и средствах механизации АПК». - Благовещенск. - 2014. - С. 120-124.

6. Фиапшев, А.Г. Разработка и обоснование основных параметров измельчителя фуражного зерна дисмембраторного типа. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Челябинск. - 1995. -18 с.

7. Кумахов А.А., Хапов Ю.С., Кудаев З.Р. Энергоемкость процесса измельчения в измельчителе-смесителе зерна // АгроЭкоИнфо. - 2018, №1..

Размещено на Allbest.ru