Інтенсифікація технологічного процесу подрібнення зерна на комбікорм у відцентрово-ударному млині

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луганський державний аграрний університет

УДК 621. 363.25

Спеціальність 05.05.11 - машини і засоби механізації

сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Інтенсифікація технологічного процесу подрібнення зерна на комбікорм у відцентрово-ударному млині

Левченко Едуард Петрович

Луганськ - 2001

Дисертація є рукописом.

Робота виконана Донбаському гірничо-металургійному інституті Міністерства освіти і науки України (м. Алчевськ).

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Бєлодєдов Віктор Олександрович, завідуючий кафедрою "Сільськогосподарські та меліоративні машини" Луганського державного аграрного університету ЛДАУ

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Брагінець Микола Володимирович, професор кафедри "Технологія молока та молокопродуктів" ЛДАУ;

кандидат технічних наук, доцент Данченко Микола Миколайович, завідуючий кафедрою "Фізика" Таврійської державної агротехнічної академії

Провідна установа: Кіровоградський державний технічний університет Міністерства освіти України, м. Кіровоград.

Захист відбудеться 05 жовтня 2001 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 29.841.01, Луганського державного аграрного університету, індекс 91008, м. Луганськ-8, Луганський державний аграрний університет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луганського державного аграрного університету, індекс 91008, м. Луганськ, м. Луганськ-8, Луганський державний аграрний університет.

Автореферат розісланий 05 вересня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук, доцент Коваль В.Я.

Анотації

Левченко Е.П. Інтенсифікація технологічного процесу подрібнення зерна на комбікорм у відцентрово-ударному млині. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.11 - машини і засоби сільськогосподарського виробництва. - Луганський державний аграрний університет, Луганськ, 2001 р.

Дисертація яка захищається присвячена обгрунтуванню процесу здрібнення зерна у відцентрово-ударному млині, підвищенню його ефективності шляхом оптимізування технологічних параметрів.

Результати теоретичних та експериментальних досліджень використані при розробці та виготовленні відцентрово-ударного млина, що впроваджений у виробництво по переробці зерна. Готовий продукт повністю відповідає вимогам, що висуваються при здрібненні зернової маси на комбікорм.

Ключові слова: відцентрово-ударний млин, інтенсифікація технологічного процесу, оптимізація параметрів, нові конструкції млинів, комп'ютерна програма, впровадження у виробництво.

Левченко Э.П. Интенсификация технологического процесса измельчения зерна на комбикорм в центробежно-ударной мельнице. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства сельскохозяйственного производства. - Луганский государственный аграрный университет, Луганск, 2001 г.

Защищаемая диссертация посвящена обоснованию процесса измельчения зерна в центробежно-ударной мельнице, повышению её эффективности путём оптимизации технологических параметров.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке и изготовлении центробежно-ударной мельницы, внедрённой в производство по переработке зерна. Готовый продукт полностью соответствует требованиям, выдвигаемым при измельчении зерновой массы на комбикорм.

Ключевые слова: центробежно-ударная мельница, интенсификация технологического процесса, оптимизация параметров, новые конструкции мельниц, компьютерная программа, внедрение в производство.

Levtchenko E.P. Intensification technological flouve of a refinement of a grain on composite a feed in a centrifugal - impact mill. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a specialty 05.05.11 - machines and means of agrarian production. - Lugansk state agrarian university, Lugansk, 2001.

The defended thesis is devoted to the substantiation of process of a refinement of a grain in a centrifugal - impact mill, increase of its efficiency by optimization of technological parameters.

Perspective of application of a centrifugal mill of an accelerating type is the use in it of a process engineering of a throwing of materials. How the refinement implements the single concentrated impact effect of a partial of a grain on a dry surface. That a corner of a meeting between trajectory the floor of that material and forming dry surface makes about 90 degrees, practically whole kinetic energy accumulated by a particle passes in activity of destruction.

In an object-oriented environment space (for activity in operational systems Windows95, 98, 2000, NT) the special computer program of calculation of optimum submission of a grain in a mill is developed depending on technical singularities е ё of the device and angular frequency of rotation of a curl.

One from sections of a thesis completely is devoted to increase of an overall performance of new devices because of analysis of singularities of designs

Such machines. All adduced design concepts have patent cleanness and are the inventions, that is confirmed by issue on them of the security documents.

In activity modern progressive methods of realization of experimental researches - factorial experiment as central composite rotatabeles-uniforms of planning of the second order for the modern progressive methods of realization of experimental researches - factorial experiment as central composite uniforms of planning of the of the second order for modern progressive methods of realization of experimental researches - factorial experiment to the coded form and construction of two-dimensional cross-sections of functions of the responses under their solutions.

The outcomes theoretical and experimental researches are used at development and manufacturing centrifugal - impact mills introduced in production on processing of a grain. The off-the shelf yield completely conforms the requirements advanced at a refinement of grain weight on a combination forage.

The costs of energy of processing of a grain in a centrifugal mill 1,5 - 1,7 times are lower, than in fammeres crushers used for the same purposes.

Key word: centrifugal - impact mill, intensification of technological process, optimization of parameters new designs of mills, computer program, introduction.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У разі використання дробарно-здрібнювальних машин у різних галузях народного господарства, в тому числі й здрібненні зерна на комбікорм, пріоритетним напрямком є зниження енерговитрат на переробку матеріалу, а також підвищення якості готового продукту.

У теперішній час майже усе комбікормове виробництво засновано на використанні молоткових дробарок. Вони прості у використанні та забезпечують високу надійність отримання готового продукту необхідної крупності. Відповідальність здрібненого зерна нормативним вимогам на комбікорми забезпечується наявністю калібрувальних сит. Але, у зв'язку з цим, відбувається перездрібнення готового продукту внаслідок його багатократного циркулювання у порожнині робочої камери. Це підвищує енерговитрати на виробництво кормів. Окрім того, перездрібнення зерна до пиловидних фракцій неблагодійно впливає на травлення.

Відцентрово-ударні дробарно-здрібнювальні машини забезпечують благоприємні умови руйнування зерна центральним ударом. В разі цього практично вся кінетична енергія, що заощаджена матеріалом при його розгоні, перетворюється у роботу руйнування, а перездрібнення знижується. Тому розробка та дослідження машини такого типу є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Питання розробки відцентрово-ударних млинів відображені у звіті по держбюджетній темі № 1 "Розробка теоретичних засад надійності, автоматизації машин примусово-динамічного самоздрібнення матеріалів та пошук областей використання продукції здрібнення" (№ ДР 01890003642), виконаному у 1989-1990 рр. у Науково-дослідному та проектно-конструкторському інституті проблем дробління та здрібнення матеріалів при Комунарскому гірничо-металургійному інституті (м. Комунарьск Луганської обл.). Подальша робота отримала продовження по держбюджетним темам № 7 "Розробка та створення дослідного зразка відцентрово-ударного млина середнього помелу сипучого матеріалу та зерна" в 1993 -1994 рр. (№ ДР 0193U024518), № 23 "Розробка експериментального та дослідного зразка універсального комбайну по здрібненню коренеплодів та початків кукурудзи" в 1995 - 1996 рр. (№ДР 0195U020682) та № 32 "Розробка шляхів оптимізації процесу здрібнення зерна та конструктивних елементів відцентрово-ударних млинів з метою підвищення споживчих властивостей комбікормів" в 1997-1998 рр. (№ГР 0295U003812), виконаними у НДПКІ "Параметр" при ДГМІ (м. Алчевськ Луганської обл.).

Автор особисто приймав участь у всіх вищеперелічених роботах в якості відповідального виконуючого, у яких займався питаннями розробки, виготовлення та дослідження дробарно-здрібнювальної техніки. Роботи проводилися згідно з державними планами науково-технічних програм ДКНТ з приоритетних напрямків розвитку науки та техніки.

Мета роботи. Інтенсифікація технологічного процесу здрібнення зерна на комбікорм у відцентрово-ударному млині.

Основні задачі досліджень:

а) виконати механіко-математичне моделювання роботи двохступеневого відцентрово-ударного млину, що включає:

- структуризацію роботи відцентрово-ударних млинів на засаді системного аналізу та механіко-математичний опис головних етапів проходження зерна у млині: формування вихідного потоку зерна, руху зерна по розподільчому конусі ротора, викиді частить з ротору та інше;

- синтез принципово нових конструкцій дробарно-здрібнювальних машин;

в) експериментально підтвердити результати теоретичних досліджень, оптимізувати параметри відцентрово-ударного млину та розробити методику винаходження його технологічних параметрів;

г) впровадити результати досліджень у виробництво.

Наукова новизна одержаних результатів:

- уперше отримана залежність величини подання зерна у млин від частоти обертання робочих органів та розроблені математична модель та програма визначення раціональної подачі матеріалу на ПОМ;

- вдосконалено моделювання мінімальної передударної швидкості виліту матеріалу;

- за рахунок використання розподілення потоків зерна та іншого, з метою забезпечення одношарового здрібнення, вдосконалено конструкції відцентрово-ударних млинів, по яких отримані авторські свідоцтва СРСР (№ 1768284, № 1797995, № 1827286, № 1796248, № 1791006, № 1759456, № 1787532, № 1827285) та патент РФ (№ 2029618);

- шляхом створення умов концентрації навантаження на матеріал розроблені 30 конструкцій машин дискового, конусного та інших типів, принципова новизна та ефективність яких підтверджена авторськими свідоцтвами на винахід;

- на засаді реалізації методів теорії планування багатофакторного експерименту уперше отримані регресійні моделі процесу здрібнення пшениці та вівсу у відцентровому млині, на засаді яких оптимізовано умови руйнування зерна.

Практичне значення одержаних результатів:

Практичну цінність мають результати досліджень та розробок, що реалізовані у виді

- програми визначення раціональних параметрів роботи двохступеневого відцентрово-ударного млина на ПОМ;

- методики синтезу принципово нових конструкцій 39 дробарно-здрібнювальних машин;

- впроваджених результатів досліджень в учбовий процес кафедр "Технологія машинобудування та високоефективні процеси обробки" ДГМІ, "Сільськогосподарські машини та меліорація сільськогосподарського виробництва" Подільської державної агротехнічній академії, "Сільськогосподарські та меліоративні машини" ЛДАУ; в науково-дослідну роботу лабораторії механізації сільськогосподарських процесів Луганського інституту агропромислового виробництва та НДПКІ "Параметр" при ДГМІ (м. Алчевськ Луганської обл.);

- впровадженої у виробництво комбікормів у Акціонерному товаристві відкритого типу "Морозовськхлібопродукт" Ростовської області конструкції відцентрово-ударного млина по патенту РФ № 2029618, річний економічний ефект від впровадження якого складає 10478 руб.

Особистий внесок здобувача:

- теоретично досліджено процес руху зерна на етапах його проходження скрізь робочій простір відцентрово-ударного млину;

- розроблена комп'ютерна програма визначення раціональної величини подання зерна у млин при його різноманітних конструкційних та технологічних параметрах;

- обґрунтовано взаємне розміщення елементів нових конструкцій здрібнювальних машин;

- розроблена, виготовлена дослідна установка відцентрово-ударного млину та здійснені експериментальні дослідження процесу його роботи по методиці багатофакторного експерименту, на засаді результатів яких здійснена оптимізація параметрів млина.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідалися та одержали позитивну оцінку на науково-практичних конференціях співробітників ДГМІ у секції дробління та здрібнення матеріалів (м. Алчевськ, 1995-1998, 2000 рр.), на Всесоюзній науково-практичній конференції "Комплексное освоение техногенных месторожденний" (м. Челябінськ, 1992 р.), другій Всеукраїнській конференції молодих науковців "Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в природничих науках" у Криворізькому державному педагогічному університеті (м. Кривий Ріг, 2000 р.), на кафедрі "Сільськогосподарські та меліоративні машини" ЛДАУ, міжнародній конференції "Екологія та безпечність життєдіяльності" (м. Феодосія, 2000 р.), науково-практичній конференції співробітників ЛДАУ (м. Луганськ, 2001 р.)

Публікації. Основні положення роботи та результати досліджень дисертації надруковані у 53 працях, у тому числі у 38 авторських свідоцтвах та патенті РФ.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та 6 додатків. Робота представлена на 179 сторінках та вміщує 50 рисунків (з них 44 на 37 окремих листах), 19 таблиць (з них 5 на 6 окремих листах). Список використаних джерел викладено на 14 листах та включає 153 позиції, з них 9 іноземними мовами.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність досліджуваної проблеми, наведено зв'язок роботи з науковими темами, показано мету і завдання досліджень, визначено наукову новизну одержаних результатів та їх практичне значення, дана загальна характеристика роботи.

У першому розділі "Стан проблеми, ціль та задачі досліджень" проаналізовано зоотехнічні вимоги до подрібнення зернових продуктів на комбікорми, та проведено аналіз існуючих способів та конструкцій подрібнюваючих машин, що руйнують зерно ударом.

Вивченням процесу подрібнення продуктів шляхом удару призначена велика кількість робіт. Вагомий внесок у вивчення загального процесу внесли: у машинах молоткового типу - Серго Е.Е., Андрєєв С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В., Макаров В.И., Соколов В.П., Сіденко П.М., Барон Л.І., Клушанцев, та інші автори; стосовно подрібнення сільськогосподарських речовин - Василенко М.Ф, Василенко П.М., Пилипенко А.Н., Тимановський О.В., Кукта Г.М., Передня В.І., Жабко В.А., Єгоров Г.Л., Демідов П.Г., Мельников С.В., Ревенко І.І., Альошкін В.Р., Рощин П.М., Омельченко О.О., Сироватка В.І., Ткач В.Д., Леонтьєв П.І., Шаповалов В.І., Вольвак С.Ф., Болоташвілі З.У. та інші; стосовно вивчення відцентрово-ударних млинів - Останкович А.І., Єлісєєв В.О., Барон Л.І., Багян Е.Р., Оскаленко Г.М., Сокур М.І., Учитель С.О., Калиниченко А.Ф., Корольов П.П. та інші.

У результаті проведеного аналізу нормативних вимог до здрібнення зерна стало відомо, що дрібнодисперсні фракції (а саме менші 0,25 мм) у готовому продукті не завжди добре впливають на його споживчі властивості. Науковий аналіз літературних джерел та існуючих конструкцій дробарно-здрібнювальних машин ударної дії показав, що молоткові машини припускають перездрібнення зерна, при цьому процес приготування кормів потребує зайвих затрат енергії. Ці недоліки у значній мірі усуваються у відцентрових машинах розгінного типу, які створюють протилежні умови руйнування матеріалу, ніж молоткові. У зв'язку з цим треба провести подальші дослідження особливостей процесу руйнування зерна у відцентрово-ударному млині.

У другому розділі "Структуризація роботи відцентрово-ударного млину на засаді системного аналізу" розроблена структурна схема відцентрово-ударного млину за базі якої вивчався рух зерна: 1.1 - формування вихідного потоку зерна у млин, 1.2 - потрапляння матеріалу на розподільчий конус ротора першого ступеню, 1.3 - викид з ротору першого ступеня, 1.4 - удар об відбивні плити першого ступеня, 1.5 - пневмотранспортування пилозернової маси до ротора другого ступеня, 1.6 - захоплення матеріалу ротором другого ступеня, 1.7 - викид зерна з ротора другого ступеня, 1.8 - удар матеріалу об відбивні плити другого ступеня, 1.9 - пневмотранспортування пилозернової маси у розвантажувальний патрубок млину. зерно млин комбікормовий

Запропонована конструктивна схема двохступеневого млина, що передбачає вертикальне розташування апарата. У корпусі млина розміщені два ротори, між котрими знаходиться горизонтальна перегородка, що розподіляє робочу зону на дві камери здрібнення. Ротори встановлені співвісно на одному приводному вертикальному валі. Така схема забезпечує невеликі габарити подрібнювача наряду з простотою його виробництва та технологічного обслуговування.

Вивчення процесу руху зерна у робочій порожнині млина відбувалось по кожній підсистемі окремо, а отримані кінцеві результати приймались як початкові умови при послідовному переході від однієї підсистеми до іншої. При цьому на підставі зусиль, що діють на частину матеріалу, складалися диференційні рівняння, а потім винаходились їх рішення.

Швидкість руху зерна по розподільчому конусу:

,

де g - прискорення вільного тяжіння;

f - коефіцієнт тертя;

б - кут нахилу образуючої конуса до горизонту;

V11 - швидкість витікання зерна з бункера.

Абсолютну швидкість (з похибкою до 2%) можна визначати не враховуючи початкові умови по формулі:

,

де щ - кутова швидкість обертання ротора;

R - радіус ротора;

а - радіус уписаного кола на початку лопаті.

Швидкість удару зерна об відбивні плити

,

де k - коефіцієнт пропорційності;

L - відстань польоту зернини від ротора до відбивної поверхні.

Отримані результати показали, що швидкість витікання зерна з завантажувального бункеру при діаметрах його випускного отвору 30 - 70 мм лежить у межах 0,685 - 1,045 м/с, при захопленні ротором - 3,686 - 3,842 м/с, а при вилиті з ротора, залежно від кутової швидкості його обертання від 220 до 680 с-1 - у межах 65 - 222 м/с. При відстані польоту до 20 мм швидкість удару на 1,5 % нижча за швидкість вилиту зерна з ротора.

Для раціональної роботи відцентрово-ударного млина необхідно, щоб вилітаюча з ротора зернина зустрічалась з відбивною поверхнею не раніше, ніж осколки попередньої залишать місце взаємного співударяння. Ця умова може бути виконана тоді, якщо висота опускання уламків по відбивній плиті h є більшою, ніж розмір зерна d.

Висота опускання визначається так:

, (1)

де t - час, за який наступна частка повинна долетіти від ротора до відбивної плити, щоб осколки руйнування встигли опуститися на висоту h;

t0 - час обертання ротора на одну лопать.

,

де - коефіцієнт пропорційності;

С - коефіцієнт опору, що залежить від форми тіла (С = 0,03 - 0,05 - для добре обтікаємих тіл, С = 1,0 - 1,5 - для погано обтікаємих тіл).

Вирішивши квадратне рівняння (1) отримано:

; ,

де N - число лопатей ротора.

Подання зерна у млин може бути знайдене по рівнянню:

,

де М 1000 - маса тисячі зернин.

Враховуючи умови одношарового розподіляння матеріалу по усій довжині відбивного кільця, на ньому може розміщуватися зернини у кількості

,

де D - діаметр відбивного кільця.

Виходячи з цього, подання зерна можна збільшити в nч раз:

Для розрахунків раціональної величини подання зерна у млин розроблена комп'ютерна програма розрахунку на базі об'єктно-орієнтованої середи програмування Visual Basic 6.0, що може працювати в операційних оболонках Windows 95, 98, 2000, NT. При допомозі програми вираховано, що раціональна величина подання зерна (середній крупністі) у млин при діаметрі ротора 450 мм, нормальному радіусі кола в місці початку лопаті 75 мм, відстані від ротору до відбивної поверхні 20 мм та кількості лопатей 6 не повинна перевищувати 1500 кг/год для пшениці та 650 кг/год для вівса.

Мінімальна швидкість при однократному ударі визначається по формулі:

, (2)

де F - сила опору зерна руйнуванню, кг с (г м/с ²);

d - найменший розмір поперечного перерізу зернини, м;

М 100 - маса тисячі зернин, г.

При розрахунках по (2) визначено, що передударні швидкості, за умов однократного руйнування, повинні бути не менше: для вівса - 107 м/с, для пшениці - 122 м/с.

Проведено синтез принципово нових конструкцій млинів з підвищеною ефективністю Показано досягнутий технологічний ефект по різних конструкціях млинів, розглянути чинники, що впливають на ефективність їх функціонування, наведено схеми нових машин та описано їх устрій. По цієї роботі отримано 39 охоронних документів на винаходи.

У третьому розділі "Програма та методика експериментальних досліджень відцентрово-ударного млина" викладені програми пошукових та багатофакторних досліджень, методика їх проведення та обробки результатів, описане лабораторне та експериментальне устаткування.

Багатофакторні дослідження проводилися по плану центрального композиційного ротатабельного уніформ-планування другого порядку. Отримані результати досліджень оброблялися математичними методами з визначенням дисперсій відтворення по критерію Кохрена, однорідність дисперсій перевірялась за допомогою критерію Стьюдента, для визначення адекватності математичних моделей застосовувався критерій Фішера.

Відцентрово-ударний млин побудовано на базі привода молочного сепаратора-сливковідокремлювача ОСТ-3, виготовленого Плавським машинобудівним заводом "Смичка". Млин оснащено електродвигуном потужністю 5,5 кВт з частотою обертання 1440 об/хв. Для безступеневої зміни частоти обертання ротору був застосований тиристорний електропривод змінного струму ЭКТ-2Д-63/380-50-ФУХЛ 4 (точність ± 2,5 %), а розсів готового продукту проводився на лабораторній установці марки 029 з комплектом сит. Час вимірювався секундоміром типу Агат (точність ± 2,5 %) ; частота обертання фіксувалась ручним тахометром (точність ± 2,5 %), проби зважувалися на вагах ВЛР-200 з комплектом рівноваг (з точністю до 20 мг). Параметри електричного струму вимірювались за допомогою вольтметра та амперметра (точність ± 2,5 %).

У четвертому розділі "Експериментальні дослідження роботи відцентрово-ударного млина та оптимізування його параметрів" оброблено результати пошукових та багатофакторних досліджень. Пошукові експерименти виявили, що найменший питомий модуль здрібнення досягається при вогнутій формі лопаті при двохступеневому подрібненні та діаметрі вихідного отвору завантажувального бункера 30 мм. Багатофакторний експеримент показав ступінь впливу на питомий модуль подрібнення (y1) та наявність пилу у готовому продукті з розміром частиць менше 0,25 мм (y2) трьох факторів: діаметра випускного отвору бункера x1(d), кутової швидкості обертання ротора x2(щ) та відстані від ротора до відбивної поверхні x3(l). Адекватні математичні моделі функцій відгуку мають вид:

(пшениця) (3)

(пшениця) (4)

(овес) (5)

(овес) (6)

По (3)-(6) будувалися графіки впливу факторів на функції відгуків Оптимізація функцій відгуків відбувалась методом квантування незалежних змінних по рівняннях регресій (3) - (6).

Координати особливих точок факторного простору по питомому модулю здрібнення: для пшениці y1s=0,1082; x1s=x2s=1,682 (фактор x3 незначний), або d=70 мм, щ=680 с-1; для вівса y1s=0,0546; x1s= x2s=1,682; x3s=-1,682, або d=70 мм, щ=680 с-1, l=10 мм; по процентному складу пиловидних фракцій для пшениці y2s=6,603; x1s=1,682; x2s=-1,682 (фактор x3 незначний), або d=70 мм, щ=200 с-1; для вівса y2s= 7,3918; x1s=1,682; x2s=x3s= -1,682, або d=70 мм, щ=200 с-1, l=10 мм.

Експериментально (методом макрофотозйомки) була визначена швидкість руху вилітаючих з ротора частинок зерна. Розбіжність теоретичних та дослідних даних не перевищує 2,7 %.

Найкращі результати з подрібнення по питомому модулю відповідають величині подання зерна у млин 1500 кг/г (пшениця), та 1000 кг/г (овес), що підтверджують теоретично отримані дані.

Підвищення кутової швидкості обертання від 200 до 680 с-1 призводить до зменшення питомого модуля від 0,6 до 0,1 мм/кВт.

Відстань польоту у межах розміщення відбивної поверхні від ротора до 20 мм на результати подрібнення практично не впливає.

З звеличенням діаметру випускного отвору бункера від 30 до 70 мм процент пилу слабко зменшується з 22 до 7 %.

Графічним рішенням компромісних задач отримані оптимальні параметри подрібнення: для пшениці d = 70 мм (2180 кг/г), щ = 276 с-1; для вівса: d = 70 мм (1590 кг/г), щ=298 с-1, l =12,6 мм.

Функції відгуку у натуральному виді (x1=(d-50)/11,89; x2=(щ-440)/142; x3=(l-15)/2,97):

Наведено методику послідовності вибору основних параметрів відцентрово-ударного млину.

У п'ятому розділі "Рекомендації з використання відцентрово-ударного млина та економічне обгрунтування його впровадження в виробництво" наведено, що відцентрово-ударний млин може застосовуватися для подрібнення зернових та бобових культур на комбікорм на середній та мілкий помел з продуктивністю до 2200 (пшениця) та 1600 т/г (овес). Млин може. застосовуватися на комбікормових заводах, великих фермерських підприємствах та в об'єднаннях сільськогосподарських підприємств. Річний економічний ефект від впровадження млину складає 3444 грн. у порівнянні з молотковою дробаркою ДКУ-М при терміні окупності 1,33 р.

Загальні висновки

1. На засаді аналізу літературних джерел виявлена необхідність підвищення ефективності процесу подрібнення зерна на комбікорм в конструкціях відцентрово-ударних млинів розгінного типу за рахунок зниження енерговитрат (по зрівнянню з молотковими дробарками у два рази) та вмісту дрібних фракцій у готовому продукті (що уповільнюють травлення).

2. Шляхом розробки структурних схем різних конструкцій відцентрово-ударних подрібнювачів отримана структурна модель млина; вона вмішує підсистеми: 1.1 - формування вихідного потоку зерна в млин, 1.2 - потрапляння матеріалу на розподільчий конус ротора першого ступеня, 1.3 - викид з ротору першого ступеня, 1.4 - удар об відбивні плити першого ступеня, 1.5 - пневмотранспортування пилозернової маси до ротора другого ступеня, 1.6 - потрапляння матеріалу на розподільчий конус ротора другого ступеня, 1.7 - викид зерна з ротору другого ступеня, 1.8 - удар матеріалу об відбивні плити другого ступеня, 1.9 - пневмотранспортування пилозернової маси в вивантажувальний патрубок млина.

3. Теоретично досліджено змінення швидкості руху матеріалу у робочій порожнині двохступеневого відцентрово-ударного млина. При цьому встановлено: швидкість витікання зерна з завантажувального бункера залежить від діаметра його випускного отвору і для діаметрів 30-70 мм встановлює 0,685-1,045 м/с; при русі по розподільчому конусу ротора швидкість зерна може досягати 3,842 м/с; абсолютна швидкість виліту частиць з ротора млина (при кутової швидкості обертання 220-680 с-1) змінюється у межах від 65 м/с до 222 м/с (для діаметра ротора 0,45 м); опір повітряної середи при відстані польоту зерна до 20 мм суттєвого впливу на швидкість удару не чинить і їм можна зневажити, при цьому похибка розрахунків не перевищує 1,5 %; у робочій камері матеріал може рухатися з швидкістю від 4 до 26 м/с; у другій ступені подрібнювача закономірності руху зерна залишається тими ж, що й в першій, отож, у подальших розрахунках можна використовувати залежності, що отримані для аналогічних структурних елементів першого ступеня подрібнення; теоретичні дослідження раціональних технологічних режимів показують, що подання зерна у млин можна брати для пшениці 1700 - 2000 кг/год, а для вівса 650 - 700 кг/год, при цьому ефективність подрібнення буде найкращою.

4. На засаді закону про зміну кількості руху розроблена методика находження мінімальної передударної швидкості подрібнення. Для пшениці швидкість зустрічі з перешкодою повинна бути не менш 122 м/с, а для вівса 107 м/с.

5. З теоретичного аналізу витікає, що основними факторами, впливаючими на концентрацію ударної навантаження є величина подання зерна у робочу камеру млина, швидкість виліта його з ротора та відстань політу від ротору до відбивної поверхні; з врахуванням результатів аналізу існуючих конструкцій відцентрово-ударних млинів синтезовані нові конструкції машин аналогічного типу з підвищеною ефективністю їх роботи. Принципова новизна та ефективність розроблених конструкцій захищена 38 авторськими свідоцтвами та патентом.

6. Пошукові експерименти показали, що більш ефективним є ротор з вогнутою лопатою, так як це сприяє пріоритетності одиничного удару, при цьому ефективність подрібнення на 20 % вища.

7. У результаті проведення багатофакторних експериментів отримані математичні моделі по питомому модулю здрібнення, що адекватно описують процес здрібнення зерна пшениці та вівсу. По цих рівняннях регресій здійснена оптимізація шляхом квантування незалежних змінних, в разі чого встановлені координати особливих точок факторного простору по питомому модулю здрібнення для пшениці y1s=0,1082; x1s=x2s=1,682 (фактор x3 незначний), або d=70 мм, щ=680 с-1; для вівса y1s=0,0546; x1s= x2s=1,682; x3s=-1,682, або d=70 мм, щ=680 с-1, l=10 мм; по процентному складу пиловидних фракцій для пшениці y2s=6,603; x1s=1,682; x2s=-1,682 (фактор x3 незначний), або d=70 мм, щ=200 с-1; для вівса y2s= 7,3918; x1s=1,682; x2s=x3s= -1,682, або d=70 мм, щ=200 с-1, l=10 мм. Компромісним вирішенням отримані оптимальні умови подрібнення: для пшениці: d=70 мм (2180 кг/г), щ=276 с-1; для вівса: d = 70 мм (1590 кг/г), щ=298 с-1, l =12,6 мм.

8. Питомий модуль подрібнення має оптимум, що відповідає поданню пшениці близько 1500 кг/г, вівса 1000 кг/г; для кутових швидкостей обертання ротора від 200 до 680 с-1 питомий модуль подрібнення може змінюватися у межах від 0,1 до 0,6 мм/кВт; при підвищенні величини подання зерна у млин вміщення пиловидних фракцій знижується та при максимальному діаметрі вивантажувального отвору бункера 70 мм не перевищує 7 % від загальної маси готового продукту; зростання кутової швидкості обертання ротора до 680 с -1 звищує вміщення пилу до 20 %.

9. Річний економічний ефект від впровадження млина складає 3444 грн.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Е. Левченко, В. Галич, І. Галич. Відцентрово-ударний млин //Зерно і хліб, 1997.-№1. - С. 38.

2. С. Муганлинський, Е. Левченко, В. Галич, І Галич. Малогабаритний млин для здрібнення зерна // Техніка АПК, 1996. - №2. - С. 28 -29.

3. Левченко Э.П.. Математическое моделирование процесса измельчения при ударном разрушении зерновых материалов в машинах разгонного типа // Вісник Східноукраїнського державного університету. - Луганськ: Видавництво СУДУ, 1997. - № 6. - С. 26 - 30.

4. Левченко Э.П. Качество измельчения зерна на комбикорм и технологические особенности его переработки // Вісник Східноукраїнського державного університету. - Луганськ: Видавництво СУДУ, 1997. - № 6. - С. 23 - 25.

5. Левченко Э.П. Моделирование влияния параметров двухступенчатой центробежно- ударной мельницы на удельный модуль измельчения зерновых материалов // Сборник научных тудов Луганского государственного аграрного университета. - Луганск: Издательство ЛГАУ, 2000. - № 6/17 . - С. 52- 56.

6. Левченко Э.П. Моделирование влияния параметров двухступенчатой центробежно-ударной мельницы на наличие пылевидных фракций в готовом продукте // Вісник Східноукраїнського державного університету. - Луганськ: Видавництво СУДУ, 2000. - № 5 (23). - С. 153 - 156.

7. Левченко Э.П. Исследование процесса соударения материала с отбойной поверхностью в центробежно-ударных мельницах // Сборник научн. трудов. - Алчевск: НИПКИ "Параметр" при ДГМИ, 1998. - С. 52- 57.

8. Левченко Э.П. Оценка пропускной способности центробежно-ударных мельниц // Сборник научных трудов Донбасского горно-металлургического института. - Алчевск: Издательство ДГМИ, 2000. - С. 197- 201.

9. Левченко Э.П. Моделирование процесса измельчения зерновых материалов в центробежно-ударной мельнице // Збірник тезисів докладів другій Всеукраїнській конференції молодих науковців "Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в природничих науках. - Кривий Ріг, 2000. - С.114-115.

10. 9. Левченко Э.П. Исследование работы центробежно-ударной мельницы // Материалы международной конференции "Экология и безопасность жизнедеятельности - 2000". - Алчевск, 2000. - С.152-154.

11. А.с. № 1768284. СССР. Центробежная мельница/ А.Н. Онопченко, А.М. Зинченко, Э.П. Левченко, Р.М. Сухомлин (СССР). - № 4910402/33; Заявлено 13.12.90; Опубл. 15.10.92, Бюл. № 38.

12. А.с. № 1797995. СССР. Измельчитель / Р.М. Сухомлин, Э.П. Левченко, А.М. Зинченко и др. (СССР).- № 4887067/ 33; Заявлено 04.12.90; Опубл. 28.02.93, Бюл. № 8.

13. А.с. № 1827286. СССР. Центробежная дробилка / П.П. Королев, А.Н., Онопченко, Э.П. Левченко, С.В. Сергиенко (СССР).-№ 4925557/33; Заявлено 08.04.91; Опубл. 15.07.93, Бюл. № 26.

14. А.с. № 1796248. СССР. Центробежная мельница / Э.П. Левченко, А.Н. Онопченко, А.М. Зинченко, Р.М. Сухомлин (СССР).-№ 4890240/33; Заявлено 13.12.90; Опубл. 23.02.93, Бюл. № 7.

15. А.с. СССР № 1791006. СССР. Центробежная мельника / А.Н. Онопченко, А.М. Зинченко, Э.П. Левченко, Р.М. Сухомлин (СССР). - № 4882162/ 33; Заявлено 16.11.90; Опубл. 30.01.93, Бюл. № 4.

16. Патент Российской Ферерации № 2029618. Центробежная дробилка. / А.Н. Онопченко, А.М. Зинченко, Э.П. Левченко и Р.М. Сухомлин. Б.И. № 6, 1995 г.

17. А.с. др. № 1759456. СССР. Центробежная мельница / Э.П. Левченко, А.М. Зинченко, Р.М. Сухомлин и др. (СССР). - № 4881156/ 33; Заявлено 11.11.90; Опубл. 07.09.92; Бюл. №33.

18. А.с. № 1787532. СССР. Центробежная мельница / Э.П. Левченко, А.М. Зинченко, А.Н. Онопченко, Р.М. Сухомлин (СССР).- № 4904058/ 33; Заявлено 22.01.91; Опубл. 15.01.93, Бюл. №2.

19. А.с. № 1827285. СССР. Центробежная дробилка / П.П. Королев, А.Н. Онопченко, Э.П. Левченко (СССР). - № 4920795/33; Заявлено 21.03.91; Опубл. 15.03.91; Бюл. № 26.

20. А.с. № 1717218. СССР. Мельница / Э.В. Борисочкин, Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов и А.В. Титова (СССР). - № 3 с. ил.; Опубл. 07.03.92, Бюл. № 9.

21. А.с. № 1627246. СССР. Устройство для измельчения сыпучих материалов/ Э.В. Борисочкин, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, А.В. Титова (СССР).- 3 с. ил.; Опубл. 15.02.91, Бюл. № 6.

22. А.с. № 1662679. СССР. Мельница / В.И. Косяк, А.С. Ленович, Т.Б. Ведмедева и Э.П. Левченко (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 23.03.90, Бюл. № 11.

23. А.с. № 1551416. СССР. Устройство для измельчения сыпучих материалов/ Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.07.91, Бюл. № 26.

24. А.с. № 1625523. СССР. Мельница / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, А.В. Титова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.02.91, Бюл. № 5.

25. А.с. № 1592039. СССР. Устройство для измельчения твёрдого материала/ В.И. Косяк, Э.П. Левченко (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.09.90, Бюл. № 34.

26. А.с. № 1597215. СССР. Устройство для измельчения / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, А.В. Титова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.10.90, Бюл. № 37.

27. А.с. № 1581381. СССР. Устройство для измельчения / В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, Э.В. Борисочкин, А.В. Титова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 30.07.90, Бюл. № 28.

28. А.с. № 1620130. СССР. Установка для тонкого измельчения материалов/ Э.В. Борисочкин, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, Р.Г. Колесникова (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.01.91, Бюл. № 2.

29. А.с. № 1636041. СССР. Дисковая мельница / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 23.03.91, Бюл. № 11.

30. А.с. № 1629091. СССР. Размольный орган мельницы / Э.В. Борисочкин, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, А.В. Титова (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 23.02.91, Бюл. № 7.

31. А.с. № 1634315. СССР. Устройство для измельчения / В.Н. Ульяницкий, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.03.91, Бюл. № 10.

32. А.с. № 1676652. СССР. Измельчительная установка / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, А.В. Титова (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.09.91, Бюл. № 34.

33. А.с. № 1644999. СССР. Способ измельчения материалов / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 30.04.91, Бюл. № 16.

34. А.с. № 1620132. СССР. Измельчитель / В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, В.А. Галич, Э.П. Левченко, (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.01.91, Бюл. № 2.

35. А.с. № 1625524. СССР. Дробилка / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, Р.Г. Колесникова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.02.91, Бюл. № 5.

36. А.с. № 1827282. СССР. Конусная дробилка / А.Н. Онопченко, В.Н. Алтухов, А.М. Зинченко, Э.П. Левченко (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.07.93, Бюл. № 22.

37. А.с. № 1827281. СССР. Конусная инерционная дробилка / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, А.Н. Онопченко, А.М. Зинченко (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.07.93, Бюл. №26.

38. А.с. № 1827283. СССР. Конусная инерционная дробилка / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, А.М. Зинченко, А.Н. Онопченко (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 15.07.93, Бюл. №26.

39. А.с. № 1721891. СССР. Устройство для измельчения / В.Н. Ульяницкий, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, Э.В. Борисочкин (СССР). - 4 с. ил. (Для служебного пользования)

40. А.с. № 1681987. СССР. Протирочная машина / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.10.91, Бюл. № 37.

41. А.с. № 1771811. СССР. Устройство для измельчения / В.Н. Алтухов, А.Н. Онопченко, Э.П. Левченко, И.И. Шаповалова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.

42. А.с. № 1662685. СССР. Мельница / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, А.М. Штойко, Э.В. Борисочкин (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.07.91, Бюл. № 26.

43. А.с. № 1648555. СССР. Мельница для тонкого измельчения / В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, Э.В. Борисочкин (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.05.91, Бюл. № 18.

44. А.с. № 1629095. СССР. Размольная установка / Э.В. Борисочкин, В.Н. Алтухов, Э.П. Левченко, В.А. Галич (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 23.02.91, Бюл. № 7.

45. А.с. № 1597211. СССР. Измельчитель / В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, Э.П. Левченко, Р.Г. Колесникова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.10.90, Бюл. № 37.

46. А.с. № 1727894. СССР. Роторная мельница / П.П. Королёв, А.Н. Онопченко, Э.П. Левченко (СССР). - 2 с. ил.; Опубл. 23.04.92, Бюл. № 15.

47. А.с. № 1744831. СССР. Измельчитель / П.П. Королёв, Э.П. Левченко, А.Н. Онопченко (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 07.10.90, Бюл. № 37.

48. А.с. № 1719072. СССР. Измельчитель сыпучих материалов / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, Э.В. Борисочкин, А.В. Титова (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 15.03.92, Бюл. № 10.

49. А.с. № 1701374. СССР. Электромагнитный измельчитель / Э.П. Левченко, В.Н. Алтухов, А.М. Штойко, Э.В. Борисочкин (СССР). - 3 с. ил.; Опубл. 30.12.91, Бюл. № 48.

50. Технологическое управление качеством измельчения зерна, как основы повышения потребительских свойств комбикормов / Левченко Э.П., Левченко О.А.; Научн.-исслед. проект. - констр. ин-т "Параметр".-Алчевск, 1996.-4 с.-Рус.- Деп. в ГНТБ Украины 09.01.97, № 250 Ук 97.

51. Исследование движения измельчаемых частиц в центробежно-ударных мельницах / Левченко Э.П.; Научн.- исслед. проект.- констр. ин-т "Параметр". - Алчевск, 1996.-10 с. - Деп. в ГНТБ Украины 09.01.97, № 51 - Ук 97.

52. К вопросу определения минимальной предударной скорости процесса разрушения при измельчении зернобобовых сельскохозяйственных культур на комбикорм / Левченко Э.П., Левченко О.А.; Н-и проектн.-констр. ин-т "Параметр". - Алчевск, 1996. - 6 с. - Рус. - Деп. В ГНТБ Украины 09.01.97., № 262 - Ук 97.

53. Математическое моделирование процессов разрушения материалов в центробежно-ударных мельницах / Левченко Э.П., Галич В.А., Галич И.А.; Научн.-исслед. проектн.-констр. ин-т "Параметр". - Алчевск, 1996. - 6 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины № 249 Ук 97.

Размещено на Allbest.ru

...