автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Плющение зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями

кандидата технических наук
Чикина, Елизавета Юрьевна
город
Барнаул
год
2011
специальность ВАК РФ
05.20.01
цена
450 рублей
Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Плющение зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями»

Автореферат диссертации по теме "Плющение зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями"

На правах рукописи

ЧИКИНА ЕЛИЗАВЕТА ЮРЬЕВНА

ПЛЮЩЕНИЕ ЗЕРНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В КЛИНОВИДНОМ ЗАЗОРЕ, ОБРАЗОВАННОМ НЕПОДВИЖНОЙ И КОЛЕБЛЮЩЕЙСЯ КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Барнаул 2011

4846015

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Злочевский Валерий Львович (ГОУ ВПО АлтГТУ им. И.И. Ползунова)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кондратов Анатолий Федорович (ФГОУ ВПО НГАУ)

кандидат технических наук, доцент Лобанов Владимир Иванович (ФГОУ ВПО АГАУ)

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский и проектно-

технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции (ГНУ СибНИПТИП Россельхозакадемии)

Защита состоится «2» июня 2011 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии в зале заседания ученого совета ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет» по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98, главный корпус.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск-1, а/я 460 ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии; телефон, факс (383) 348-12-09; E-mail sibime@ngs.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии и на сайте www.sibime.sorashn.ru

Автореферат разослан « 2.V » апреля 2011 г.

Ученый секретарь f,

диссертационного совета,

доктор технических наук

B.C. Нестяк

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Актуальность исследования.

Плющение зерновых материалов находит широкое применение в агропромышленном комплексе. Оно используется в комбикормовом производстве для обработки зерновых компонентов комбикормов, в технологии плющения и консервирования фуражного зерна, на мини-мельницах как предсистема перед I драной системой и при производстве крупяных хлопьев.

Основной машиной для плющения зерновых материалов является плющильный вальцовый станок. Плющение в нем происходит в клиновидном зазоре между двумя параллельными валками, вращающимися навстречу друг другу с одинаковыми окружными скоростями или с небольшим дифференциалом. Основным недостатком плющильных станков является высокое энергопотребление на единицу производительности.

Таким образом, исследования, направленные на снижение энергоемкости процесса плющения зерновых материалов, являются актуальной научной задачей.

Цель диссертационной работы. повышение технологической эффективности процесса плющения зерновых материалов (на основе зерна пшеницы).

Научная гипотеза.

Повышение эффективности процесса плющения зерновых материалов обеспечивается тем, что в результате неподвижности зерновок на опорной поверхности они деформируются преимущественно по толщине, что является наиболее энергоэффективным направлением сжатия, а привод одного рабочего органа снижает энергоемкость процесса плющения за счет отсутствия потерь энергии в передаточных механизмах и холостом ходе второго рабочего органа.

Объект исследования - процесс плющения зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной криволинейной поверхностью и колеблющейся, совершающей вращение на оси за счет фрикционных сил, возникающих при взаимодействии с обрабатываемым продуктом.

Предмет исследования - закономерности формирования продуктов плющения зерновых материалов в клиновидном зазоре между неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями.

Научная новизна.

1) Разработан способ и установлены закономерности деформации зерновых материалов посредством взаимодействия цилиндра, свободно вращающегося на оси и совершающего маятниковые колебания, и неподвижной опорной поверхности большего радиуса.

3

2) Установлено, что воздействие рабочих органов маятниковой плющильной установки на зерновой материал, неподвижно расположенный на опорной поверхности, определяет характер его разрушения преимущественно в одном направлении, что обеспечивает снижение энергозатрат в сравнении с другими направлениями сжатия и получение однородных хлопьев.

Практическая значимость исследования.

1) Теоретические результаты работы позволяют производить расчет геометрических и технических параметров рабочих органов для разработки плющильного станка.

2) Выявленные закономерности процесса плющения зерна пшеницы на маятниковой установке позволяют выбрать наиболее эффективные технологические параметры плющения зерновых материалов данным способом.

3) Результаты исследования используются в учебной программе и тематике выпускных квалификационных работ по специальности 260601 -«Машины и аппараты пищевых производств».

4) Разработана и запатентована конструкция устройства для плющения зерна, что позволило сформировать техническое задание и заключить договор с промышленной группой «Строителев» (г. Барнаул) на проектирование и изготовление маятникового плющильного станка производительностью 1,8 т/ч.

Положения, выносимые на защиту.

1) Математическая модель движения криволинейной колеблющейся поверхности при взаимодействии с обрабатываемым продуктом.

2) Теоретические исследования, определяющие геометрические параметры рабочих органов маятниковой плющильной установки, обеспечивающих рабочий процесс и заданную производительность, а также энергоемкость процесса плющения.

3) Экспериментальные исследования, определяющие направление выбора рациональных технологических параметров плющения зерновых материалов на установке маятникового типа.

4) Экономическое обоснование эффективности использования маятниковой плющильной установки с производительностью 1,8 т/ч.

Апробаиия результатов исследования.

Основные положения по результатам исследования докладывались на научно-практических (г. Барнаул, 2006, 2009 г.г.) и научно-технической (г.Барнаул, 2009 г.) конференциях.

Публикации.

По основным результатам научных исследований опубликовано 6 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получен один патент РФ на изобретение.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложений и библиографического списка, включающего 90 источников. Объем диссертации составляет 152 страницы, из них 37 рисунков, 28 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследования, отмечена научная новизна работы и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава посвящена анализу современных технологий и технических средств плющения зерна. В ходе рассмотрения существующих технологий плющения зерна было выявлено, что в переработке зерновых материалов плющение используется для различных целей и задач: для обработки зерновых компонентов комбикормов или фуражного зерна непосредственно перед его раздачей животным в фермерских хозяйствах; в технологии плющения и консервирования фуражного зерна; на сельских мини-мельницах для предварительного разрушения зерна пшеницы перед направлением его на драные системы в сокращенных схемах сортовых помолов или при помолах ржи; в производстве крупяных хлопьев, мюсли, быстроразваривающихся круп и круп, не требующих варки.

Проведен анализ деформирующих и измельчающих машин, который показал, что они классифицируются, в основном, по принципу воздействия рабочих органов на разрушаемый материал: это может быть сжатие, сдвиг, удар, истирание или комбинация этих деформаций. Плющильный вальцовый станок относится к машинам, воздействующим на продукт сжатием.

В ходе рассмотрения теории плющения зерна в вальцовых станках и анализа современных конструкций плющильных станков были выделены их недостатки:

- большой диаметр рабочих вальцов при небольшой их длине, что вызвано требованиями обеспечения высокой жесткости вальцов в связи с их прогибом из-за значительных распорных усилий при деформации сжатия зернового материала;

- привод двух подвижных рабочих органов;

- значительная мощность привода; по данным НПО «Агро-Симо-Машбуд», в плющильном станке их производства производительностью 1,0-1,3 т/ч каждый валец имеет индивидуальный привод мощностью до 11 кВт; для

сравнения мощность привода одной половины мельничного вальцового

станка составляет 18,5кВт при производительности не менее 3,3 т/ч.

Были изучены конструкции и принцип действия маятниковых устройств. К ним относятся: маятниковый копер Шарпи для определения сопротивления материалов удару, баллистический маятник для определения скорости снаряда, а также маятниковые копры В.Я. Гиршсона и В.В. Вашкевича для выявления механической характеристики зерна в процессе разрушения. Существующие сегодня конструкции маятникового типа являются лабораторными приборами, не предназначенными для промышленного использования.

В результате анализа теории деформирования зерна в вальцовых станках, современных технологий плющения и конструкций плющильных станков были обозначены задачи диссертационной работы:

1) Разработать способ и установить закономерности деформационного воздействия на зерновой материал в процессе плющения в клиновидном зазоре между неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями.

2) На основе теоретических исследований обосновать и выбрать конструктивные параметры неподвижной и колеблющейся криволинейных поверхностей, обеспечивающих рабочий процесс и заданную производительность установки для плющения зерна маятникового типа.

3) Определить влияние различных технологических параметров на процесс плющения зерновых материалов посредством маятниковой плющильной установки.

4) Дать технико-экономическую оценку эффективности применения маятниковой плющильной установки с производительностью 1,8 т/ч.

Во второй главе приводится описание схемы и принципа действия установки для плющения зерна маятникового типа и исследуется процесс плющения зерна в клиновидном зазоре между неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями.

Установка для плющения зерновых материалов (рисунок 1) работает следующим образом. Маятник, состоящий из цилиндра 6, закрепленного подвижной связью в подвесе 5, установлен на оси 7 над неподвижной опорной поверхностью 3 с регулируемым зазором. Маятник имеет возможность совершать колебания с амплитудно-частотной характеристикой А0, ю0. Цилиндр совершает одновременно колебания с амплитудно-частотной характеристикой маятника и вращение вокруг своей оси с частотной характеристикой «ц. Опорная поверхность и цилиндр имеют определенную шероховатость и кривизну.

1,2- направления подачи исходного продукта и вывода продуктов плющения; 3 - опорная поверхность; 4 - зерновка; 5 - подвес цилиндра; 6 - цилиндр; 7 - ось подвеса маятника; 8 - лоток для сбора продуктов плющения Рисунок 1 - Функциональная схема установки для плющения зерна маятникового типа

Зерновой материал 4 подается на опорную поверхность непосредственно в зону плющения. По ходу движения цилиндра вправо зерновой материал поступает по направлению 1. Цилиндр, проходя над зерновым материалом, воздействует на него и за счет возникающих между ними сил трения поворачивается вокруг своей оси в сторону, противоположную своему колебательному движению. Таким образом, в рабочей зоне контакта цилиндра с зерновым материалом возникает мгновенный центр скоростей, и усилие, с которым цилиндр действует на зерновой материал, сводится к усилиям сжатия. Продукты плющения выводятся по направлению / в лоток 8. При движении цилиндра влево зерновой материал поступает и выводится по направлению 2.

Было проведено изучение процесса плющения зерновки в клиновидном зазоре между неподвижной опорной поверхностью и вращающимся цилиндром.

Система подвес-цилиидр является физическим маятником, его движение при свободных затухающих колебаниях, описывается известным уравнением:

х = Лое^БтСо^ + <р0), (1)

где Ао - начальная амплитуда колебаний в момент времени /=0, определяемая начальным запасом полной энергии колеблющегося тела, м; е - основание натуральных логарифмов;

р - коэффициент затухания; I - время, с;

со - циклическая (круговая) частота затухающих колебаний физического маятника, рад/с;

фо - начальная фаза колебаний, рад.

При взаимодействии цилиндра с зерном, неподвижно расположенным на опорной поверхности, между ними возникает сила трения. В этом случае дифференциальное уравнение движения маятника имеет вид:

где/3 - коэффициент трения при затухающих колебаниях;

Ь - длина подвеса цилиндра, м;

1с - момент инерции маятника относительно оси качания, кг м2;

т - масса маятника, кг;

Р„,1 - сила трения между цилиндром и зерном, Н;

Л/ - радиус цилиндра, м.

Сила трения направлена в сторону, противоположную направлению скорости тела, поэтому дифференциальное уравнение движения маятника имеет два вида. Было установлено, что сила трения качения цилиндра зависит от силы сопротивления зерна разрушению, т.е. от величины деформации зерна:

где/к - коэффициент трения качения;

М- сила сопротивления зерна разрушению, Н.

При захвате цилиндром зерновки (рисунок 2) происходит ее деформация от нуля до максимального значения по мере поворота маятника вокруг оси С.

Для определения зависимости деформации зерновки от угла поворота маятника использовался аналитический способ кинематического анализа механизмов. Для этого система маятник-зерновка была представлена в виде кривошипно-ползунного механизма. Это возможно, если условно принять, что деформация зерновки происходит по отрезку АЕ (рисунок 2), что идентично движению ползуна по неподвижной направляющей.

В результате последовательно выполненных вычислений была получена математическая зависимость деформации зерновки от угла поворота маятника:

+ 0,(х>0) (2) хг+ ■(Ь + Я1) = 0,(ж<0) (3)

^гр — /кЛ,

(4)

Дсг = 1соз(зб0- 0/2 -агс51п^)+ 1

- агсзт -

[уА-£.5т(зб0-е/2-агс5т|)]2

— ХА0

Координаты у л, Хао являются постоянными величинами и определяют положение зерновки на опорной поверхности. При выборе соответствующей зависимости напряжений в зерновке от ее деформации возможно установление зависимости силы трения между цилиндром и зерновкой от времени посредством уравнения (5) в процессе плющения.

В случае заполнения всей опорной поверхности зерновым материалом изменение силы воздействия цилиндра на зерновки было рассмотрено в зависимости от кинематических параметров маятника. Было принято условие, что при движении цилиндра над опорной поверхностью он последовательно деформирует одну зерновку за другой. Сила воздействия цилиндра на зерновки периодически изменяется от нуля до максимального значения. Поскольку период воздействия цилиндра на одну зерновку значительно меньше периода движения маятника, можно допустить, что график силы воздействия цилиндра имеет вид синусоиды в первой четверти периода.

Циклическая частота гармонических изменений силы воздействия цилиндра на зерновки равна:

шд - (6)

где ао - начальный угол отклонения маятника, град.;

Да - угол поворота маятника при деформации зерновки М, град. Уравнение гармонических изменений силы воздействия цилиндра на зерновки:

N = Лт„ип(<УдО, (7)

где Итах - максимальная сила воздействия цилиндра на зерновку, действующая по линии, соединяющей центры цилиндра и опорной поверхности, Н. Для определения максимальной силы в кг была использована экспериментальная формула П. А. Афанасьева в следующем виде:

итах= 4,5^3, (8)

где а - толщина разрушаемого зерна, мм;

- площадь поперечного сечения зерновки, мм2; ц - относительное сжатие зерна, рассчитывается по формуле:

И = Е-ТЯ, (9)

где е, е0 - соответственно начальный и конечный размер зерна. Решение уравнений (2) и (3) в данном случае имеет вид:

—р н

Xf = Л05т(<А>£ + (р0) Н—т2''_"'°х5т(а>д£:)> (х > 0) (10)

ч шд

хг = А0БтЫ + <р0) БтСШдО, (* < 0) (11)

q Шд

где

(12) (13)

к

Уравнения (10) и (11) действуют в течение деформации одной зерновки, что составляет сотые доли секунды (0,031 с). При захвате цилиндром следующей зерновки время должно обнуляться, а постоянные интегрирования Ао и фо пересчитываться для новых начальных условий. Таким образом, данные уравнения из-за частой смены постоянных интегрирования усложняются математическими расчетами.

В результате было принято допущение, что сила трения является величиной постоянной, соответствующей максимальной деформации зерновки. Тогда уравнение движения маятника при взаимодействии с зерном имеет вид:

хг = Аое-^Б^аЛ + <р0) 0) (14)

хг = А0е~р^т(оИ + <р0) + % (* < 0), (15)

где

Егр = ^а + и1), аб)

Р-Л=№тах О7)

10

Колебания маятника при наличии постоянной силы трения Р„,1 представляют собой смену уравнений движения (14) и (15) с меняющейся начальной амплитудой при смене маятником направления движения.

На рисунке 3 представлены графики изменения координаты х маятника до контакта цилиндра с зерновкой и во время контакта.

0,2

г

и од

я н

я о

Ч

а

§ -ОД И

-0,2

н ;

а <я н к о ; V

II и о 1 о \ N 5 X

и' л Я

-Свободные

незатухающие колебания

— Колебания при

деформации зерна

Время Ь, с

Рисунок 3 - Графики изменения координаты х маятника по времени до контакта цилиндра с зерновкой и во время контакта

Погрешность вычислений по уравнениям (10-11) и (14-15) составляет 0-4,5 %. Сопоставление графиков движения маятника при взаимодействии с зерном и при свободных незатухающих колебаниях в точках крайних положений позволяет теоретически определять количество энергии, затраченное маятником на процесс плющения за один полупериод. Данное количество энергии должно быть подведено к маятнику для поддержания незатухающих колебаний в процессе плющения.

Для осуществления заявленного процесса плющения зерновка во время сжатия должна располагаться неподвижно на опорной поверхности. Для этого сила трения между зерновкой и опорной поверхностью должна противостоять действию сдвигающего усилия со стороны цилиндра на зерновку.

При контакте цилиндра с зерновкой происходит удар, в результате которого действуют импульсы 5}>_>, 5/,„2, представленные на рисунке 4, где Р/, Р2 - силы, с которыми на зерновку действуют цилиндр и опорная поверхность соответственно, равны между собой; Р,„1, Р„,2 - силы трения зерновки о цилиндр и об опорную поверхность соответственно, находятся как:

= /Л, (18)

Р,2= кРг, (19)

где/} - коэффициент трения зерновки о поверхность цилиндра; - коэффициент трения зерновки об опорную поверхность.

1 - подвес цилиндра; 2 -цилиндр; 3- зерновка; 4 - опорная поверхность Рисунок 4 - Схема взаимодействия цилиндра с зерновкой

Чтобы зерновка была неподвижной в процессе плющения, коэффициент трения ее об опорную поверхность должен удовлетворять условию:

/2 > ДС05/? (20)

Угол Р находится, исходя из размеров рабочих органов маятниковой плющилки.

Для лабораторной маятниковой плющилки при угле Р=19°, коэффициенте трения /}=0,3 коэффициент трения зерновки об опорную поверхность для ее неподвижности в процессе плющения должен быть больше 0,28.

Необходимым условием осуществления процесса плющения зерновки является захват ее цилиндром, что обеспечивается его минимально допустимым радиусом:

г(1+сох2ф)-Ь

Д

1 тт ~~ '

(21)

1-соБ2(р

где г - эквивалентный радиус зерновки, м;

Ф - угол трения зерновки о поверхность рабочих органов, принимается равным для цилиндра и опорной поверхности, град.; Ь - зазор между цилиндром и опорной поверхностью, м.

При зазоре Ь=0,3 мм, угле трения ф=20°, эквивалентном радиусе зерновки /=1,93 мм минимально допустимый радиус цилиндра по условию захвата им зерновки составляет Л/т;„=13,3 мм.

Производительность маятниковой плющильной установки, в кг/с, при постоянной угловой скорости колебаний маятника рассчитывается по формуле:

_ _ 180ЛВт3а>м „ V — —77-Т^м»

где А, В - соответственно ширина и длина опорной поверхности, м; т3 - масса зерновки, кг; шм-угловая скорость маятника, рад/с; с - длина зерновки, м;

otp - рабочий угол (угол дуги образующей опорной поверхности), град.; ах - угол отклонения маятника в течение холостого хода, град.; К1 - коэффициент заполнения рабочей зоны.

Угол отклонения маятника в течение холостого хода предусматривает наличие устройств ввода-вывода продуктов и определяется по формуле:

1801х .... а* = тЛГУ (23)

где 1Х - путь холостого хода цилиндра от края опорной поверхности для свободного вывода хлопьев из рабочей зоны, выбирается в зависимости от конструктивных параметров установки, м.

В ходе изучения процесса плющения зерновых материалов в маятниковой плющилке была определена производительность лабораторной плющильной установки и необходимая энергия маятника для ее обеспечения. Расчетные данные показали, что плющение зерновых материалов в режиме свободных затухающих колебаний маятника, когда необходимый запас потенциальной энергии он получает в результате подъема его на определенную высоту приводом перед каждым рабочим ходом, является затруднительным. Для обеспечения заданной производительности маятник должен в течение рабочего хода двигаться под действием крутящего момента привода.

Для выбранной производительности маятниковой плющильной установки 0=1,8 т/ч, исходя из формулы (22), определялись геометрические параметры ее основных рабочих органов последовательным перебором их различных значений. Все расчеты выполнялись в программе Microsoft Office Excel 2007. В результате рекомендованы следующие геометрические параметры основных рабочих органов: длина подвеса цилиндра 400 мм; радиус и длина цилиндра 150x800 мм; размеры опорной поверхности 340x800мм при рабочем угле 36°.

Мощность, подводимая к маятнику извне для обеспечения заданной производительности плющильной установки, определяется по крутящему моменту и угловой скорости, которые должны сообщаться маятнику для поддержания его колебаний:

Nn=-^Rism2eLilcjrnaxL(jûM, (24)

где 0 - угол захвата зерновки цилиндром, град.; L4 - длина цилиндра, м;

Omax - максимальное напряжение в зерне, действующее по линии, соединяющей центры цилиндра и опорной поверхности, Н/м2, определяется экспериментальным или расчетным путем.

Минимальная угловая скорость движения маятника в течение рабочего хода для обеспечения заданной производительности установки определяется, исходя из параметров его свободных затухающих колебаний:

л(ар+2ях) ыШп —-^-

где Т- период свободных затухающих колебаний маятника, с.

Расчет формулы (24) дает величину N„=33,2 кВт для производительности маятниковой плющильной установки 1,8 т/ч.

В третьей главе приведено описание методов экспериментальных исследований и методик измерений. Было проведено изучение влияния на площадь вновь образованной поверхности и энергозатраты на плющение зерна пшеницы в плющильной установке маятникового типа следующих параметров: толщины зерна, скорости воздействия на него цилиндра и зазора между рабочими органами. В качестве исследуемого образца использовалась пшеница рядовая мягкая 3 класса I типа урожая 2009 года, выращенная в Алтайском крае.

Для определения энергозатрат на плющение зерна использовалась методика, разработанная А.П. Борисовым на кафедре МАПП АлтГТУ.

Площадь вновь образованной поверхности плющеного зерна пшеницы определялась по увеличению площади его горизонтальной проекции после обработки. Для этого была предложена следующая методика.

1) Зерновой материал с эталонными образцами: пятью фрагментами миллиметровой бумаги площадью 1 см2 каждый, располагается на сканирующей поверхности на контрастном фоне. В результате сканирования с необходимым разрешением получается файл в формате «JPEG».

2) После компьютерной обработки файл открывается в редакторе «AutoCAD», где специальная программа, написанная на языке «AutoLISP», позволяет выбрать объекты образцов зернового материала и эталонов при помощи компьютерной мышки и автоматически подсчитать их площади.

3) Определяется коэффициент масштабирования:

mas = , (26)

500 ' v '

где S,i-э5 - площади эталонных фрагментов в программе AutoCAD, мм2.

4) Площадь горизонтальной проекции зернового образца в натуральном

S3 = (27)

J mas

где S3a - площадь зернового образца до масштабирования, мм2.

масштабе в мм2:

Для придания зерну пшеницы пластических свойств проводилась его гидротермическая обработка: к навеске зерна добавлялось расчетное количество воды с температурой 95-98° С. Зерно помещалось в термостатирующую емкость на 12 часов.

На рисунке 5 приведены результаты эксперимента по определению зависимости площади вновь образованной поверхности от изучаемых параметров.

§ 35 мм230

25 20 15 10 5

■■■■■ ■■■■■

5=0,4 мм 5=0,5 мм 5=0,6 мм мм •• 5=0,8 мм

' Мелкая фракция

I Средняя фракция

а Крупная фракция

Рисунок 5 - Значения площади вновь образованной поверхности зерна пшеницы для различных величин зазора между рабочими органами при углах отклонения маятника 30°, 35°, 40°, 45°, 50° (слева направо)

На рисунке 6 приведены результаты эксперимента по определению зависимости энергозатрат на плющение от зазора между рабочими органами и скорости воздействия цилиндра на зерновку для мелкой фракции. Для средней и крупной фракций зависимость имеет тот же характер, но с большими величинами энергозатрат.

£ °'23

« 0,21 н 0,19 а 0,17 £ 0,15

8 одз & 0,11 я 0,09 Г) 0,07

♦ Зазор 0,4 мм я Зазор 0,5 мм а Зазор 0,6 мм х Зазор 0,7 мм

• Зазор 0,8 мм

0,45 0,65 0,85

Скорость цилиндра, м/с

Рисунок 6 - Зависимость энергозатрат на плющение от скорости воздействия цилиндра на зерновку и зазора между рабочими органами для мелкой фракции

15

В результате эксперимента установлено:

1) Для каждой фракции зерна при уменьшении зазора между цилиндром и опорной поверхностью закономерно увеличиваются энергозатраты на процесс плющения, при этом, чем крупнее зерно, тем больше этот показатель.

2) Увеличение скорости цилиндра в момент взаимодействия с зерновкой приводит к повышению энергозатрат на плющение зерна одинаковой фракции при одном и том же зазоре.

3) Площадь вновь образованной поверхности зерновки находится в прямой зависимости от ее начальных размеров и в обратной - от зазора между рабочими органами. Влияние скорости цилиндра на увеличение поверхности зерновки в данном эксперименте не выявлено, что объясняется сохранением относительной целостности зерновки независимо от динамики сжатия благодаря высокой влажности 28%, придающей ей пластические свойства.

В планировании эксперимента использовался полный факторный эксперимент для двухуровневых факторов 23. Зависимой переменной были выбраны энергозатраты на процесс плющения. Выбор независимых переменных осуществлялся путем анализа их соответствия предъявляемым к ним требованиям. В результате были выбраны: зазор между рабочими органами, скорость цилиндра и толщина зерновок.

В результате реализации полного факторного эксперимента 23 получено уравнение регрессии:

у = 0,166037 - 0,040861*! + 0,027473х2 + 0,018015*3 - 0,00492х1х2 + +0,005673х2ЛГз, (28)

Наглядно относительная сила влияния факторов на энергозатраты при плющении зерна пшеницы представлена на диаграмме (рисунок 7).

0,040861

0,027473

0,050" 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000

х1(б) х2 (и) хЗ(а) х12 (5-и) х23 (и-а)

темные столбцы - положительные коэффициентов, светлые - отрицательные Рисунок 7 - Относительная сила влияния факторов и их взаимодействий на энергозатраты при плющении зерна пшеницы на маятниковой установке

Полученная модель эксперимента подтвердила сделанные выводы о направлении и силе влияния выбранных факторов на энергозатраты при плющении зерна пшеницы на маятниковой установке.

Основным направлением снижения энергозатрат на плющение в маятниковой установке является выбор минимально возможной скорости рабочего органа, обеспечивающей небольшие энергозатраты при плющении зерна и заданную производительность установки.

Экспериментально было установлено, что зерновки располагаются на опорной поверхности, в основном, бороздой вверх либо вниз по вариантам I или II (рисунок 8). Таким образом, в основном, при плющении цилиндром зерновок, неподвижно расположенных на опорной поверхности, происходит их разрушение по наиболее слабому сечению - бороздке - и дальнейшее сжатие до величины зазора. Это обеспечивает максимальное вскрытие эндосперма зерновок и увеличение их общей поверхности (рисунок 9).

а, Ь, с — толщина, ширина и длина зерновки Рисунок 8 - Варианты расположения зерновки на опорной поверхности

£ • »» ** ф % * >

4 & щШ ** Щ

Рисунок 9 - Хлопья зерна пшеницы, полученные на маятниковой плющилке

При плющении зерна в вальцовом станке ввод зерновки в межвальцовую зону осуществляется произвольным образом, что не гарантирует ее разрушение по бороздке.

В четвертой главе приводится расчет себестоимости проектируемого образца маятниковой плющилки с производительностью 1,8 т/ч и технико-экономических показателей проекта. Расчет затрат на изготовление маятниковой плющилки велся по рекомендованным параметрам установки.

По результатам расчетов стоимость маятниковой плющилки составила 222964,89 руб., что меньше стоимости базовой модели плющильного станка ПС-600 (1409521,50 руб.). При этом годовая выработка проектируемого образца превышает тот же показатель для базовой модели (13305,60 т против 8870,40т). Анализ технико-экономических показателей проекта показал снижение затрат на единицу годовой выработки, что выражается высоким годовым экономическим эффектом при применении маятниковой плющилки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) Проведен анализ современных способов и средств деформирования и разрушения зерновых материалов. Изучены конструкции плющильных станков. Выявлено, что основным их недостатком является высокое энергопотребление на единицу производительности.

2) Разработана конструктивная схема и изготовлена экспериментальная установка для плющения зерновых материалов с рабочими органами в виде неподвижной опорной и колеблющейся цилиндрической поверхностей. Получены теоретические формулы для расчета геометрических параметров основных рабочих органов маятниковой плющилки с заданной производительностью. Для маятниковой плющилки с производительностью 1,8т/ч рекомендованы следующие параметры: длина подвеса цилиндра 400 мм; радиус и длина цилиндра 150x800мм; размеры опорной поверхности 340x800 мм при рабочем угле 36°.

3) Получена математическая модель движения маятника при взаимодействии с обрабатываемым продуктом, устанавливающая зависимость параметров колебаний маятника и силовых факторов воздействия на зерновой материал с его структурно-механическими свойствами и величиной деформации в процессе плющения. Данная модель позволяет теоретически определять количество энергии, затраченное маятником на процесс плющения за один рабочий ход.

4) Установлены теоретические зависимости для расчета параметров рабочих органов маятниковой плющильной установки, обеспечивающих процесс плющения. К ним относятся:

- минимально допустимый радиус цилиндра по условию захвата зерновки, для зерна пшеницы средней фракции при угле трения 20° установлен минимальный радиус цилиндра 13,3 мм;

- коэффициент трения зерновки об опорную поверхность, величина которого обеспечивает неподвижность зерновок в процессе плющения; в экспериментальной установке для зерна пшеницы средней фракции с коэффициентом трения о поверхность цилиндра 0,3 коэффициент трения об опорную поверхность должен быть не менее 0,28.

5) Установлено, что способ плющения зерновых материалов посредством неподвижной и колеблющейся криволинейных поверхностей при неподвижном положении зерновок в процессе плющения позволяет создавать условия деформирования, в результате которых сжатие зерновок происходит, в основном, по наименьшему размеру - по толщине, что приводит к их «разворачиванию» по бороздке. Это максимально раскрывает поверхность зерновок, а хлопья получаются более выровненные по форме и размерам.

6) Экспериментально определено, что основным параметром, влияющим на энергоемкость процесса плющения в установке маятникового типа, является поступательная скорость цилиндра. В исследованном диапазоне скоростей 0,50,78 м/с наименьшие энергозатраты на плющение зерна были получены при скорости 0,5 м/с для различных фракций зерна. Величина поступательной скорости цилиндра должна быть минимальной для снижения разрушающих усилий при плющении зерновых материалов, но достаточной для обеспечения заданной производительности установки. Теоретическая скорость центра масс цилиндра для установки с производительностью 1,8 т/ч должна быть 2,5 м/с, при угловой скорости маятника 6,25рад/с, цилиндра - 16,7 рад/с. Теоретическая мощность привода для данной производительности равна 43,2 кВт.

7) Годовой экономический эффект при применении маятниковой плющилки составляет 1361029,82 руб.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК

1) Злочевский, В.Л. Устройство для плющения зерна маятникового типа [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - №6. - с. 57-62.

2) Злочевский, В.Л. Совершенствование процесса плющения зерновых материалов [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Комбикорма. - 2010. -№4. - с.33-35.

В патентах и авторских свидетельствах

3) Патент № 2378053 Российская Федерация, МПК В02С 4/10 (2006. 01), В02С 15/04 (2006. 01) Устройство для плющения зерновых материалов / ВЛ.Злочевский, Д.А. Сорокин, Е.Ю. Чикина, Е.Н. Попок; заявл. 22.09.2008; опубл. 10.01.2010, Бюл. №1.-7 с.:ил.

В других изданиях

4) Чикина, Е.Ю. Изучение процесса разрушения зерна посредством колеблющихся поверхностей как перспективный способ измельчения зерновых продуктов [Текст] / Е.Ю. Чикина // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы десятой междунар. науч.-практ. конф. (11-12 дек. 2007г.) / Под ред. В.П. Коцюбы; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул, 2007. - 321 с.

5) Чикина, Е.Ю. Плющение зерна посредством криволинейных колеблющихся поверхностей [Электронный ресурс] / Е.Ю. Чикина, С.Ю. Антощенко // Наука и молодежь: материалы Шестой Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (апрель 2009г. )/Ь«р://еёи.8еспа.ги/риЬН511/§оп2оп1у_оЬга2ОУата/2009/п11/п1т2009/ nim2009.htm/ - Барнаул, 2009.

6) Чикина, Е.Ю. Математическая модель плющения зерна посредством качающегося цилиндра и неподвижной криволинейной поверхности [Текст] / Е.Ю. Чикина // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы двенадцатой междунар. науч.-практ. конф. (17 нояб. 2009 г.) / Под общей ред. О.Н. Тереховой. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. -434 е.: ил.

Подписано в печать 15.04.2011. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл.п.л. 1,0. Тираж 130 экз. Заказ 2011 - 280

Отпечатано в типографии АлтГТУ, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел.: (8-3852) 29-0$М8

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Чикина, Елизавета Юрьевна

Глава 1. Современные технологии и технические средства плющения зерна

1.1 Технологии плющения зерновых материалов

1.2 Оборудование для плющения зерновых материалов

1.3 Маятниковые приборы

Глава 2. Теоретическое исследование процесса плющения зерновых материалов посредством неподвижной и колеблющейся криволинейных поверхностей

2.1 Схема и принцип действия установки для плющения зерна маятникового типа

2.2 Теория затухающих колебаний физического маятника

2.3 Изучение деформации зерновки в процессе воздействия на нее движущегося цилиндра'

2.4 Изучение движения основного рабочего органа установки для плющения зерна маятникового типа

2.5 Взаимодействие зерновки с опорной поверхностью

2.6 Определение диаметра основного рабочего органа цилиндра - по условию захвата им зерновки

2.7 Энергетические параметры работы установки для плющения зерна маятникового типа

2.8 Производительность установки для плющения зерна маятникового типа

2.9 Геометрические параметры основных рабочих органов маятниковой плющильной установки, обеспечивающие заданную производительность

Глава 3. Экспериментальные исследования

3.1 Определение момента инерции маятника

3.2 Определение центра масс маятника

3.3 Методика определения энергозатрат на плющение зерновых материалов

3.4 Методика определения площади сечения зернового материала, спроецированного на горизонтальную плоскость

3.5 Экспериментальные исследования по изучению параметров плющения зерна пшеницы на плющильной установке маятникового типа

3.6 Планирование эксперимента

3.7 Особенности воздействия рабочих органов плющильного станка и маятниковой плющилки на зерновой материал в процессе его плющения

Глава 4. Расчет экономической эффективности

4.1 Расчет затрат на изготовление проектируемой машины

4.2 Сравнение и анализ технико-экономических показателей проектируемой маятниковой плющилки с существующим аналогом

Введение 2011 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Чикина, Елизавета Юрьевна

Актуальность исследования.

Плющение является распространенной технологической операцией в переработке зерна.

При приготовлении комбикормов, главным образом для молодняка животных, плющатся зерновые компоненты, а также фуражное зерно непосредственно перед его раздачей животным в фермерских хозяйствах или с последующим его консервированием. На сельских мини-мельницах плющение используется для предварительного разрушения зерна перед направлением его на драные системы при помолах ржи или в сокращенных схемах сортовых помолов пшеницы [65]. Кроме того, операция плющения в совокупности с водно-тепловой обработкой [35] широко используется в производстве крупяных хлопьев, мюсли, быстроразваривающихся круп и круп, не требующих варки.

Основной машиной для плющения зерновых материалов является плющильный вальцовый станок. Плющение в нем происходит в клиновидном зазоре между двумя параллельными валками, вращающимися навстречу друг другу с одинаковыми окружными скоростями или с небольшим дифференциалом.

В настоящее время в России и странах СНГ плющильные вальцовые станки изготавливают: объединение «Марийагромаш» г. Йошкар-Ола, республика Марий-Эл, предприятия Украины: объединение «Агросимомашбуд», предлагающее комплексные линии по производству зерновых хлопьев, объединение «Бриг», ЗАО «Институт Укроргстанкинпром» («Станкинпром»). Выпускаемые этими предприятиями плющильные вальцовые станки уступают [35] по конструктивному исполнению станкам мировых лидеров производства зерноперерабатывающего оборудования, таких как

ВиЫег». Основным недостатком плющильных станков является высокое удельное энергопотребление.

Для повышения эффективности процесса плющения зернового материала его деформация должна осуществляться наиболее энергоэффективным способом, исходя из особенностей строения зерновок, при одновременной минимизации затрат энергии на привод рабочих органов.

Одним из направлений повышения эффективности процесса плющения является способ деформационного воздействия на зерновой материал в клиновидном зазоре между неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями. Техническое решение этого способа заключается в использовании в качестве рабочего органа цилиндра, совершающего маятниковые колебания относительно неподвижной опорной поверхности, на которую подается зерновой материал.

Таким образом, исследования, направленные на снижение энергоемкости процесса плющения зерновых материалов, являются актуальной научной задачей.

Цель диссертационной работы: повышение технологической эффективности процесса плющения зерновых материалов (на основе зерна пшеницы).

Научная гипотеза.

Повышение эффективности процесса плющения зерновых материалов обеспечивается тем, что в результате неподвижности зерновок на опорной поверхности в процессе плющения они деформируются преимущественно по толщине, что приводит к первоначальному разрушению зерновок в наиболее слабом сечении - по бороздке - и дальнейшему сжатию их до установленной величины, это максимально вскрывает эндосперм зерновок и увеличивает их общую поверхность, а привод одного подвижного рабочего органа снижает энергоемкость процесса плющения за счет отсутствия потерь энергии в передаточных механизмах и холостом ходе второго рабочего органа.

Объект исследования - процесс плющения зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной криволинейной поверхностью и колеблющейся, совершающей вращение на оси за счет фрикционных сил, возникающих при взаимодействии с обрабатываемым продуктом.

Предмет исследования - закономерности формирования продуктов плющения зерновых материалов в клиновидном зазоре между неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями.

В качестве теоретической основы исследования использованы научные труды ученых в области изучения физико-химических, структурно-механических, технологических и других свойств зерна, в области исследования деформаций зерна, поведения его при разрушении, а также основные положения и законы теоретической механики.

В информационную базу исследования легли данные и сведения из различных книг, журнальных статей, научных отчетов, официальные положения из правил организации и ведения технологических процессов на зерноперерабатывающих предприятиях, патенты, а также Интернет-ресурсы.

Научная новизна.

1) Разработан способ и установлены закономерности деформации зерновых материалов посредством взаимодействия цилиндра, свободно вращающегося на оси и совершающего маятниковые колебания, и неподвижной опорной поверхности большего радиуса.

2) Установлено, что воздействие рабочих органов маятниковой плющильной установки на зерновой материал, неподвижно расположенный на опорной поверхности, определяет характер его разрушения преимущественно в одном направлении, что обеспечивает снижение энергозатрат в сравнении с другими направлениями сжатия и получение однородных по форме и размеру хлопьев.

Практическая значимость исследования.

1) Теоретические результаты работы позволяют производить расчет геометрических и технических параметров рабочих органов для разработки плющильного станка.

2) Выявленные закономерности процесса плющения зерна пшеницы на маятниковой установке позволяют выбрать наиболее эффективные технологические параметры плющения зерновых материалов данным способом.

3) Результаты исследования используются в лекционном курсе и лабораторном практикуме по дисциплине «Физико-механические свойства сырья», а также в тематике выпускных квалификационных работ по специальности 260601 - «Машины и аппараты пищевых производств» (см. приложение).

4) Разработана конструкция устройства для плющения зерна (патент РФ на изобретение №2378053 «Устройство для плющения зерновых материалов»), что позволило сформировать техническое задание и заключить договор с промышленной группой «Строителев» (г. Барнаул) на проектирование и изготовление опытного образца маятникового плющильного станка с производительностью 1,8 т/ч (см. приложение).

Достоверность полученных результатов подтверждается правильным выбором методов исследований, достоверными исходными данными при математическом моделировании, воспроизводимостью экспериментально полученных результатов и достаточной сходимостью данных.

Апробация результатов исследования.

Основные положения по результатам исследования докладывались на научно-практических конференциях:

1) «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», IX научно-практическая конференция, 14-15.12.2006 г., г.Барнаул, АлтГТУ.

2) «Наука и молодежь», VI Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, апрель 2009 г., г.Барнаул, АлтГТУ.

3) «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», XII международная научно-практическая конференция, 17.11.2009 г., г. Барнаул, АлтГТУ.

Результаты исследования были опубликованы в следующих изданиях:

1) Чикина, Е.Ю. Изучение процесса разрушения зерна посредством колеблющихся поверхностей как перспективный способ измельчения зерновых продуктов [Текст] / Е.Ю. Чикина // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы десятой междунар. науч.-практ. конф. (11-12 дек. 2007г.) / Под ред. В.П. Коцюбы; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул, 2007. - 321 с.

2) Чикина, Е.Ю. Плющение зерна посредством криволинейных колеблющихся поверхностей [Электронный ресурс] / Е.Ю. Чикина, С.Ю. Антощенко // Наука и молодежь: материалы Шестой Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (апрель 2009г.)/ЬНр://еёи.8еспа.ш/риЬН8Ь^опгоп1уоЬгагоуап1а/2009/п11/шт2009/ nim2009.htm/ - Барнаул, 2009.

3) Злочевский, В.Л. Устройство для плющения зерна маятникового типа [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - №6. - с. 57-62.

4) Чикина, Е.Ю. Математическая модель плющения зерна посредством качающегося цилиндра и неподвижной криволинейной поверхности [Текст] / Е.Ю. Чикина // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы двенадцатой междунар. науч.практ. конф. (17 нояб. 2009 г.) / Под общей ред. О.Н. Тереховой. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. - 434 е.: ил.

5) Патент № 2378053 Российская Федерация, МПК В02С 4/10 (2006. 01), В02С 15/04 (2006. 01) Устройство для плющения зерновых материалов / В.Л.Злочевский, Д.А. Сорокин, Е.Ю. Чикина, E.H. Попок; заявл. 22.09.2008; опубл. 10.01.2010, Бюл. №1. - 7 с.:ил.

6) Злочевский, В.Л. Совершенствование процесса плющения зерновых материалов [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Комбикорма. - 2010. -№4.-c.33-35.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем диссертации составляет 152 страницы, из них 37 рисунков, 28 таблиц. Библиографический список включает 90 источников.

Заключение диссертация на тему "Плющение зерновых материалов в клиновидном зазоре, образованном неподвижной и колеблющейся криволинейными поверхностями"

Общие выводы

1) Анализ современных способов и средств деформирования и разрушения зерновых материалов показал, что, как правило, зерно обрабатывается в клиновидном или серповидном зазоре, образованном одним неподвижным, а другим вращающимся рабочими органами или двумя вращающимися рабочими органами. Воздействие колеблющегося рабочего органа на объект используется в различных по назначению лабораторных приборах. Установлено, что для плющения зерновых материалов используется вальцовый станок, в котором процесс деформирования осуществляется в клиновидном зазоре между двумя параллельными вальцами, вращающимися навстречу друг другу с одинаковыми окружными скоростями. Выявлено, что основным недостатком плющильных вальцовых станков является высокое энергопотребление на единицу производительности.

2) Разработана конструктивная схема и изготовлена экспериментальная установка для плющения зерновых материалов с рабочими органами в виде неподвижной опорной и колеблющейся цилиндрической поверхностей. Получены теоретические формулы для расчета геометрических параметров основных рабочих органов маятниковой плющилки, которые могут быть использованы для разработки промышленного образца плющильного станка с маятниковым рабочим органом. Для маятниковой плющилки с производительностью 1,8 т/ч рекомендованы следующие параметры:

- длина подвеса цилиндра 400 мм;

- радиус цилиндра 150 мм;

- длина цилиндра и ширина опорной поверхности 800 мм;

- длина опорной поверхности 340 мм при рабочем угле 36°.

3) Проведено теоретическое изучение деформации обрабатываемого материала в клиновидном зазоре между колеблющейся и неподвижной криволинейными поверхностями. Получена математическая модель движения маятника при взаимодействии с обрабатываемым продуктом, устанавливающая зависимость параметров колебаний маятника и силовых факторов воздействия на зерновой материал с его структурно-механическими свойствами и величиной деформации в процессе плющения. Данная модель позволяет теоретически определять количество энергии, затраченное маятником на процесс плющения за один рабочий ход.

4) Установлены теоретические зависимости для расчета параметров рабочих органов маятниковой плющильной установки, обеспечивающих процесс плющения. К ним относятся:

- минимально допустимый радиус цилиндра по условию захвата зерновки, который определяется размерами зерновок и их коэффициентом трения о поверхность рабочих органов; для зерна пшеницы средней фракции при угле трения 20° установлен минимальный радиус цилиндра 13,3 мм;

- коэффициент трения зерновки об опорную поверхность, величина которого обеспечивает неподвижность зерновок в процессе воздействия на них цилиндра и зависит от геометрических параметров рабочих органов и зерновок и коэффициента трения зерновок о поверхность цилиндра; в экспериментальной установке для зерна пшеницы средней фракции с коэффициентом трения о поверхность цилиндра 0,3 коэффициент трения об опорную поверхность должен быть не менее 0,28.

5) Установлено, что способ плющения зерновых материалов посредством неподвижной и колеблющейся криволинейных поверхностей при неподвижном положении зерновок в процессе плющения позволяет создавать условия деформирования и разрушения, в результате которых сжатие зерновок происходит, в основном, по наименьшему размеру - по толщине, что приводит к «разворачиванию» зерновок по бороздке. Это позволяет максимально раскрыть поверхность зерновок и получать более выровненные по форме и размерам хлопья.

6) Экспериментально определено, что основным параметром, влияющим на энергоемкость процесса плющения в установке маятникового типа, является поступательная скорость цилиндра. В исследованном диапазоне скоростей 0,5-0,78 м/с наименьшие энергозатраты на плющение зерна были получены при скорости 0,5 м/с для различных фракций зерна. Величина поступательной скорости цилиндра должна быть минимальной для снижения разрушающих усилий при плющении зерновых материалов, но достаточной для обеспечения заданной производительности установки. Теоретическая скорость центра масс цилиндра для установки с производительностью 1,8 т/ч должна быть 2,5 м/с при угловой скорости маятника 6,25 рад/с, цилиндра - 16,7 рад/с. Теоретическая мощность привода для данной производительности равна 43,2 кВт.

7) Годовой экономический эффект при применении маятниковой плющилки составляет 1361029,82 руб.

Библиография Чикина, Елизавета Юрьевна, диссертация по теме Технологии и средства механизации сельского хозяйства

1. Бабич М.Б. Переработка зерна в зерновые хлопья и крупы, не требующие варки / М.Б. Бабич, В.З. Байрам-Гали, В.Н. Калиниченко // Хранение и переработка зерна. 2001. - №9.

2. Бабич М.Б. Пищевая ценность зерновых хлопьев и технологическая линия для их производства / М.Б. Бабич, И.Н. Лукьянчук, Г.И. Евдокимова // Хранение и переработка зерна. 2001. - №12.

3. Бабич М.Б. Совершенствование технологии производства зерновых хлопьев / М.Б. Бабич, В.З. Байрам-Гали, В.Н. Калиниченко // Хранение и переработка зерна. 2002. - №1.

4. Бабич М.Б. Технологические особенности производства зерновых хлопьев // Хранение и переработка зерна. 2001. - №6.

5. Боранкулова A.C. Плющение зерна пшеницы на валковом устройстве: Автореф. дис. . академической степени доктора философии. -Тараз, 2009. 19 с.

6. Борисов А.П. Режимы процесса разрушения зерна посредством маятникового измельчителя: Дис. . канд. техн. наук. Барнаул, 2009. -193с.

7. Бородянский В.П. Определение вектора равнодействующей давления упругого основания на жесткий каток при его качении // Известия вузов. Пищевая технология. 2007. - №5-6.- с. 83-86.

8. Бородянский В.П. Сопротивление качению жесткого колеса по упруго-пластичному основанию // Известия вузов. Пищевая технология. -2008.-№1.-с.91-94.

9. Бородянский В.П. Коэффициент трения качения фрикционной пары цилиндрических колес // Известия вузов. Пищевая технология. 2008. - №4.— с. 86-88.

10. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. 13-е изд., исправленное. -М.: Наука, Гл. ред; физ.-мат. лит., 1986. - 544 с.

11. Бутенин Н.В. Курс теоретической механики. В 2-х т. Т.2. / Н.В. Бутенин, Я.Л. Лунц, Д.Р. Меркин. М.: Наука, 1971. - 464 е.: ил.

12. Бутковский В.А. Мукомольное производство: учебники и учеб. пособия для техникумов системы М-ва заготовок СССР / В.А. Бутковский. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1983. - 351 е.: ил.

13. Бутковский В.А. Современная техника и технология производства муки / В.А. Бутковский, Л.С. Галкина, Г.Е. Птушкина. М.: ДеЛи принт, 2006.-319 е.: ил.

14. Бутковский В. А. Технологии зерноперерабатывающих производств / В.А. Бутковский, А.И. Мерко, Е.М. Мельников. М.: Интерграф сервис, 1999 .-472 с.: ил.

15. Бутковский В.А. Технология 'мукомольного, крупяного и комбикормового производства: учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений / В.А. Бутковский. М.: Колос, 1981. - 256 е.: ил.

16. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производств (с основами экологии): учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений / В.А. Бутковский, Е.М.

17. Мельников. М.: Агропромиздат, 1989. - 464 е.: ил.

18. Бутковский В.А. Эксплуатация оборудования мельниц и крупозаводов / В.А. Бутковский, Л.А. Гафнер, В.Г. Кулак. -М.: Колос, 1974. -304 с.

19. Вашкевич В.В. Маятниковый копер. Патент № 1427226 СССР, 4 О 01 N 3/30 / заявл. 06.01.1987; опубл. 30.09.1988, Бюл. №36.

20. Вашкевич В.В. Техника и технология производства муки / В.В. Вашкевич, О.Б. Горнец, Г.Н. Ильичев. Барнаул, 2000. - 209 е.: ил.

21. Вашкевич В.В. Технология производства муки на промышленных ималых мельзаводах / B.B. Вашкевич, О.Б. Горнец, Г.Н. Ильичев. Барнаул, 1999.-215 е.: ил.

22. Галицкий P.P. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий: учебники и учеб. пособия для техникумов системы М-ва заготовок СССР / P.P. Галицкий. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Колос, 1982. - 288 е.: ил.

23. Галицкий P.P. Оборудование элеваторов, складов и зерноперерабатывающих предприятий. 4.2. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий: уч-ки и учеб. пособия для техникумов системы хлебопродуктов / P.P. Галицкий, М.З. Рудой. М.: Колос, 1967.-288 с.

24. Гафнер JI.A. Основы технологии приема, хранения и переработки зерна: учебники и учеб. пособия для техникумов М-ва заготовок СССР / JI.A. Гафнер, В.А. Бутковский, A.M. Родюкова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1979.-400 е.: ил.

25. Гиршсон В.Я. Экспериментальные исследования процессов технологии зерна. М., 1949. - 152 с.

26. Горячкин В.П. Собрание сочинений: В 3 т. Т.1 / В.П. Горячкин. 2-е изд. - М.: Колос, 1968. - 720 с.

27. Грибов В. Справочник мельника / В. Грибов, Д. Ривилис. М.: Моск. рабочий, 1947. - 247 е.: ил.

28. Гринберг E.H. Производство крупы / E.H. Гринберг. М.: Агропромиздат, 1986. - 103 е.: ил.

29. Гусак A.A. Высшая математика: В 2 т. Т.1. Учеб. для студентов вузов / A.A. Гусак. 5-е изд. - Мн.: ТетраСистемс, 2004. - 544 с.

30. Гусак A.A. Высшая математика: В 2 т. Т.2. Учеб. для студентов вузов / A.A. Гусак. 5-е изд. - Мн.: ТетраСистемс, 2004. - 448 с.

31. Гусак A.A. Математический анализ и дифференциальные уравнения: справочное пособие по решению задач / A.A. Гусак. 2-е изд., стереотип. - Мн.: ТетраСистемс, 2001 . — 416с.

32. Гусак A.A. Справочник по высшей математике / A.A. Гусак, Г.М. Гусак, Е.А. Бричикова. 2-е изд., стереотип. - Мн.: ТетраСистемс, 2000. -640 с.

33. Демидов А.Р. Мельничные вальцевые станки / А.Р. Демидов. М.: Заготиздат, 1948. - 240 е.: ил.

34. Демский А.Б. Комплектное оборудование мукомольных заводов / А.Б. Демский, Г.Е. Птушкина, М.А. Борискин. М.: Агропромиздат, 1985. - 215 е.: ил.

35. Демский А.Б. Комплектные зерноперерабатывающие установки малой мощности / А.Б. Демский. М.: ДеЛи принт, 2004. - 264 с.

36. Демский А.Б. Оборудование для производства муки и крупы: справочник / А.Б. Демский, М.А. Борискин, Е.В. Тамаров, A.C. Чернолихов. -М.: Агропромиздат, 1990. 351 е.: ил.

37. Демский А.Б. Оборудование для производства муки, крупы и комбикормов: справочник / А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев. М.: ДеЛи принт, 2005. - 760 с.

38. Дубровский И.М. Справочник по физике / И.М. Дубровский, Б.В. Егоров, К.П. Рябошапка. Киев: Наукова думка, 1986. - 560 с.

39. Егоров Г. А. Малая мукомольная мельница. Пособие для предпринимателей / Г.А. Егоров. СПб: ГИОРД, 2000. - 96 с.

40. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна / Г.А. Егоров. М.: Агропромиздат, 1985. - 334 с.

41. Егоров Г.А. Технология и оборудование мукомольной, крупяной и комбикормовой промышленности / Г.А. Егоров, Я.Ф. Мартыненко, Т.П. Петренко. М.: Издательский комплекс МГАПП, 1996. - 210 е.: ил.

42. Егоров Г. А. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства / Г. А. Егоров, Е. М. Мельников, В. Ф. Журавлев. М.: Колос, 1979. - 368 е.: ил.

43. Егоров Г.А. Технология муки, крупы и комбикормов / Г.А. Егоров, Е.М. Мельников, Б.М. Максимчук. М.: Колос, 1984. - 376 е.: ил.

44. Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы / Г.А. Егоров. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 2005. - 296 е.: ил.

45. Жислин Ü.M. Технология и оборудование крупяного производства / ЯМ. Жислин. М.: Колос, 1966. - 263 е.: ил.

46. Жуковец И.И. Механические испытания металлов: Учеб. пособие для техн. училищ / И.И. Жуковец. М.: Высш. школа, 1980. - 191 е.: ил.

47. Злочевский, B.JI. Совершенствование техники и технологии размола зерна / B.J1. Злочевский, В.М. Никитин // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. - №2. - с. 28-32.

48. Злочевский B.J1. Физико-механические свойства зерна в процессе его переработки: лаборат. практикум. 4.1 / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - 279 с.

49. Злочевский B.JL, Сорокин Д.А., Чикина Е.Ю., Попок E.H. Устройство для плющения зерновых материалов. Патент № 2378053 Российская Федерация, МПК В02С 4/10 (2006. 01), В02С 15/04 (2006. 01) / заявл. 22.09.2008; опубл. 10.01.2010, Бюл. №1. 7 е.: ил.

50. Зотьев А.И. Современные средства размола зерна / А.И. Зотьев,

51. A.Г. Аронов, И.П. Петрухин. М.: Колос, 1982. - 136 е.: ил.

52. Иванов A.B. Влияние зазоров в подшипниках на стабильность работы вальцовых станков // Хлебопродукты. 1992. — №11.

53. Козьмина Н.П. Проблемы качества зерна в их историческом развитии / Н.П. Козьмина. М., 1974. - 72 с.

54. Кудрявцев Е.М. AutoLISP. Программирование в AutoCAD 14 / Е.М. Кудрявцев. М.: ДМК, 1999. - 368 е.: ил.

55. Кулак В.Г. Мукомольные заводы на комплектном оборудовании /

56. B.Г. Кулак, Б.М. Максимчук, А.П. Чакар. -М.: Колос, 1984.-255 е.: ил.

57. Кулак В.Г. Технология производства муки / В.Г. Кулак, Б.М. Максимчук. -М.: Агропромиздат, 1991. 224 е.: ил.

58. Куликов В. Н. Оборудование предприятий элеваторной и зерноперерабатывающей промышленности / В. Н. Куликов, М. Е. Миловидов. М.: Агропромиздат, 1991. - 383 е.: ил.

59. Лобанов В.И. Анализ минимельниц по переработке мягких сортов пшеницы / В.И. Лобанов, Р.Г. Строителев // Вестник Алтайской науки. Проблемы АПК. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2001. - №1. - С. 181-185.

60. Мерко И.Т. Технология мукомольного и крупяного производства / И.Т. Мерко. М.: Агропромиздат, 1985. - 288 е.: ил.

61. Механическое оборудование цехов холодной прокатки / Под ред. чл.-корр. АН СССР Г.Л. Химича. М.: Машиностроение, 1972. - 536 с.

62. Наумов И.А. Совершенствование кондиционирования и измельчения пшеницы и ржи / И.А. Наумов. М.: Колос, 1975. - 176 с.

63. Новик Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 е.: ил.

64. Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях. М.: Производственно-издательский комбинат ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1991. - ч. 1-2.

65. Правила организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах. М.: Производственно-издательский комбинат ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1991. - ч. 1-2.

66. Практикум по хранению и технологии сельскохозяйственных продуктов / В.Н. Курдина, Б.А. Карпов, Н.М. Личко; под ред. Л.А. Трисвятского. М.: Колос, 1981. - 208 е.: ил.

67. Птушкина Г.Е. Вальцовый станок: вчера и сегодня // Хлебопродукты. 2005. - №10. - с. 86-87.

68. Птушкина Г.Е. Высокопроизводительное оборудование мукомольных заводов: учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений / Г.Е. Птушкина, Л.И. Товбин. М.: Агропромиздат, 1987. - 288 е.: ил.

69. Райзберг Б.А. Диссертация и ученая степень. Пособие для соискателей. 6-е изд., доп. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 431 с.

70. Рязанова B.C. Методические указания к экономической части дипломного проекта для студентов дневного и заочного отделения специальности 170600/ B.C. Рязанова; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994. - 14 с.

71. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В.Г. Блохин, О.П. Глудкин, А.И. Гуров, М.А. Ханин; Под ред. О.П. Глудкина. -М.: Радио и связь, 1997. 232 е.: ил.

72. Соколов А .Я. Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых производств: учеб. пособие для механич.специальностей вузов пищевой пром-ти / А .Я. Соколов. — М., 1969. — 495 с.

73. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна: учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений / А.Я. Соколов, В.Ф. Журавлев, В.Н. Душин. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 445 е.: ил.

74. Соколов А.Я. Технологическое оборудование элеваторов, мельниц, крупяных и комбикормовых заводов: учебник для вузов пищевой промышленности / А.Я. Соколов. -М.: Заготиздат, 1950. 756 е.: ил.

75. Соколов Н.П. Мельничное оборудование / Н.П. Соколов. М.: Заготиздат, 1948. - 183 е.: ил.

76. Степин П.А. Сопротивление материалов / П.А. Степин. М.: Высшая школа, 1964. - 400 с.

77. Тарасов В.П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: учебное пособие / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. - 229 е.: ил.

78. Терещенко А.К. Размалывающие машины на сельскохозяйственных мельницах / А.К. Терещенко, В.А Пономарев. М.: Хлебоиздат, 1957. - 35 е.: ил.

79. Тимирязев К.А. Сочинения. В 4 т. Т.1. Солнце, жизнь и хлорофилл.- М.; Д.: Сельхозгиз, 1937. 497 с.

80. Тимирязев К.А. Сочинения. В 4 т. Т.2. Солнце, жизнь и хлорофилл.- М.; Л.: Сельхозгиз, 1937. 499 с.

81. Тяпугин Е.А.Технологические линии заготовки влажного фуражного зерна в мягких малоемких герметичных контейнерах / Е.А. Тяпугин, Л.А. Никитин, В.К. Углин, В.Е. Никифоров // Кормопроизводство. -2008.-№11.

82. Филин В.М. Технология и оборудование для производства кукурузной и других круп / В.М. Филин. М.: ДеЛи принт, 2007. - 224 с.

83. Хусид С.Д. Измельчение зерна / С.Д. Хусид. М.: Хлебоиздат, 1958.-248 е.: ил.

84. Цециновский В.М. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: учеб. пособие для Ин-та повышения квалификации / В.М. Цециновский, Г.Е. Птушкина. М.: Колос, 1976. - 368 е.: ил.

85. Черняев Н.П. Технология комбикормового производства: учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений / Н.П. Черняев. М.: Агропромиздат, 1985. - 256 е.: ил.

86. Яблонский A.A. Курс теоретической механики. 4.1. Статика.Кинематика: Учебник для техн. вузов / A.A. Яблонский, В.М. Никифорова. 6-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1984. - 343 е.: ил.

87. Яблонский A.A. Курс теоретической механики. 4.2. Динамика: Учебник для техн. вузов. 6-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1984. - 423 е.: ил.

88. Яворский Б.М. Справочное руководство по физике / Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев. М.: Наука, 1984. - 384 с.

89. Боярский Л.Г. Производство и использование кормов / Л.Г. Боярский. М.: Росагропромиздат, 1988. - 224 е.: ил.

90. Кошелев А.Н. Производство комбикормов и кормовых смесей / А.Н. Кошелев, Л.А. Глебов. М.: Агропромиздат, 1986. - 176 е.: ил.