автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Безколосниковая горизонтальная дробилка пищевых отходов

.■'1-й ^^

ВСЕСОЮЗНЫ;! ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИШ>С1ЮХ03ЯЙСТВШЫЙ ИНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (ВСХИЗО)

На правах рукописи

ТАДШБАЕВ Бахадар :,[ухтарович

УДК 631.363:536.087.25

ЕЕСКОЛОСНИКОВАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ДРОБИЛКА ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических науя

Балашиха 1990

Работа выполнена на кафедре "Механизация животноводства" Всесоюзного ордена "Знак Почета" сельскохозяйственного института заочного образования (ВСХИЗО) и в лаборатории, механизации приготовления, транспортирования и раздачи кормов в свиноводстве Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологнческо-го института механизации животноводства (ВШШЕ).

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- Доктор технических наук, профессор ИСКАНДАРЯН М.И.

- академик ВАСХНШ1, доктор технических наук, профессор

СЫРОВАТКА В.И.

кандидат технических наук, доцент КАРНАУХОВ Й.Е.

- Подольская машинно-испытательная станция

Защита состоится " 199 г. в ¿0. ч.

<££ит, на заседании специализированного Совета К 120.30,01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук по Всесоюзном ордььа "Знак Почета" сельскохозяйственном институте заочного образования (ВСХИЗО).

Адрес: 143900 Московская область, г.Балапшха-8, ВСХИЗО, специализированный Совет К 120.30.01.

С диссертацией кожно ознакомиться в библиотеке ВСХИЗО.

Автореферат разослан 199 Р г.

Ученый секретарь специализированного Совета

А.Д.Петренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОМ Актуальность теш. Интенсификация животноводства невозможна

без полного и эффективного использования существующих кормовых ресурсов и других источников кормов. Поэтому так остро стоит проблема полного использования вторичного сырья, нетрадиционных кормов и пищевых отходов. Кроме того, использование пищевых отходов для кормления животных способствует и улучшению окружающей среды крупных городов.

Одним из основных процессов в технологии подготовки пищевых отходов к скармливанию является измельчение исходного материала.

Используемые для измельчения пищевых отходов в большинстве кормоцехах дробилки ненадежны в эксплуатации, имеют низкую производительность, высокую энерго- и металлоемкость. Выпускаемая промышленностью колосниковая дробилка ДГЮ-20 часто забивается некормовыми волокнистыми примесями, находящимися в пищевых отходах. Поэтому для нормальной работы в дробилку вместе с пищевыми отходами подают воду, которая повышает их влажность.

Разработка прогрессивных ресурсо- и энергосберегающих технологий и эффективных и надежных средств механизации приготовления кормов (в частности дробилок), с использованием пищевых отходов весьма актуальна. Работа выполнена по проблеме 0.51.27 Ц "Усовершенствование существующих, разработка и внедрение технологических процессов промышленного производства евшей по зонам страны".

Цель работы состоит в теоретическом исследовании и экспериментальном обосновании выбора технологической схемы, параметров и режимов работы бесколосниковой горизонтальной дробилки пищевых отходов. Для достижения поставленной цели необходимо:

исследовать и уточнить некоторые физико-механические свойства пищевых отходов и их основных компонентов;

разработать предпосылки к созданию дробилки для измельчения пищевых отходов;

обосновать выбор наиболее эффективного типа измельчителя пищевых отходов;

разработать конструктивно-технологическую схему дробилки для измельчения пищевых отходов;

разработать основные элементы измельчающего аппарата; исследовать влияние основных факторов на энергоемкость процесса измельчения;

обосновать выбор показателей для оценки качества измельчения

и выбор критерия оценки дробилок для измельчения пищевых отходов;

исследовать и установить параметры рабочих органов и режимы работы дробилки.пищевых отходов;

провести хозяйственные испытания дробилок;

дать экономическую оценку предлагаемых технических решений.

Объектами исследований являются пищевые отходы, кормовая свекла и бесколосниковая горизонтальная дробилка пищевых отходов.

Ыетодика исследований. Лабораторные исследования структурного и гранулометрического состава пищевых отходов проводили по частной методике, основанной на ГОСТах 1721-61, 1722-67, 4808-75, 23637-79, 23638-79. Некоторые другие физико-механические свойства были определены по общепринятым методикам с частичными изменениями.

Экспериментальные исследования бесколосниковой горизонтальной дробилки проводили на натурном производственном образце в соответствии с программой и методикой испытаний по ОСТ 70.19.2-83.

В работе применяли приборы и приспособления, выбранные согласно действующим ОСГам на испытание кормоприготовительных машин с внесением частичных уточнений. Результаты экспериментальных исследований обработаны с помощью методов математической статистики. Реаим работы дробилки оптимизирован методом математического плакирования экспериментов. Результаты экспериментов и регрессивный анализ оптимизации выполнен с помочью Э3'.1.

Хозяйственные испытания проводили в совхозе "Останкино" Московской области.

Научная новизна. Б работе обоснована схема технологического процесса измельчения пищевых отходов. На основании лабораторных исследований определено распределение линейных размеров и плотности компонентов пищевых отходов и некоторых примесей.

Предложена новая конструкция дробилки с рабочей камерой полуоткрытого типа, горизонтальным расположением двухсекционного ротора, с глолоткаг.ш 3-х типов в 2-х вариантах (плоскими и с углами поворота рабочей поверхности молотков), периферийной подачей корма в дробилку, свободным выходом измельчаемой продукции.

Обоснован новый критерий для оценки качества измельчения и энергоемкости процесса с учетом влияния состава поступающих пищевых отходов.

Разработана методика технологических расчетов дробилки. • • Конструкция бесколоснииовой горизонтальной дробилки пищевых отходов защищена авторским свидетельством й 1306517.

Практическая ценность. Результаты исследований непосредствен-

ко связаны с решением производственных вопросов. При использовании разработанной дробилки в корглоцехах достигается универсальность, повышается эффективность процесса измельчения (высокая производительность, надежность, качество, низкая металло- и энергоемкость), улучшаются условия отделения некормовнх примесей и транспортирование кормовой смеси в трубопроводах. Снияавтся затраты рабочего времени на техническое обслуживание и уход, исключается применение воды.

Результаты исследований, предложенный критерий оценки качества и энергоемкости процесса измельчения пищевых отходов могут быть использованы прое ктно-технологическими организация!® при проектировании и реконструкции существующих машин и оборудования для кормоцехов свиноводческих ферм и комплексов, на которых используются пищевые отхода.

Реализация результатов исследований» Разработаны исходные требования на дробилку бесколосиикоцую универсальную ДБУ-Ф-20. Номер регистрации 1581.

Дробилка бесколосниковая универсальная ДБУ-Ф-20 включена в Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг., часть П Животноводство - позиция Ж 2.3.19.

В 1987 г. эта дробилка поставлена на серийное производство. К 1990 г. выпущено всего 1226 дробилок, в том числе в 1989 г. S40 шт. с годовым народно-хозяйственным эффектом 472 тыс.руб.

С 1985 г. по 1988 г. в ОПКБ с ЭПП ВНИИЖ изготовлены и реализованы в хозяйствах Московской области бесколосниковые дробилки ДВГ-Ф-20 в количестве 12 шт. Годовой экономический эффект на одну дробилку составил 502 руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсувдены и одобрены на научно-технических конференциях ВСХИ30 (I984-1986 гг.), ВНШКОЖ (1984 г.), ВНИИЖ (1984-1985 гг.), ЗИИИНСХ (1984, 1985, I988-1990 гг.), на Всероссийском.семинаре-совещании партийно-хозяйственного актива, проходившего в г.Костроме (1986 г.), на ВДНХ СССР в 1987 г. (поощрительная премия), 1988, 1989 гг. (серебряная медаль).

Публикация. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 научных работах и, в том числе, в одном авторском свидетельстве.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из, введения, 5 глав, выводов и предложений. Содержание диссертационной

работы изложено на 189 страницах машинописного текста и включает 38 рисунков и 12 таблиц. Библиография включает 143 наименования.

КРАТКОЕ СОЛЕРШИЕ РАБОТЫ

В первой главе "Состояние вопроса, цель и задачи исследования" рассматривается значение использования пищевых отходов в качестве норма для животных, техника сбора и доставки пищевых отходов. Проанализированы существующие технологии переработки пищевых отходов. Предложена классификация существующих кормоцехов и кормокухонь доя переработки пищевых отходов по следующим признакам: по конечному продукту, по способу обработки, по назначен™ и по строительству.

Отмечено, что процесс измельчения в технологии переработки пищевых отходов является одним из ключевых и позволяет повышать производительность технологической линии, снизить расход энергии в процессе стерилизации, повысить надежность транспортирования корма по пневмотрубопроводам, облегчить отделение некормовых примесей.

Проанализированы существующие классификации измельчителей кормов. На основании изучения литературных источников и системного анализа предложена классификация измельчителей кормов по внешним и внутренним параметрам, которые в свою очередь подразделяются на технологические и конструктивные. Такая классификация позволяет учитывать все внешние и внутренние конструктивно-технологические параметры при проектировании измельчителей для конкретных технологических линий и более полно отвечает производственно-зоотехническим требованием. В классификации предложен новый тип дробилки - полузакрытого типа.

' Произведен анализ теоретических исследований и расчета дробилок.

Технологические и физико-механические свойства пищевых отходов, приведенные в различных исследованиях, имеют некоторые расхождения. Это объясняется изменением структурного состава пищевых отходов в зависимости от места сбора, времени года, благоприятности года по урожайности сельскохозяйственных культур.

В ходе исследования состояния вопроса определены и сформулированы цель и основные задачи, подлежащие решению в диссертационной работе....-...,. ,

Во второй главе "Предпосылки к разработке дробилки пищевых отходов" приводятся зоотехнические, технические и экономические требования..Обосновывается выбор конструктивно-технологической 6

схемы дробилки для измельчения пищевых отходов.

В зоотехнических требованиях указано назначение бесколосниковой универсальной дробилки, зона применения, место в Системе машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг., условия работы и качественные показатели технологического процесса.

В технических требованиях указана технологическая схема измельчения пищевых отходов, производительность, вид привода, масса, а также приведены требования к простоте конструкции и эксплуатации.

В экономических требованиях рассмотрены эксплуатационные из-дервки, лимитная цена и предполагаемый экономический эффект от внедрения дробилки.

При выборе конструктивно-технологической схемы обосновывается способ и технологический процесс измельчения, тип дробильной камеры и ее рабочий диаметр, расположение вала ротора.

Конструкция бесколосниковой универсальной дробилки (рис.1)

состоит из двух разъединяющихся половин корпуса - верхней II и нижней 4. Дробилка и ее привод смонтированы на единой раме 2. В верхней половине корпуса дробилки с одного конца имеется загрузочная 13, а с другой - выгрузная 12 горловины. По всей длине дробилки располагается съемная крыша 16. Ротор состоит из дисков 14, насакенных на вал 10. Диски отделены друг от друга распорными '

Схема бесколосниковой универсальной. дробилки пищевых отходов

Рпс.Т.

?

втулками. В дисках расположены оси 6, на которых в рабочей зоне подвешены молотки 5 с углом обращения рабочей поверхности в плоскости вращения ротора, а в зоне внгрузки - плоские молотки 15. Между дисками и молотками такяе имеются втулки.

Рабочий процесс измельчения протекает следующим образом. Пищевые отхода или корнеклубнеплода подают в загрузочную горловину 13 и попадают под удары молотков с углом поворота рабочей поверхности, измельчаются и перемещаются вдоль дробильной камеры к выгрузной 'горловине 12. В зоне установки плоских молотков15 норм доиз-мельчается и выбрасывается через выгрузную горловину.

В третьей главе "Теоретическая часть" дана методика технологических расчетов дробилки, обоснован выбор критерия для оценки качества и энергоемкости процесса измельчения пищевых отходов, определены основные параметры дробильной камеры, тип и форма молотков и способ их размещения на роторе дробилки.

При установившемся реяиме дробилки производительность можно определить из равенства материального баланса по формуле

(}Тш 3,6(I)

где (ЦТ - масса корма, выходящего из дробилки за время Т, кг; - масса корма в дробильной камере, кг.

Следовательно, производительность @ , т/ч равна

е. & ш

где уЭ - плотность воздушно-продуктового слоя корма в дробильной камере, кг/ы3; V - объем корма, находящегося в дробильной камере, м3; /и- - коэффициент заполнения дробильной камеры; Г - время пребывания измельчаемого корма в дробильной камере, с.

Объем корма, находящегося в дробильной камере, определяем по формуле _

Уш*. (2^ -Эр (з)

где - диаметр ротора по концам ыолотков, м; 2)р - диаметр средних дисков, м.

■ Длину дробильной камеры / определяем следующий образом

1»%'Т. (4)

Линейную скорость 7ГЛ воздушно-продуктового слоя корма вдоль * 8,

дробильной камеры о учетом коэффициента отставания ßCJl от окружной скорости ротора по концам молотков V^p и угла обращения рабочей поверхности молотков оС монно выразить следующей зависимостью

V* = fiea Kl&pCOS < — ). С5)

где - козгх'шшеит рабочей деформации.

Подставив значения (3), (4), (5) в (2) получим формулу для определения производительности

й = г,агß^nfjuv^p {Dm -Dp -2ol ). (6)

Загрузочная горловина должна обеспечивать загрузку норма в дробилку при шкот,зальной производительности. Она долнна иметь сечение площадью q

S = 3,6pfV ' (7)

где V - скорость прохождения массы через горловину, м/с; JO -плотность корма при прохождении через горловину, кг/м3; У> - коэффициент заполнения сечения.

Сечение горловины имеет (горму четырехугольника, то есть

ß = а,ё , (8)

где а - ширина горловины, м; 6 - длина горловины, м.

Для нормальной работы дробилки необходимо соблюдать условия

О)

где Л - диаметр дробильной камеры, м. Тогда л .

Ss IT 6 • (I0)

Пользуясь (7) и (10) определяем дату сечения загрузочной горловины дробилки

—££— . (II)

3,6I>V/><f

Скорость прохождения массы корма через загрузочную горловину можно определить по формуле

V г/ + V*' , (12)

где V0 , Vn - скорости соответственно начала поступления и паде-

ния корма, м/с.

Площадь сечения выгрузной горловины

где ду , - соответственно длина и ширина сечения горлоЕИ-ны, м.

^ в действительности должна быть несколько больше, чем толщина воздушно-продуктового слоя, т.е.

Учитывая это, могло определить значение ширины горловины

¿ш _«

(15)

Длина дробильной камеры определяется необходимым числом ударов по корму Мспт числом рядов молотков X, , углом поворота рабочей поверхности молотков oi .

Согласно (4) длина дробильной камеры зависит от линейной скорости iíy¡ , определяемой по (5) и от времени пребывания материала в дробильной к ai.; ере Т, которое можно определить

Гш*£$2Я. (га)

7Ь

Подставив значения (5) и (16) в (4) и сделав некоторые преобразования получим дайну дробилки

/ = 'M.óMcnm. 'fie* К -Dees (f-2c<) ^ ?)

Известно, что в измельченной массе нежелательно содержание не только плохо поедаемых животными крупных частиц, но и избыточно измельченных - это может привести к соковыделению, к увеличению удельных затрат энергии непосредственно на измельчение. Б связи с этик за критерий оценки качества измельчения корма Нк можно принять отношение массы фракций с размерами в заданных нижних и верхних пределах М3 к общей массе проб

Л, = Ж3/М , (IG)

где Кк - можно' назвать ■ коэффициентом качества измельчения.

Ю

Пищевые отхода имеют в своем составе некормовые прпмеси, которые непосредственно влияют на энергоемкость процесса измельчения. Дробилки, измельчающие различные по составу пищевые отхода, тлеют разные условия работы. Качество поступающих пищевых отходов оценивается,коэффициентом

[/- {М41Л1)] , (19)

где Мц - масса фракций иекормовых включений в пробе, кг; Моб пая масса пробы, кг.

С учетом (18) и (19) критерий энергоемкости процесса измельчения пищевых отходов Муд вырапаем зависимостью

где Ли:м- необходимая для измельчения мощность, кВт.

В бесколосншовой универсально? дробилке масса кормов в процессе дроблен^ совершает осевое перемещение по винтовой ллнии от загрузочной к выгрузной горловине. Такое перемещение обеспечивают молотки объемные (рис.За) или параллелограммой формы (рис.26).

б)

Ф

т

Рис.2. :,[олоткп

Из загрузочной горловины масса корка, попадая под воздействием объемных молотков,получает уск<-рен1:е по двум направлениям. Активная поверхность г,-олотка шириной £ придает частицам корка активную осевую скорость , направленную б сторону выгрузной горлэ-

вяны, пассивная поверхность пириной - пассивную скорость Рг , направленную в противоположную сторону - к стенке дробилки. Молотки параллелограммной формы имеют только одну активную поверхность £ для измельчения и смещения корка к выгрузной горловине.

Для упрощений дальнейших расчетов примем допущение, что частица пищевых отходов - упругое тело (сопротивлением воздуха и трения пренебрегаем).

Секундный объем, покрываемый всеми объемными молотками определяем по формуле

К (Лева*-£&<*)&&( Яц^Щ». )„ (21)

где £ - число молотков.

Воздушно-продуктовый слой корма отстает от окрукной скорости молотков; кроме того, молотки не могуг обеспечивать воздействие на все частицы корма, т.к. они не могут охватить всю сирину транспортирующей поверхности.

Коэффициент охвата молотков определяется

(Ясеяы-бШ од )

-2>„* ~Лрх )

-■А.'-* ■ (22>

С учетом К , Кохс >/3Сл > п > Р > производительность дробилки с объемными молотками равна

(23)

Секундный объем, покрываемый всеми молотками параллелограм-.мной форш, выражаем формулой с—

■У.-гЬр* (4.-4) —--(24)

Коэффициент охвата молотков параллелограммной Форш

26 СДМ

к°*>>~ йГЖГ " <25)

Производительность дробилки с молотками параллелограммной

форглы „ .. . . ~ т. г, с^(З--гог)

£ к- - пР)

2

J гцы. ш

Считая для двух типов молотков значения /С , /3Сл ^окр , ( - Эр) 12 одинаковыми и с учетом (23) и (26) производительность дробилки оценивается функцией коэффициентов

= ПОХс (Я&м- ) со? ( Щ- -2ы) (27)

и

= Ятгсоз( ) • ¿Уфог . (28)

Зависимость коэффициентов , от угла обращения молотков в плоскости вращения ротора приведена на рис.3.

Рис.3. Зависимость коэффициентов /£«•., Кс*„ от угла

обращения молотков в плоскости вращения ротора:

I - объемные молотки; 2 - молотки параллелограммной формы

Рациональное расположение молотков на роторе бесколосниковой дробилки должно обеспечить интенсивное измельчение корма, осевое его смещение вдоль дробильной камеры, доизкельчение и впгрузку из дробильной камеры.

Масса воздушно-продуктового слоя при своем осевом смещении от загрузочной к выгрузной горловине будет создавать давление на боковую стенку дробилки в зоне выгрузки. Для исключения этого, то есть для погашения осевой скорости воздушно-продуктового слоя корма в зоне выгрузки и его доизмельчения и эвакуации предлагается установка в зоне выгрузной горловины плоскик молотков, рабочая поверхность которых расположена перпендикулярно относительно плоскости вращения ротора.

Развертка ротора дробилки представляет собой прямоугольник со сторонами ЗЦ? ж / ,

и = I, + ¿л + 2&t , (29)

где А - рабочая дана ротора от загрузочной до выгрузной горловины, м; Lz - рабочая длина ротора в выгрузной горловине, м;-длина выступа осей молотков от диска ротора, м.

Рабочую длину части ротора с молотками, рабочая поверхность которых расположена под углом к плоскости вращения ротора определяем

¿, = + /)S , (зо)

где Tlf - число секций с молотками от загрузочной до выгрузной горловины; С - длина одной секции, м; Д - ширина одного диска, м. Длина части ротора с плоскими мологкаш в зоне выгрузки будет

4=/гл( ¿4;, ), (3D

где пг - число секций в зоне выгрузной горловины. С учетом (30), (31) и (29) получим

/ = щ£ + {7l, + 1)S +Лг{ £ + $ ) + . (32)

Рабочая длина ротора Lt + должна быть кратной расстоянию .»:ежду следами &t и G-z . Следовательно, расстояние иевду двумя молотками на одной и roil ке планке ^ от загрузочной до выгрузной горловины и ^ в зоне доизмельчения и выгрузки корма должно быть:

$, = ¿4L + ma, + s (зз)

и

4 +$ = maz+S , (34)

где - число промежутков менад'- следами на отрезках ё] \\ £г \ С - число заходов винтовой линии.

С целью динамической уравновеаенности работы дробилки, значения /72- для обоих зон принимаются одинаковыми. Шаг винтовой линии определяем из выражения

или

( ¿ + =т{ t + js) (35)

' -Ч — М ( «+-£•).

• О

В четвертой главе "Экспериментальная часть" приведены'программа, частике методики, результаты экспериментальных исследований и

сравнительное испытание.

Структурный состав пищевых отходов колеблется в зависимости от времени года, места сбора. Большая часть - 55-8б£ пищевых отходов составляют сочные кормовые компоненты, картофельные очистки и целые клубни, отходы фруктов и овощей. Нежелательные компоненты в составе пищевых отходов - это некормоные примеси, составляющие 812$ и более. Основная масса частиц кормовой части (более 75$) по своим размерам находится в пределах 30-100 мм и выше; в соответствии с зоотехническими требованиями эти отходы необходимо измельчать. Более половины волокнистых примесей имеют размеры свыше 100 мм, что вызывает забивание колосников дробилки пищевых отходов ДП0-20. Большая часть костей, стекла и металла, встречающихся в пищевых отходах, имеет размеры 61-100 ш и выше. Средневзвешенный диаметр кормовой части пищевых отходов составляет 20,3 мм, пищевых отходов в целом - 21,5 ж. Плотность кормовой части пищевых отходов 980-1000 нг/м3, пищевых отходов в целом - 1000-1045 кг/м3.

В работе приведены зависимости распределения гранулометрического состава и изменения плотности пищевых отходов.

Выбор форш и типа молотков для бесколосниковой горизонтальной дробилки обусловлен схемой протекания технологического процесса. В дробилке ударное воздействие на корм и боковое смещение его вдоль дробильной камеры достигается с помощью молотков, рабочая поверхность которых расположена под углом к плоскости вращения ротора.

Экспериментально доказано, что наиболее эффективным является процесс измельчения с использованием молотков трех типов в двух вариантах: первый - плоские и объемные молотки и второй - плоские молотки и молотки параллелограшной форш.

Исследование измельчения корнеклубнеплодов с помощью этих молотков показывает, что при толщине объемных молотков 20 мм, а молотков параллелограшной формы 30 ли удельные расходы энергии при окружной скорости 31 м/с примерно равны 0,7-0,9 кВт.ч/т, но по мере увеличения окружной скорости ротора от- 37,5 до 60,5 м/с удельный расход энергии для объешшх молотков резко возрастает в 1,5 раза по сравнению с молотками параллелограммной форш. Это объясняется тем, что у этих молотков при увеличении скорости качество измельчения ухудшается из-за переизмельчения корма, и большая часть энергии затрачивается на увеличение воздушного потока. Снижение толщины молотков параллелограшной форш менее 30 мм не представляется возмокшм, так пак в этом случае у них уменьшается боковая

поверхность, смещающая воздушно-продуктовый слой корма, что влияет на производительность.

Первое сочетание молотков -рекомендуется использовать для дробления более засоренных (4^ и выше), а второе сочетание - при дроблении менее засоренных пищевых отходов и корнеклубнеплодов.

От угла обращения молотков зависит время пребывания корма в дробильной камере, величина рабочей транспортирующей поверхности молотков. Продолзяительность времени пребывания корма в дробильной камере определяет удельный расход энергии на измельчение и его качество.

Из рис.4а следует, что уменьшение утла поворота молотков до 10° и с увеличением окружной скорости, увеличиваются удельные расходы энергии на измельчение. Это объясняется тем, что с возрастанием окружной скорости увеличивается плотность воздушно-продуктового слоя корма и корма интенсивно дробятся, переизмелъчаюгся, качество измельчения ухудшается.

а) б)

Рис.4. Удельные затраты энергии на измельчение пищевых отходов в зависимости:

а) от утла поворота рабочей поверхности объемных молотков и окружной скорости: I - <* = ТО ; 2 -

- 01 = 20°; 3 - <*= 30°; 4 - « 40°

б) от производительности и окружной скорости молотков: I - %кр= 52,2 м/с; 2 45,74; 3 -1Гскр =

г = 34,2 м/с

Качество измельчения удовлетворительное при углах поворота молотков 24-32° 16

Влияние числа молотков на показатели работы бесколосниковой дробилки неодинаковое. Это связано с тем, что в роторе дробилки одновременно устанавливаются два типа молотков - плоские и с углом поворота рабочей поверхности.

Вариация числа этих молотков дает самые разные показатели качества работы и энергоемкости. Снижение общего числа молотков (при округлой скорости 40-60 и/с) от 54 до 27 позволяет снизить удельную энергоемкость на 0,1-0,22 кВт.ч/т за счет ухудшения качества измельчения. А при окружной скорости 31 м/с удельный расход энергии при 27 молотках даже увеличивается по сравнению с 54 молотками по той же причине. В связи с этим рекомендуется установить общее число молотков до 54, го есть от загрузочной до выгрузной горловины объемных или параллелограшной формы - 30 шт., ив зоне выгрузки плоских - 24 шт. Размеры молотков - 180x80 мм, толщина объемных молотков - 20 мм, молотков параллелограммной формы - 30 мм.

В Системе машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг. на дробилку пищевых отходов установлена производительность при измельчении пищевых отходов не менее 20 т/ч, при измельчении корнеклубнеплодов - не менее 10 т/ч.

Производительность дробилки зависит от окружной скорости ротора, числа молотков и угла обращения рабочей поверхности молотков.

График изменения производительности дробилки при измельчении пищевых отходов с различными окружными скоростями (рис.46) показывает, что с увеличением производительности удельные расходы энергии на измельчение спиваются. При высокой окружной скорости 52,02 м/с удельные расходы энергии выше, чем при скорости 34,2 м/с. Это объясняется тем, что при высоких скоростях и меньшей производительности часть энергии затрачивается на создание воздушного потока в камере. Отмечено, что при производительности свыше 30 т/ч и окружной скорости 34,2 м/с, наименьший удельный расход энергии - 0,81,05 кВт при измельчении пищевых отходов и 0,7-0,8 кВт.ч/т при измельчении корнеклубнеплодов.

Качество измельчения кормов зависит от номинального числа ударов, получаемых частицей за время пребывания ее в дробильной камере.

Исследования показали, что с увеличением окружной скорости молотков и в зависимости от производительности качество измельчения возрастает до определенного предела, а затем снижается. При измельчении кормовой свеклы с производительностью 30 т/ч при окружной скорости 30,93 м/с; 27,5 т/ч при окружной скорости 45,74 м/с; 25 т/ч при окружной скорости 52,02 м/с; коэффициент качества соот-

17

ветственно возрастает до максимума (от 0,87 до I) и затем с повышением этих скоростей значение коэффициента качества падает. Качество снижается за счет переизмельчения, соответственно увеличивается удельный расход энергии. Коэффициент качества измельчения при количестве молотков от 40 до 60 колеблется между 0,95-0,97. Колебание числа молотков в ту ини иную сторону приводит к ухудшению качества измельчения из-за недоизмельчения или переизмельчения.

Сравнительные испытания экспериментальной бесколосниковой дробилки и базовой дробилки ДП0-20 были проведены в совхозе "Останкино" Московской области, В процессе работы дробилки в период сравнительных испытаний переработали около 10000 т пищевых отходов. За весь срок работы испытываемая дробилка ни разу не забивалась тряпками или тяжелыми предоетами. Производительность экспериментальной дробилки составила 34,2 т/ч, базовой - 23,8 т/ч. Удельный расход электроэнергии составил соответственно 0,85 и 1,07 кВт.ч/т. Масса дробилки - соответственно 1686 кг и 1965 кг. Дробилка бесколосниковая очень удобна в эксплуатации, в техническом обслуживании и монтаже.

Дробилка, установленная в совхозе "Останкино" Московской области используется в кормоцехе и в настоящее время.

Оптимизация отдельных факторов на основании критерия, учитывающего удельную энергоемкость, качество измельчения и качество поступивших пищевых отходов была проведена с использованием метода математического планирования экспериментов с симметричным планом Вц . Получено уравнение регрессии в виде

У= 2,08+^43я, -0,21хл-О,19х,хг+О,12х1х3-С1гб.

/ С,28хг х3 +С,0гя3хч<-0,373:?+ О,0,(9я?. (37)

Обработку результатов экспериментов и решение уравнения производили на ПЭВМ "РОБОГРОН-1715".

В результате решения (37) на .экстремум определены оптимальные значения факторов: Уокр = 33-34 м/с; с/ = 24-32°; $ = 32-34 тА;

% - 54 шт., при этом критерий оптимизации составил 0,89-0,94 кВт.ч/т.

В пятом разделе "Расчет технико-экономических показателей бесколосниковой горизонтальной дробилки" приведены сравнительные расчеты предложенной дробилки ДЕУ-Ф-20 и базовой - ДПО-20. Годовой экономический эффект от внедрения одной новой дробилки составляет 731,6 руб.

18

ОБЩЕ ВЫВОД! И ПРЕДПОШШ

1. Пищеше отхода являются ценила источником в укреплении кормовой базы животноводства, особенно свиноводства. Пищеше отходы поступают стабильно в течение года, хотя могут меняться в зависимости от сезона.

Практика показывает, что во всех случаях пищевые отхода перед скармливанием животным необходимо обрабатывать. Одним из основных процессов обработки является измельчение. Измельчение позволяет эффективно попользовать технологическое оборудование в кормоцехах, получать корм высокого качества, но, к соналению, в промышленности еще не выпускаются надежные дробилки дая измельчения пищевых отходов.

2. Для измельчения пищевых отходов практикуется использование дробилок позаимствованных из других отраслей народного хозяйства,. как например Д10-20, разработанной на основе С1.1-431, предназначенной дая горнорудной промышленности. Дробилке ДП0-20 присущи следующие недостатки: забивание колосников волокнистыми некормовыми примесями, необходимость добавления воды к пищевым отходам для нормальной работы дробилки, ненадежность работ из-за долгого на-хоядения в рабочей камере непищевых включений, высокая металлоемкость и энергоемкость.

3. В связи с развитием свиноводства при кормлении свиней пищевыми отходен,®, переводом его на промышленную основу, оказалось необходимой и весьма актуальной разработка дробилки для измельчения пищевых отходов, имеющей более высокие технико-экономические, эксплуатационные и технологические параметры, энергоемкость, универсальность, надежность, высокую производительность, простую конструкцию, удобную в эксплуатации и обслуживании.

4. Для разработки новой, более совершенной дробилки, исследованы и уточнены некоторые физико-механические свойства пищевых отходов: структурный и гранулометрический состав, плотность и влажность .

Структурный состав пищевых отходов колеблется в зависимости от времени года, места сбора. Большую часть (55-86$) кормовых пищевых отходов составляют картофельные очистки и целые клубни, отходы фруктов и овощей. Некормовые примеси составляют 0-12% и более. 15% кормовой части пищевых отходов имеют размеры 30-100 мм. Плотность кормовой части'пищевых отходов составляет 980-1000 кг/гд3, в целом - 1000-1046 кг/м3. Влажность 76-81^.

5. Установлено, что разработанная дробилка, тлеющая полуоткрытый тип рабочей камеры, горизонтальное расположение двухсекционного ротора, периферийную подачу кормов в дробилку, свободный выход измельченной продукции, удачно вписывается в поточную технологическую линию.

В разработанной дробилке глногократное ударное воздействие достигается боковым смещением корма вдоль дробильной камеры. Для этих целей служат молотки, имеющие рабочую поверхность, расположенную под углом к плоскости вращения ротора. Новизна предлагаемой дробилки защищена авторским свидетельством Г' 1306517.

, 6. Доказало, что более эффективным является процесс измельчения с использованием молотков трех типов в двух вариантах: первый -плоские с объемными молотками; второй - плоские с молотками с сечением параллелограммной Форш. Первое сочетание рекомендуется использовать для дробления более засоренных (4* и выше), второе-- при дроблении менее засоренных пищевых отходов и корнеклубнеплодов.

От загрузочной до выгрузной горловины устанавливают 30 объемных молотков или молотков с сечением параллелограммной Форш, а в зоне выгрузки - 24 плоских молотка. Размеры молотков 180x80, толщина объемных молотков - 20 мм, молотков параллелограммной формы -30 мм.

7. Выявлены оптимальные параметры, режимы работы дробилки, в частности: производительность 32-34 т/ч, окружная скорость ротора по концам молотков 33-34 и/о, угол обращения рабочей поверхности объемных молотков 24-32°, молотков с сечением параллелограммной формы - 52°, ротор дробилки двухзаходный с парным расположением плоских молотков в зоне выгрузки, диаметр дробильной камеры 826 мм, ширина - 750 мм, потребная мощность - 30 кВт, масса - 1686 кг, габаритные размеры 2390x2000x1220 мм.

8. Существующие критерии оценки измельчителей кормов не пригодны для оценки качества работы дробилок при измельчении пищевых отходов, т.к. не учитывают засоренность пищевых отходов, которая зависит от места и способа сбора и влияет на энергоемкость процесса.

Предложен критерий оценки работы дроб*лок при измельчении пищевых отходов, учитывающий удельную энергоемкость процесса, качество измельчения поступающих кормов. При этом удельная энергоемкость должна уменьшаться, а качество измельчения улучшаться. Значение критерия оптимизации для рекомендуемой дробилки ДЕУ-Ф-20 составляет 0,89-0,94 кВт.ч/т, между тем как базовой ДП0-20 - 1,07 кВт.ч/т.

Э. Исходные требования на дробилку ДЕУ->2-20 утверждены IUI СССР за Г* 1581 23.05.С5 у. и Госког,¡сельхозтехникой СССР 24.05.85 г. Разработанная дробилка ДУ-Ф-20 включена в Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 13861995 гг., часть П, Еивотноводство, позиция л. 2.3.19.

Решением Госатропрома СССР л Миняпвмапа СССР от 3.06.8G г. на основании протокола приемочных испытании Киргизской МКС .'.' 11-20-86 дробилка ДЕГ-Ф-20 внедрена в серийное производство. С момента пуска в серию произведено I22G дробилок, в том числе в 1989 г. 940 шт. с годовым народно-хозяйственным эффектом 472 тыс.руб. В Московской области внедрено 12 шт. ДЕГ-Ф-20.

Расчетный годовой экономический эффект от внедрения бесколосниковой универсальной дробилки пшцевых отходов марки ДЕУ-$-20 составляет 731,6 руб. на одну машину.

Основные полокения диссертации изложены в работах:

1. Физико-механические свойства пищевых отходов // Комплексная механизация свиноферм. - Сб.трудов БНШ.Е, Подольск, 1985. - С. 34-39.

2. Зоотехнические требования на дробилку бесколосниковую универсальную. I.ICX СССР '' 1581. Li., 1985, 3 с. (в соавторстве).

3. Бесколосниковая дробилка ДЕУ-30 ¿'Техника в сельском хозяйстве. - I98S, I. - С. 34 (в соавторстве).

4. Переработка и использование пищевых отходов при откорме сви-аей.-Г1нй.лист /Ъс.обл. ВДТКЛюберцы,1С-06Д24В-86.-4 с.(в соавт.).

5. A.c. I3065I7, СССР, А 01 Е 29/00.

Дробилка пищевых отходов /в соавторстве (СССР) - 1J 3814803/25-13. Заявлено 21.II.84: Опубл. 30.04.87. Бюл. Ji 16. - 4 с. ил.

6. Расчет энергоемкости процесса измельчения и перспективы развития кормопригоговигелъвдх цехов с использованием дробленных пищевых отходов. /Л., Корма и кормление с.-х. яивотшх, 1987, В 6. - С. 8. 1987. - 10 С.'- Деп. в ВНШТШагропром, Г* 417/7 ВС-86.