автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Механико-технологическое обоснование и разработка вибрационных кормоприготовительных машин

1А -1

* ьЛ I

ЧЕЛЯБИНСКИЙ гссудтлъашый ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АГРОИШЕНЕРНЬ'Й - УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи Федоренко Иван Ярославович

МЕХАНИК0-ТЕХН0Л0П1ЧЕСЖ)Е ОШШОЙАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВИБРАЦИОННЫХ КОРШПРИГОТОВИТЕДЬШХ шин

05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

А в т о.р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск, 1992.

Работа выполнена в Челябинской ордена рудового {фасного Знамени государственном агроиняенерном и Алтайском государственном аграрном университетах.

Научный конкультант - заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор А.И. Любимов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - Опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро Сибирского научно-исследовательского и проектно-технологического института животноводства ( ОПИШ СибНШШЗа, г. Новосибирск ).

Защита состоится 1993 г. в __часов

на заседании специализированного совета Д 120.46.01 Челябинского государственного ордена рудового Красного Знамени агроинженерного университета по адресу: 454060, г. Челябинск, пр-т им. В.И. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке универси-

КОСИЛОВ Н.И.; ' доктор технических наук, профессор НЕКРАШЕВИЧ В.Ф.; доктор технических наук, профессор

ВАГИН Б.И

тета.

Автореферат разослан

199,2 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук

в.Д. САШКОВ

. ' , ' I. '1

V .. к : * ч

(¿¿х- 'ж!

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность ппобломы. Зффектйнгость приготовления корнов я животноводство в значительной море определяется техническим уровнем средств механизация. Требования к качеству, переработки кормов, снижен*/» расхода окоргга, металла, у?.!сньпеми» потерь кормов постоянно растут, одаико традещисишо кормоггри-готовителькые каяиа:и с врааательижл |табоч!мй орггша-мя во многом исчерпали свои возможности и часто не удовлетворяет требованиям научно-технического прогресса. Агадкз тсндащчК развития техники в различных отраслях народного хозяйства и имеющихся исследований в кориоприготоплении показывают, что одним из направлений, отвечающим разрешению данной проблемной ситуации, является полезное применение вибраций.

Виброыетод позволяет управлять физико-механическими и реологическими свойствами материалов и на отой основе интенсифицировать технологические процессы. Особенно аффективны вибрации при обработке различных сыпучих сред и материалов, в том числе растительного и минерального происхождения. Именно в технологических линиях приготовления сыпучих кормов и кормовых добавок следует в первуп очередь внедрять вибрационные машины и процессы.

Системный анализ данной проблемы показывает, что существующие исследования не дают достаточных научных оснований и предпосылок для решения слоаных теоретических и практических вопросов использования вибраций' в кормоприготовления, в связи с чем сдерживается вирокое внедрение виброметода в производство. Следовательно, улучшение технико-экономических показателей кормоприготовительной техники на основе использования вибрационного воздействия на кормовые среда и создание новых технологических процессов и рабочих органов является актуальной проблемой в области механизации приготовления сыпучих хор-мов, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы - обосновать к разработать прогрессивные технологические процессы и вибрационные технические средства дм приготовления сыпучих кормов, обеспечивающие выполнение зоотехнических требований и обладание высокими технико-экоиомическими показателями.

2.

Объекты исследования. В качестве объектов исследования рассматривался технологический процесс обработки сыпучих кормов вибрационная; рабочими органами, экспериментальные и опытные образцы вибрационных кориоприготовительных малин.

Методика исследования. Исследование основано на использовании комбинированного экспериментально-аналитического метода, сущность которого заключается в аналитическом составлении уравнений процесса, прозодении экспериментов и, при необходимости, нахождении по их результатам параметров указанных уравнений. При теоретическом анализе дароко применялись математические методы нелинейной механики, в частности усреднения, а также метода анализа размерностей и подобия. В процессе экспериментального исследования использованы общепринятые и разработанные методики, вклвчакзие применение ос-циллографкческой аппаратуры, фото- и киносъемки и другой современной измерительной аппаратуры. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с использованием ЗВХ При изучении слоззшх процессов вибрационной обработки сыпучих. кори>в, протекание которых зависит от большого числа факторов, применялись вычислительный эксперимент, а также метод планирования экстремальных экспериментов.

Научная новизна работы состоит в развитии я обобщении теории процессов взаимодействия аибрациониых рабочих органов к обрабатываемой кормовой среды, в рассмотрении с единых позиций результатов оксперимента, что в совокупности позволило наметить и осуществить пути повышения эффективности работы кормоприготовитедького оборудования. Разработаны технологические основы и раскрыта физическая сущность вибрационного воздействия на сыпучие кормовые среда. Теоретически и экспериментально исследованы динамические режимы поведения сыпучей среды при вибрациях, способы управления физико-механическими и реологическими свойствами кормового слоя. Предложены новые конструктивно-технологические схемы вибрационных кормоприготовительных мшаин, способы и средства измерения вибропоглоща-ющкх свойств кормовых материалов, защищенные Ю авторскими свидетельствами и 5 положительными решениями ВНШГПЭ по заявкам на выдачу авторских свидетельств и патентов.

о.

Практическая допеть,- Пргдлогстпго »"работа гетод:-: распета и оитгихзацяи парзулгроп и рсл-хоз работ.' г::б~ ■ац^онта: рабочих аргалов кор'лоир:1готсггтол1,ныг мтгии, реке-¡епдац:-.;: по '»:>: ссз-даки и пргзленапт. нетьг'Э кснструэткаггс1-'ОХНЧ!1СГ1ХСС:-:Г.О СГ.~:Ы-' оЛГ.'ЛТСЯ ОСНО'.'-ИГ.'/.С;: док скрокого ьнед-»сяил вибр^МО^'Л. " пра!-:'ГИ:су у.ор:.:опр::?с;тог;1г:{;:гг.

На зяпглу/^'ооггел слзду?; г»:; сснс;*-:;;й п-л'пл, :.г>?о-V и ре/сомендацкн:

- класйк^даяни.« вг'бр-иг.;::::::^: гсхао^лгкчзски? прг^всс^ .ригогоаления кор'оя, яетелгегад расчлснить есо их киогосбра-ие на три одчороданз группы и, соответственно, свести к м::-кгуиу число математических моделей этих процессов;

- сдгергеткчеснал модель свободного слоя сыпучей кормо- • ой среда, подверженной вибрациям, дащал усломя суцестаога-ия к взаигаюго перехода дангккчееких состояний среда: покоя, егуляриж структур, хаоса и ¡;х комбинаций;

- закономерности :йг.'стичесх1:х процеесоз (п частности, метапангл), протекавши* 5 .свободном слос- сыпучей яор;.:озой роди при пибрдцп;гх, огракагхчие сгязь !.:е;г.ду юхиояо.тачеекк.ш о:;аоател/2.:и, ф::зн!:о-мохан::чсск;п.!11 егсЯстЕаки кормовой среди '

энергетикой процесса;"

- методы прогноза и управления реологическими и техноло-ическими свойствами стесненного кормового слоя при действии агрузки вибрационного характера;

- закономерности и особенности проявления внешнего тре-ия кормовнх материалов при вибрациях, установление его иеха-иэма и примеры целенаправленного использования вибрационно-о преобразования трения а технологии;

- рекомендации по оптимальному проектировании рибрациои-ыхрабочих органов, новые технические решения, защищенные иторскими свидетельствами и положительными реаенияьш НЗ'ИГПЭ по заявкам на выдачу авторских свидетельств и патон-оя, на базе которых созданы эффективные образцы эксперкмен-альной кормоприготовительной техники вибрационного действия, озволящие существенно снизить металло - и энергоемкость роцессов приготовления сыпучих кормов.

Реализация результатов кеслсдоганян. По результатам исследоханкя разработаны и еиодвсни слсдупека материалы:

1. "Рекомендации по эксплуатации цккоз для производства лилнорацкоямих гранулирова^ых кормокдесей." (Барнаул, 1566), содсржщио рекомендации по предотир-акенпи с помссьз внбтациЗ сводообразовашя г- бункера:; (угзерздены Ав;а£скны краегш пгролро1.кш:е>яши комитетом 4 нар га 1965 года :: унзгел; соазтон Алтайского сельскохозянстссглого института (протокол 'Г> 5 от 28 января 1206 г.).

2. "Рекомендации по соссрагнгтвояайжэ рабочих оргакез кор^оприготозитслькьх иа:г/.н на оснэбо нспользосания вибраций" (Челябинск, 1331), одобренные научно-техническим еозгуом кистерстза сельского хозяйства н продовольствия РС&СР (протокол }? 24 заседания НТС ¡.лткесльхозирода РС'ЗСР от 13 у.шя 1991 г.).

3. Учебное пособкз "Вибрационные машины и процессы а ял-вотководстяе" (Барнаул, 1977), опубликссокное по разрешения Главка и исподьзукцееся и учебно« процессе сельскохозяйственных вузов.

Научные разработки по теме диссертации присели к новым техническим решением дозаторов, питателей, смесителей, пресс-грануляторов, пресс-брикеткровщикоз, дробилок и комбикормовых агрегатов (а.с. 696577, 912111, Ш3038, 1344693, 1382764, 1540722, 1556731, 1664212 и др.). Тсыатила научных исследований включена в 1986 году в координационный план АН СССР по проблеме "Теория: кашки и систем машин" (пункт 1.11.1.7 "Разработка истодов построения систем маиин для кормопрлготовле-ния, транспортирования и интенсификации'с.-х. процессов с использованием вибрационного воздействия. Разработка новых технологических маши вибрационного действия и разработка средств зааиты приводов таких машин от различного рода возмущений" ).

Результаты исследований и'конструктивные решения вибрационных кормолриготсвительньпс папин реализованы в технической документации Алтайского научно-исследовательского и проектио-технологического института животноводства (г.Барнаул) и Сибирского научно-иссдедогательского и проектно-техналогкческо-го института животноводства (г. Новосибирск) при разработке:

о) эзсспсркцздтальних к ommœx образцов екбрга^-гггич доаг.то-ров и смесителей кариоз; б) окспер'*.»..зв?алнк>го образца кэ;.*с-габариг.юго комбикормового агрсгатл-с работай органами рчбр?.-циоямго « ударного действия; ъ) грсьхта " а ?i : о л о г i и ; г? с ; : .' ; прнгогоглекмл ка'лбнкормоп ? хозяЯстг-пх,jJK.nwwsacii глз-'^ы --- вибрационного" д'ейстэия.

Ол,чочгмпо!;с!:г:;^й-uiupauiiwir».^ {9 rr;î и смё«;».-. •

тели (3 п?. ) сипучих ксркоэ прошли ояцтнуа проверку и шедрз-нис в хозяйствах Алтайского крал. Результаты испытаний показали 1« соотвотстике зоотехническим тргбов^илли я шеогаю технико-зконо.тачоскио показатели.

Апробация работа.. Основные полог.оа'ля работа долокенн, обсуяденк и одобрены на Всесоюзном семинаре по вибрацяспиой тоски те <г. Москга, I9G6 г. ) -Всесся:.ной научно-практической конференции "Мзхаказация - и автег.гятггачПя" -ге^олсгки-эских процессов в агропро:,'.кплемко:л кс:л;;сксс" (г. Новосибирск, 19Ш г), Научно.-таянпчсскси согхтс Мкнсольхозпро^, PÛTCP (г. Челябинск, " 1991 г), гоордпкацкскном сопздааюги СО Розсельхозакаде:.:;«: (г. Новосибирск, 1991 г), в отделе гронуллторос и брихетироагск-яов Головного энспоркментадшс-конструктсрсзюго института по «шейном для переработки трапы и соломы (г. Вилышс, 1979 г), п отделе механизации 1ШИСХ Северного Зауралья (г. Тюмень,i960 г), на научно-техническом совете Алтайского .краевого агропромет- - ~ ленного комитета"(г. Барнаул, I9G7 г), научно-практических ' конференциях'колодах ученых Алтайского края (г. Барнаул, 1965, 19Б6 г.г.), на научных конференциях Челябинского шетнтута . -механизации и электрификации сольского хозяйства и Алтайского сельскохозяйственного института в 1970 - 91 гг.

Публикация результатов исследования. Осноекко положения диссертации опубликованы в учебном пособии, двух броптирах, 40 статьях и 15 описаниях авторских-свидетельств и заявок па " : ' »ндапу'охршпгая документов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения» .песта--.....

глав»-выводов я предложений, списка использованной литературы (250 наименований, из них 12 на иностранных языках). Работа изложена на 391 стр. машинописного текста, » т.ч. 67 стр. приложений.

СОДЯШНИЕ РАБОТЫ

е.

Во "ВЗВДЕЕМй? отражены актуальность темы, новизна исследования и основные положения, выносгаше на защиту.

В первой главе "СОСТОЯНИЕ ПР0Е1ЕШ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ" анализируются существувдие модели поведения сыпучей среды, подверженной вибрациям, выявлены особенности проявления сил сухого трения при вибрациях, показан уровень практического использования вибрация б корысприготовленки.

Научно-технический прогресс в механизации приготовления кормов невозможен без дальнейшего развития научных представлений о технологическом воздействии рабочих органов на обрабатываемые кормовые среды. Современные условия диктуют необходимость создания такой техники и технологии, котс^не отвечает задачам существенной интенсификации технологических процессов, сокращения расхода энергии, металла, затрат труда. ' Одаако традиционные) корггещжготоиителькые машины с вращательными рабочими органами во »йогом исчерпали свои возможности и не могут обеспечить дальнейшее коренное совершенствование процесса приготовления'сыпучих кормов. Как свидетельствует' опыт смежных отраслей народного хозяйства, одним из путей ре-л шения этой проблемы является использование вибраций.

Полезное применение виброметода в различных технологических процессах стало возможным благодаря усилиям многих ученых» в числе которых крупнейшие советские механики: И.И.Артоболевский, В.В.Андронов, В.И.Бабицкий, И.И.Блехнан, И.И.Еы-ховский, Р.Ф.Галиев, И.Ф.Гончаревич, Э.Э.Лавендел, Н.В.Михайлов, Р.Ф.Нагаев, Ю.И.НеЙмарк, Е.А.НепомняпшЙ, П.Ф.Овчинников, К.М.Рагульскис, Я.Г.Пановко, П.А.Ребиндер, Н.Б.Урьев, К.В. Фролов, К.Ш.Ходясаев, В.Н.Челомей, В.А.Членов. Из зарубежных ученых своими трудами по данной проблеме выделяются Л. Ызкор, Д.Кумабэ, К. Мцдпи$у Р. К<6и£ , С.П.Тииошенко.

Существенный вклад в разработку вибрационных машин сельскохозяйственного назначения"внесли П.М.Василенко, В.П.Горяч-кин, Г.Д.Терсков, В.В.Гортинский, А.А.Дубровский, П.К.Заика, П.Н.Лапшин, П.И.Леонтьев, Г.Е.Листопад, К.Н.Петрягин, В.М.Уса-ковскиЯ и другие ученые.

—. И все-же наука о полезном использовании колобыяС (вибраций, ультразвука и т.д.) находится лишь в начале сгоого пути. Довольно полно разработаны л1ш> вопроси нолсбеннй ргигтепке машиностроительных конструкций. В значительно искало!! скисни раскригы механизмы и закономерное'.':'. дсГ.стеил бибрац;:'Л на'рабочие среда, подлегликие обработке технологгсчосчиг.и Енбрс-ц/скнь*-ма машинакк.

Создание кормогф'иготовйтельиых ьадикн вибрацяс;шого типа ведется сейчас в ссяовнси на эмпирическом урояне, т.е. гзупм" эксперимента, мотодоц''г.роб и озкбок» методом аналогий с вибро-машкнами других отраслей народного хозяйства. Имегхдаесл теоретические исследования по данной проблеме представлены целой гаммой подходов, списаний, гипотез и т.д. Чада всего ютдый из этих подходов имеет право на существование щюкеннтекъно к конкретной вибрационной малине и конкретному материалу. Однако цельного взгляда, позволггозего знработать обоб^агскаио ¡сснцепц-.ш, нет. Такта образом, несмотря на наличие рябэт по создали:-« и исследовгчив коруоприготовителышх малин с вибрационными рабочими органами, проблема теоретического анализа, дакцего удовлетворительное объяснение наблвдаемьш на практшео вибрационным эффектам, явлениям и закономерностям, остается актуальной.

В лвбой вибрационной технологической машине происходят сложное взашодействие вибрационных рабочих органов с обрабатываемой кормовой средой, ссяроговдакщееся псренсссм to.tny.ii.ca, энергии, массы. Разнообразие физико-мехашческих и реологических свойств кормов также услоягязт установление причшшо-след-стпсшпк связей рабочего процесса маииш и та влияние на конечный результат се функционирования. Особенно существенное значение на качество "обработки кормовых материалов* оказывают кинематические параметры вибрационных рабочих органов, обуславливайте интенсивность силового и энергетического взаимодействия а системе. В конечном счете эти параметры определяют энергоем» кость, материалоемкость и качество функционирования вибрационных технологических машин.

Из других особенностей рабочих процессов вибрационных машин следует отметить детерминировакно-стохастическу» природу потоков кормовой среды, обусловленных случайным пролеганием их траекторий, как , например, в «ибромпяшем слое.

Сопротивление- сроды в виде сухого кулоном, трения, конвективные ускорения приводят к нелинейности диффореггдкальних ' уравнений, опксывазищо: процессы и явления в вибрационных кор-ыоприготовительньтх машинах.

В связи со сказанным, создание единой аналитической-модели, которая бы отображала все шогообразие ысханихюск'лс процессов в лабо'Л вибрационной кериоприготевнтельной ыавкнз, ко представляется Еозг,'.о:-,нку. Поэтому теория таких процессов, .с выходом на инкене^ые методы расчета, дол.~з;а базироваться ж нескольких упрощенных моделях (блоках), достоверность чкотор;£: проверяется экспериментально.. Число этих моделей додало, однако, бкть невелико и в совокупности составлять обау», т.н. блочную шдель.

Ка основз экспериментов и анализа рабочих процессов ьиб^ машин бШ! сделан вывод о том, что в данной комбинированно?; не дели должки быть три блока, соответствующие: I) модели езобор ного елок сыпучей кормовой среда, подверженной вибрациям; 2) модели стесненного слоя кормовой среды, находящейся в услс виях вибрационного воздействия; 3) модели фрикционного взаимодействия вибрационных рабочих органов к кориовой среды.

В соответствии с зтиыи блоками в работе дана класс^ика-ция вибрационных технологических процессов приготовления сыпучих кормов.

■ В связи со сказанный и согласно цели исследований опреде лена их программа, которая включает решение следующих осиовт задач:

1. Установить закономерности динамических и кинетически; процессов.^протекающих в свободной слое сыпучей кормовой среди при -вибрациях;

2. Изучить действие вибраций на реологическое поведение стесненного кормового слоя и возможности целенаправленного т пользования выявленных эффектов в технологии;

3. Установить мехакизш и закономерности изменения внешнего трения кормовых материалов при. вибрациях;

4. Предложить метода и разработать рекомендации по оптимальному проектирование вибрациотшых рабочих органов, на осн< *е которых создать новые образцы кормоприготовительной техни;

- 5. Дать тахкико-оконошческую оцеи.*!у результатов исследован:? я.

. Вторая глава "ШЩАТЙЧЕСКИЕ МОДЕЛИ Д1Ь:Щ1ЧЕСК'.л И ' НШЧЕСШ ПРОЦЕССОВ, ПРОТШЩК В СВОБОДАМ СЛОН С1ГОЧЕЙ КСРЬЮБС?. СРВД1 ПРИ ВИБРАЦИЯХ" «освящена поиску нога: математических описаний поведения свободного слоя кормовой среди, подверженной вибрациям,

Б свободном слое сыпучего кормового материала ооужсст-. чляятся лногие технологические процессы, в число которых виб-родознрование, внбросмеиивание, сушка и другие. При этом одна из границ материала является свободной (открытой), поэтому водуцу» роль в формировании движения среди здесь играют сил и инерции, тяяести, а также аэродинамический фактор.

Используя известную аналогию з движениях снпучей среды при вибрациях и движениях вязкой жидкости, в диссертации для описания динамического поведения свободного слоя пр:з.;енени уравнения.Навье-Стокса и неразрывности. Теоретически показана также подобие структуры сил в системе при .действии вибраций на сыпучую с репу и подогреве слоя вязкой гкидкоети, что дало основание использовать гидродинамическую модель Лоренца для свободной термоконвекции. Эта модель носит название си-кергетическоЯ или аттрактора Лоренца и отображает, в отличие от извеетних моделей сипучей среди при вибрациях, все основные ее динамические состояния: покой, детерминированные и стохастические циркуляции., 1гх комбинации.

.....Модель Лоренца описывается нелинейными уравнениями вида

X = б(у-х)\ у=-гХ- У-хя; (I)

где X , У% - переменные; б", 2 , управляющие параметры.

Применительно к действию вибраций на сыпучую среду переменную X следует трактовать как скорость циркуляции сипучей среди, У пропорциональна разности амплитуд колебаний усекду восходящими и нисгодяшнш! потоками этой среда, Д? пропорциональна отклонений вертикального профиля ■ аышштз'д колебаний ст равновесного состояния.

Параметры б", 2 и представляют,собой следующие безразмерное критерии (комплексы) подобия:

ю.

с_ огсоЪ . , _ auiz. 4

J ~Т ' s~ т^ТлТяТ2> (2>

где - начальная высота слоя сыпучего натержла (рис. I); Я - диаметр или какой-либо иной характерный размер рабочего' органа вибрационной иазяаш; У - кинематическая эффектив-нал вязкость сыпучего материала ( в отсутствие вибраций).

Нетрудно видеть, что пероый безразмерный комплекс &■ представляет вибрационный аналог известного в гидродинамике числа Ройпольдса, второй - 2 - козффицн-зкт перегрузки. Простой физический ашел имеет и третий г.слллдекс 6 , вшиоча-одий отношение высоты слоя Ъ к характерному размеру вибрационного рабочего органа Я. ■

При достижении управляющими параметрами 6 и 2 некоторых пороговых значений 6" 2" -,;лл 2** движение слоя cu- ' лучей среда качественно меняется. Модель Лоренца при этом принимает три вида решений, соответствуют;:« известным динамическим состояниям сыпучей среды при вибрациях (см. рис. I).

Данные состояния сыпучего материала возникают практически при всех формах траектории колебаний: прямолинейных горизонтальных и вертикальных, круговых, наклонных и т.д. Отличив' состоит лишь в количестве контуров циркуяяций и различных значениях параметров 6* 2* и 2*". При наклонных и круговых колебаниях устанавливается» как правило, один контур, при прямолинейных вертикальных и горизонтальных - два или множество очагов циркуляций (в зависимости сг высоты слоя материала).

Наиболее наглядно существование трех основных динодически: состояний сыпучей среда при вибрациях дает диаграмма, построенная в плоскости параметров б и 2 (рис. 2). Она позволяет выбирать, если известны граничные значения параметров р* к 2" , режимы.работы и конструктивные параметры вибрационных технологических машн. Например, процессы сужки, охлаждения и смешивания' лучяо всего вести при динамическом состоянии материала, соответствушем стохастической циркуляции, поскольку в атом случае наблюдается ее наибольшее разрыхление и перемешивание. Для достижения этого режима необходимо, как *ид-но из диаграммы, обеспечить значения параметров 6^6'ц г>2**. Процессы дозирования, если речь идет об однородном материале, можно вести в режиме 2 ламинарной циркуляции. Для неоднород-

Схема, илл^стри-рувдал поведение ¡липучей сре;:.и при г.ибрацияз 1 '¡лф^-еекоо лред-етлулоши» ропзний уравнений (I) пИг. сплчей г.р; р-.^рчгг.::.:-: |

к ------ Л" -2 1 0 -1 -г г < г* 5 чо г Не'.ссгерое уалй'ц-.аш'.е . 1 материала; идорхулк-на?, аи^ ¿ьиъмУя^ ча;.;-:;;' [ с ради; попгиение признаков вибрсоки-жеш'.я

¿о ♦ —«--

2. Г ч 1 о | } мм 1 Я А X 20 Ю 0 -10 -го .....~10" /}) г Детерминированные (ламинарные). циркуляции, -причем ^озникуе''.1 «дич-ила мног.зетио очигов циркуляция (I- засисп-ипетп от еоотно:::онил сегрегация ксмпенйптои по размо-раН Л ПЛОТНОСТИ

; й ; | <*А X го 10 о -10 -20 % <5> (Г" " Стохастическое (тур-булетнос) виброкипе-нио, интонсиьное порти пекааиие сряди 1 _1

Рас. Т. ОснЧйнш ф'тчлм» скке сост^яти си»у«1вй срвпи (ни прл\чф«? едрпгкндышл пр.чмолиаейних вкбрз-• ЦИЙ) и их сопоставление с. решениями уравнений . Лэрмода

ного -материала такие грозят некоторым его разделени-

ем; чтобы избегать этого, нужно пор о К г и в реюш 3. И, наконец, процессы уплотнения, например, травяной муки в меаках, комбикорма в емкостях, необходимо осуществлять при 2 <<?*.

Там"! образом, для практического использования днаграм-¿пл (рис. 2) необходимо знание граничных значений параметров О", '2м , £'** Эти значения были найдены экспериментально для оснокшх сцлучпх кормовнх материалов. Установлено, что параметр <?" практически на зависит от относительной высоты слоя ?>/£) , как I* предсказывает теория Лоренца, однако изменяется при переходе от одного материала я другому» Для фуражного перка <?* к I. .2, дере и - 2. .4, травяной муки г, мела -41..5. Бо'льме показатели для травяной зф-кн и мела объясняются адгезией частац, наблгдаемой с зеке контакта материала-с рабочим органов:.

Параметры 6" и ¿"зависят от относительной васоти

слоя. Если для вертикальны:: колебаний уигличоние <'>/?• присо-

о * *

дат, как правило, к возрастании параметра г , то для горизонтальных - к его уменьшению.

- Экспериментально наследовано также влияние вибраций на эффективную вязкость сыпучей кормовой среды. Установлено, что возрастание фактора 2 уменьшает кязкость по окспоненци-. альному закону. Снижение вязкости объясняется во многом аэродинамическим фактором, поскольку кормовая среда при вибрациях насыщается воздухом, движение которого поддергивается ьиб-рирувдкмн поверхностями рабочие органов. Этим определяется возможность создания управляемого динамического состояния сыпучей кормовой среда, обеспечивающего сникекие ее сопротивления д процессе переработки.

Синерготическая модель не дает картины развития но времени процзссов разделения и сиепшвания составлятаих сылучай кормовой среды, хотя эти процессы активно используются в технологии и требуют подробного изучения для того, чтобы установить время воздействия рабочих органов на объект обработки. В работе донные закономерности рассмотрены на примере смели-. вяния сыпучих компонентов, при этом использован математический аппарат интегральных уравнений. Исходные зависимости были записаны в виде

ZI

Рдс. 2. Диаграмма дкмамилссж состояний сыпучей среда щм ьибрацяях: I - уплотнение; 2 - дотерми-кирозлипая (гсздн&ркгя) цириул1»;»<1; 3 - стохастическая (турбулсатн'ц!) цйрчул?л;'..5г, -- - состояние,

л-иряFT«*-г-ft кохбхпцр.-й J,? « 3

2, '¿'¿¡срйхл'йслкь храгие ькорссм-гииган^я сыпучей корхоаой средо ( Т-- 3 мин)

= - & о ^

где Л - 'удельная работа сис-акванкя (Дг/хг); ^ - однородность смеси {%); V/ - модуль сыесих&кияг пэказкяшций, какал работа совершается при увеличении сд^срсАЧости I кг кормосг. на 153 в условиях отсутствад сил тяжести, ,'-;;:/ (к?.$) \ А А • прибавка " работа, связанная с необходимость!: преодолевать процзсск грапитациогшого "разделенг-ш среди; Л 0 - сникение однородности смеси, обусловленное зсм:ым тяготение«.

При оценке значения Л& было принято, что оно зависит от промежутка гремеки ¿' ~ ( г'" - ксмент наблюдения однородности, Г - момент начала смолкиакия среди), а также от прокззеденкн А{?)-&с ( ¿х Г - промеяуток времени, за который совзрзена работа А). В результате пржодм:.: к форме интеграль них уравкрккй Вольтерры

лаМ- Мп)

где ядро, а у- ( - 2* ) - резольвента интег

рального уравнения.

Окончательное уравнение кинетики смешивания (при исполь зованик резольвенты экспоненциального вица) было получено в

где. // - удельная мощность, поглощаемая материалом в проце> се вибросмешмвания , Вт/кг; Т - характерное время разделения смеси (при условии А = сол*/), при котором ее однородность уменьшается в б* = .2,71 раза.

От предлагавшихся ранее эмпирических зависимостей ураьш ние (5) отличается в первую очередь тем, что содер.-кит энергетические параметры /V и V/ , а также характеристику физико-механических свойств смешиваемого материала - параметр Т, Графическая шшзстрация полученного уравнения представлена на рис. 3, из которого следует, что полученное уравнение насеет ьыраженнкй экстремум. По мере вибросмекивания однородное^

• 15.

смеси достигает своего максимума, затем начинается ее уменьшение п, наконец, стабилизация, отизчавдая установившемуся динамическому равновесию процессов смешивания - разделения. Эти факты, неоднократно наблюдавшиеся исследователями в экспериментах, не находили до сих пор убедительного математического описания. Исследование уравнения (5) на экстремум позволяет установить, что врет/л оптимального сыеаивания ¿'" 'должно соответствовать удвоенному характерно;.^' времени разделения скеси, т.е. t = 2 Т.

. В диссертации приводятся краткие методики определения параметров /V, W и Т, а также численные характеристики последних применительно к процессу смешивания компонентов комбикормов.

Б третьей глазе "ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ПРИ ВИБРАЦИЯХ . СТЕСНЕННОГО КОРДОВОГО СЛОЯ" отмечается, что ряд технологичес-m■ процессов (зи.брогранулнрование, вибробрикетироваше и др.) осуществляется в стесненном слое, при котором отсутствует свободная поверхность обрабатываемого материала. Как показывают эксперименты, в стесненном слое отсутствуют какие-либо циркуляционные потоки матриала, вследствие чего энергия колебаний переносится лишь посредством волн. Поэтому объектом внимания в работе были волновые модели стесненного коркового слоя, позволяющие оценить зоны распространения вибраций з толпу кормозого материала, затраты энергии lía виброобработку кормового массива и т.д. Предварительно был доказан вязко-упругий характер рассеяния энергии кормовши материалами при их вибронагружешш. С этой целью на специальной установко, защищенной авторскими свидетельствами 1456056, 1528429, были проведены соответствующие эксперименты. Вибропоглодав-щие свойства оценивали углом сдвига фаз между действующей гармонической силой и вызываемым ее перемещением границы образца. Было установлено, что для большинства керховых материалов и добавок (рис. 4) увеличение частоты и амплитуды а зареэоканснс-м режиме колебаний всегда приводит к возрастанию угла сдвига фаз между силой и перемещением, т.е. материал » большей степени проявляет упругие свойства. Это полностью соответствует вязкоупругой природе рассеяния энергии при колебаниях .

5г1рад. 160 м 120 100

~

5 - 4

ЮО 150 ЛОО 250 С07/к*>/С

Рис. 4. Зависимость угла сдвига 'фаз «е:гду вшукдашай силой к перемещением границы кормового материала от круговой частоты: I - комбикорм (V = О ,Л%); 2,- мука травяная ( V/ , 10,155); 3 - соль ( ХУ = 4 - мел

( V/» 3,2$); 5 - кальция фосфат кормоэсй (К'* 4,9$); Л » 0,6 мм.

120 ЮО .60 60 1*0 20 О

г / ь

1 ^-- / к «

» к 3

Г

1^ \/ _--- X

Г г -/ ^^ /

-г

4

б

8

мин

0 2

Рис. 5. Кривые статической (сплошная линия) и /(¿¡( рационной (пункт»она* линия) ползучести деформаций: I - кг«г;кк<:ри * 2 - мука травяная 13,**); 3 - сйннчя резкч

I*" 13,5*); 4 - кормосмесь (V- 13.2!?); Ь - соломен),ли релгл (*'= 1Я,1<); « = С,95 мм; а) » рад/с.

И» основе установленного факта была введена в рассмотрение волновая вяэкоупругая модель вида

где £', £" - действительная и мнимая часть комплексного модуля , применяемого для вязкоупругих материалов; и. -смешение точек кормовой среди в направлении X ;р- плотность среды.

В литературе ыошо найти данные по затуханию вибраций в неограниченной кормовой среде, однако на практика чалю встречаются ситуации, когда анализ нужно проводить . для слоя конечной толщины Л". В диссертации рассмотрены случаи где Я - хунша волны.

Для случая Л ~ Л получено решение уравнения (6), из которого следует закон распределения амплитуд колебаний по 'мере удаления от источника вибоаций

- -..........аиа-*)]

¡А(ы?}) ' (7)

где а - амплитуда колебаний вибровозбудителя и среди в месте их соприкосновения (X = 0); 5& ( ....)- гиперболическая специальная функция; оС - кооффициент затухания.

Коэффициент затухания определяется по формуле

л-^ \fZEZ. '

где <? - угол потерь.

Для относительно тонкого кормового слоя мож-

но пренебречь затуханием, т.е. положить о , тогда в

предельном случае выражение (7) переходит в линейную зависимость

и=аО--£). (д>

Из формулы (8) следует, что коэффициент затухания прямо пропорционален частоте вибрационного воздействия, т.е. высокочастотные вибрации затухают значительнее, чем низкочастотные. Этот результат был обнаружен ранее экспериментально Н.Е.Ромакишк, а также следует из работы Б.Ф.Семенова.

Э к с п е р им ентал ьние исследования подтвердили возможность использования выражений (7)...(9) для инженерных расчетов,

при этом не обнаружено существенного влияния собственных колебаний кормового слоя на обвдш картину распространения вибраций, что связано с относительно небольшой плотностью кормовых сред, сильным внутренним и внешним затуханием. , Важнейшими характеристиками вязкоупругих материалов являются времена релаксации напряжений и ползучести деформаций, по которым можно судить о технологической эффективности обработки этих материалов. Например, в процессах гранулирования и брикетирования вакко, чтобы эти времена были как ыонио меньше, что влечет за собой снижение энергозатрат, достижение хорошего качества полученного продукта, повышение производительности уплотняющих ыашш. .

Опыты показывают, что вибрации резко ускоряют процессы релаксации и ползучести всех без исключения кормовых материалов, особенно при низких исходных юс плотностях (рис. 5).

Следствием этого является, во-первых, уменьшение давлений, необходимых для сжатия кормового слоя. Например, для кормосмесей, включающих сенцую резку и комбикорм, потребное давление при вибрациях составляет около 60% от статического при степени уплотнения 1,3 и 87% при степени уплотнения 4,5. Во-вторых, у спрессованных образцов уменьшается упругое "последействие , т.е. после снятия нагрузки они расширяются в меньшей степени, чем в случае, когда они сформированы статической нагрузкой. Последний фактор приводит к тому, что образцы, сформированные вибрационной нагрузкой, имеют кропимость на 7,б... 10,7$ меньшую, чем образцы, полученные статической нагрузкой. Снижение крошимости связано также с лучшей механической структурой образцов, полученных при действии вибрационной нагрузка: они имеют меньше трещин, расслоений и т.д.

Учитывая, что яроаимость является важнейшей технологической характеристикой кормовых гранул и брикетов, показатели которой регламентируются специальным ГОСТом, можно уавер-ждать, что влияние вибраций на реологическое поведение кормов является положительным фактором и имеет важнейшее значение для технологии производства прессованных кормов и различных процессов уплотнения.

В четвертой главе "ЗАКОНОМЕРНОШ ФРШ<ЦИОШЮГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИОННЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ КОР-

1Ю£0Л СР^ДО«' указывается, что шорие технологические процесеи,

кл:; аяброгрзй^сфопанчо, зкбророзниие, Екбродоснроглнпс! кор:.!С-п тс/;:;:::: елсо::, осуаест^л.татся с ::реофрикционного м.-уждсХстым у пара: р.С&ч;.Л орг<1Н - си,:аба.'^:лао '.дг. ::ср::о::ия срода. тпк:г>: лрсцгссог: даило излетел гф'скт ослабления сухого трэнмл под действием з::браций, однако тоорети- -

уменьшения сухого трения чисто механическим аффектом вибрации или имеат место физические изменения з Фрикционной паре, например, путем замены сколькения частиц на их перекатывание под действием вибраций. Б диссертации на основа онспернмонтов показано, что последние явления, о наличии которых высказывались К.М.Перлей, И.К.Соловьев, А.Л.Епифанов, для кормов не имеют места, а у::сг:ьг:е:я:е трсн::я следует искать с особенностях механического действия вибраций. С ото?! целью било рассмотрено гнбрепкй на системы с т^акем с использованием известии: нелшю&и« уравнен;!??, характеризующих такое взасзгодейеодш с нзизменнш нормальным даздениом г фрикционной паре. Это исследование было пызплно необходимостью: а) обобщении закономерностей фрикционного взаимодействия по всем родственным тех-нолсгическ'.а; процессам, а тагскз способам возбуждения вибраций; б) максимального учета интенсивных рекимов вибрационного воз- . действия, характерных для кормоприготовителъных машин; в) выявления областей существования и устойчивости режимов движения объектов (частиц, рабочих органов и т.д.); г) решения обратим задач теории фрикционного взаимодействия рабочих органов и обрабатываемой кормовой среда.

Решение, уравнений проводили методом усреднения.. Установлено , что р дглшьк механических' системах с динамическим или кинематическим возбуждением вибраций появляется медленное ус-рёдне-геос движение, являвшееся, чагзе всего, технологически необходимым. Показано, что часть силы трения преодолевается за счет источника вибраздй, поэтому «дленному движение противостоит не вся сила трения, а лишь ее часть, зависящая от па-раметроз вибраций. Таким образом, уменьшение трения при взаимодействии вибрационных рабочих органов и сыпучих яормовнх сред сводится к известному в науке аффекту линеаризации тре-

. . 20.

нвд, 'г.рк котором характеристика сухого греиия по отношению к медленным даиианкяк трансформируется к виду вязкого- трения.

Получены формулы для средней скорости У* в:;Сроп.ерцмс-щения, требуемые при расчетах различных технологических процессов.

При действии поперечных вибраций, для которых йекторы скоростей вибрационного и медленного даиаеьай перпендикулярны, указьккые формулы -имеют вид:

- для случая кинематического возбуздения вибраций

б /-171(10) ■

- для случая силового ьозбуадеиия вибраций

&=б (и)

где £ //г ; - f/9i ( Т - некоторая тянущая сила, например, сила веса; Р ~ сила трения; Ф0 - амплитудное значение гармонической силы, дейстцущей на объект; П2 - касса рабочего органа, частицы или тела).

Формулы (Ю) и (II) применимы а том случае, если -¿»^Ч^* Полученное ограничение объясняется тем, что в условии слабой интенсивности вибраций могут возкикахь реиа-.ы застоя объекта или периодического движения с длительными остановками в крайних положениях, которые уравнениями (10) и (II) не описываются. Указанные два регдода не характерны для работы вибрационных кормоприготователъных машин.

Для продольных вибраций средние скорости медленного движения и системе определяются выражениями:

- для случая кинематического возбуждения вибраций .

(12)

- для случая силового возбувдения вибраций

Ь-ё; аз,

СоотБетствувдее.ограничешш »а применимость формул (12) и (13) имеет.вид

¿/СМ (*£/£) '

Сраснзняе получение формул с чпсяеннюги решениями и экспериментальными даиными показывают, 'что их погрешность не през^ласт 5..7%, что лепт к пределах озибкн опыта. Указанное сравнение .6: .до проведено для области парамегра интенсивности ¡голое"'-;;;::" Именно в ото'' области работает абсолютное бол.ьташство вибрационных кормопрлготовителыак гглгнь',

Р;тд обратите тссряи гп:б~.-лг:с:п;ого преобразован/иг

г.ухст тр.л-ил в плз::ге> под ксторг/н;: пог^иоухгааг.сгся определение фрикционных сопротивлений при принудительном задели:! движений, удалось оффектишо ротить о

го птювнцанноро н?. &&1. Суть зт:::: прлг.:.:^ а-—

стоит в том, что числентм способом отыскиваются значения нс-кской величин» и некоторых спорных точках факторного пространства , на основе чего строится полиномиальная модель процесса, додан возможность анализа данных, принятия решений зтносителько изучаемого процесса и его оптимизации.

С пятой главе 'ЮПТЙ&ЛЬКОЕ ПРОЕКТИРОВ/ЛПЖ ВИБРАЦИОННЫХ 'АЕОЧИХ ОРГгШСП К0Й!0Ш_1Г0Т0ВЙТЕШШХ МАЕИН" показали пуха ¡опользоган:;;: теоретических и экспериментальных результатов, !зложенн:,:х в предыдущих глазах диссертации. ¿¡огоды спгнкиль-■ого проектирования д.~«::<с?рируа~'ея на разрабс/:кс> виб^цпш-пк дозаторов и смесителей сыпучих кормов и корневых доба-¡ок (рис. С и 7).*>

Разр-аботано семейство дозаторов, отличаадихся подачей, азкачение!.!, роде» привода, н число которых однокомпонентные .многокомпонентные устройства, служащие для дозирования ксн-рнтрирсванных кормов, соли, мела и друпк"сыпучих ыатери-лов. Многоксзллокентнь'й дозатор (см. рис/ 6) осуществляет од-ог.ражниое дозирование четырех когтенентоз с регулированием сдача по какдему на кк*. Названные дозаторы' шеат' два видд." абочих органов. Побудительный конус и прикрепленные к нек^у спаткя служат для 'создания требуемого динамического состоя-ия еыпучей среды, отдо.члемоП от ос'тей ее массы, находящейся бункере. Выбор внести <? лопаток и расстояния 1/е?аду нил, а такте соответствующей анплитудн и частота колебаний бы-.1 осуществлено на основе синсргетической модели по формулам

Рязпяботки осуществлен!! совместно с инк.: В.И. Лобпновии, В.Д. Ксвяльчуком, Г/.Н. Вяоильепсм.

2,6 - лопатки-побудители; 3- рогулирувдае часяоики; 4 -побудительный конус; 5 - бункер; 7 - отра-итолыше козырьки; В - электродвигатель; 9 - эластичная муфта; 10 - кгктникогшП вибровозбуднтель; II - фиксирующее устройство; Ï2 - ъибродаизе; 13 - виброплита.

Рис. 7. Коиструктикю-техкологичоска.-.- с?ею i,;:í{.r.t»a<4iHoro смесителя: I - корпус качерм еме-м:т:'ия; 2 - г.г-и пружнм; 3 - ыю'роволбудитьли; 4,- r>"irp.,"tr.v!'¡r t; выгрузное ycrpoik-iP-j.

„ - - -- - - 23.

где с/ - относительная то/пиши кормового слоя, при которой экспериментально определялись параметры и б4.

Виброрлвдс с находящимся на его поверхности кормэзым материалом представляет собой систему с преобладанием фрикционного сопротивления, поэтому лпбродшще относится к другому, нетели лопатки побудительного конуса, зкду рабочих органов.

К либродГш^пу предъявляются слелунпие технологические свойства:- I) обеспечивать и&ичисшую попячу длиатор»?; 2}•фер-маровить кормовой- слой одинаковой толщины; 3) при отключенной внбровозбуднтеле выполнять роль затвора, предотвращая истечение _ материала из наддозаторкого бункера.

Оптимальная геометрия виброднкца, отвечающая указании'.! свойствам, была отыскана на основе классического зариационно-го исчисления

. " ¡/ХтСп-С» ¡/Г*]*

где - радиус выпускного отверстия; ^ - коэффициент

трения материала о поверхность вибродннда.

Иепытинипми установлено, что рабочий диапазон изменения подачи одникомпонентного дозатора лежит п пределах: комбикорма - 30..730, соли - 50...1300, мела - 15...585, кальция фосфата - 15...4Ь5 кг/час. Для всех указанных; подач показатель неравномерности не ярзвьиает 5%, что соответствует зоотехническим требованиям. Таким-образом, дозатор позволяет- обеспечить выдачу кормов к добавок влажностью до 20$ согласно рациона в большинстве существующих кормоцехов.

Ыаксимальная подача каждой секции многокомпонентного дозатора составляет от 700 (дерть) дс 1500 (соль) кг/час. Суммарная подача всех четырех секций при заполнении их' разнородном компонентами достигает 4..5 т/час, что отвечает требованиям, предъявляемым к дозируташ устройствам комбикормовых агрегатов. - . -- -

Спец/4)Ика фе-рмского приготовления комбикормов такова, что ваша не равномерность дозирования .компонентов,, а. точность полдэртлния заданных рецептурных соотношений цеяаду ними. Рассматриваемый многокомпонентный дозатор позволяет автоматически поддерживать оти отношения при действии ряда возмущагсцих

факторов. В специально поставленных опытах суммарная подача дозатора зозрастала и уменьшалась е 5 раз, в то время как соотношение мегвду дозируемыми компонентами ::мело .коэффициент вариации всего з 3,76%.

Как уяе указывалось, наиболее эффективные режимы вибро-смеиигания осуществляются при хаотическом (турбулентном) внбро-кипенни сыпучей среды. При этом достижение таких режимов, характерных интенсивными вибрациями, представляет иногда весьма слоннув технический задачу. Однако хорошего качества смепива-ния могло достичь и в режиме ламинарной циркуляции смешиваемого материала, применив при отсм рлзл!гчкые способы турбулкзации потоков среды. Нами разработаны смесители, з которых роль тур-булизирулцего фактора игра!» специально организованные астреч-потоки смешиваемого материала (см. рис. 7). Цилиндрическая камера смешивания не содержит каких-либо рабочих органов в виде традиционных валов, лопастей, лопаток и т.д., а встречная циркуляция смешиваемого материала достигз&тся за счет словных пространственных колебаний корпуса смесителя. Основная труд-нссть при проектировании этих смесителей заключалась в синтезе системы вибровоэбукдения, обеспечиватаей требуемый закон колебаний корпуса смесителя. Было применено многоЕаркантноо проектирование, при этом варианты отличаются друг от друга направлением вращения «^балансных валов и видов их синхронизации, а также расположением Еибровозбудителей па высоте корпуса сме-• сителя. Исходя из комплекса технологических свойств, предъявляемых к смесителям, было найдено, что лучший вариант представляет собой нижнее расположение двух вибрсвоэбудигелей со встречный вращением дебалансных залов. При этом осуществляется надежная самосинхронизация вибровоябудителей, ибо условие ее осуществления является легко выполнило»»

.§#■/ О)

где Ту - момент инерции корпуса смесителя относительно продольной главной центральной оси симметрии; - расстояние от зтой оси до линии расположения хоаксиальных дебалансных валов вибровозбудителей. ;

Исследование закономерностей движения сыпучей среды в камере емеяивания проведено на основе использования уравнений

Игзье-Стеяса и нераэрыгнссти. Отмечается налта'.о аг.г.-:&льисП составлягпей 'дг.итен^я, которая способствует процесса смешивания з любых тгшах смесателзй. ¿'стакозлоло, что по параметрам вибрацги* - О. . си аз наблюда-

ется. Их увзлкченко нэзрцркзно плтенех^цирует а^^кул;.-среда к, следозатсльно, процесс п цлги. %

Экспериментально получгинкз крипте йпброс-я^жа::;;^, ха-ра1~з]?:хз для »«койкоааоа к добавок ион •лчо^ь-

зсаи;ж и качоство аааодннтблч дерти, позволили подтвердить, что встречное -вращение доболансных ваяса даст болез лысок/д (¡на 30%) однородность с;.!сап:зан:эд, чем их ззрагккке з оджаао-во1! направлении.'

Испытания показали, что забрацяокныП смеситель со зстроч-

врааекаем дебаланенкх залов позволяет достичь 94___СЛ% од-

порода ости емсеи, оценизаемоН через -посредство 1:огу£'лцп2нта

применен::.. з технологических линиях £ср:.:ского производства сыпучих корковых смесей.

В иестой главе "СОСТОЯНИЕ ВНЕДРЕНИЯ И ЭаОКОШЗСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСОЭДОВЛЖЯ'' излагается материалы по шодрению результатов исследования, краткая аннотация которых приведена на 4..5 стр. автореферата.

Экономический эффект от результатов данного исследования может быть получен в сфере сельскохозяйственного производства при использовании предложенных кормопригстозительных малин вибрационного действия. В связи с неопределенностью цен в настоящее время, аффект оценивали в натуральных показателях и в ценах, действовавших до 2 апреля 1991 года.

Из приведенных в диссертации данных следует, что предло-женний однокемпененткый дозатор расходует электроэнергии меньше на 60$, удельная материалоемкость у него в 2,5..,3 раза ниже, чем у базового варианта, в качестве которого рассматривали тарельчатые дозаторы. Существенное снижение материалоемкости (до 40%) дает вибрационный смеситель, для которого базой для сравнения были выбраны известные в отечественной и мировой практике смесители сыпучих кормов с вертикальным ¡ше-ком. 3 вибрационном смесителе порция смеси готовится в 1,7..

2,5 раэа быстрее, чем в известных смесителях.

По качеству приготовления кормов есо машины отвечает зоотехническим требования!.:.

В процессе эксплуатации данных мшат: в к-зах "Большевик", "Прогресс" и с-зе "Подстепноиегий" Алтайского крал получен годовой экономический эффект в расчете на одну маша:у от 420 (смеситель) до 1370 (дозатор) рублей.

ОБЩЕ ВЫВОД! И ПРВДЯШШ

На основании анализа состояния механизации приготовления сыпучих кормов н возможных путей по развития, проведенных теоретических и экспериментальных исследований вибрационных процессов и технических средств для приготовления кормов можно сделать следующие выводы:

1. Применяемые б настоящее время технические сродства для приготовления сыпучих кормов не соответствуют современны:.! требованиям. Они сложны но устройству, качество их работе часто не удовлетворяет зоотехнические требования, а их удельные энергозатраты и материалсе;.:кость вь:сскке. Анализ тенденций развития техники в различных отраслях народного хозяйства показ! вает,- что эффективной формой механического воздействия на сыпучие материалы, с цель» достижения их оптимального динамического состояния и снижения экергоскловых параметров технологических процессов, является вибрация. Однако вибрационные машины и процессы не нашли пока доляного применения в практике кориоприготовленил, что объясняется, в первую очередь, отсутствием необходимых научных обоснований и предпосылок.

2. Наиболее общий сценарий существования и взаимного перехода динамических состояний свободного слоя сшучей среды при вибрациях (относительный покой, детерминированные циркуляции, хаос) дает предложенная в работе синергетическая модель, основывающаяся на гидродинамических уравнениях Лоренца. Установлена, таким образо;.:, связь задач динамики сыпучей среды, подверженной вибрациям с проблемами современной нелинейной механики, базирующейся на понятиях самоорганизации диссипатив-ных структур, детерминированного хаоса и других новейших положениях.

Показано, что для описания протекающих в свободном слоо

кормовой среды кшетических процесса:; (разделение, смешивание) наиболее эффективен аппарат интегральных уравнений типа свертки, позволяющий, в частности, связать единим математическим выражением показатели энергозатрат, однородности смеси и ее фазико-механкчееккх сзойста. На отей основе гпертше объяснен известный из практики результат о сущестпо?ан:ш предельного времеин смеашпания, превышение которого мотст привести к уменьшению достигнутого уровня одаородлосги смеси.

> - 3. Зкскершенталыш наказано, что нормозис ю^ерздзд, аа-ходчгуиеся в стесненном слое, проявляют вязкоулругий механизм рассеяния энергии при колебаниях. Это позволило ввести волновые еязкоупругие модели и установить-закономерности пространственного затухания вибраций, что является оснозсй для расчета требуемых параметров вибровоэбудителей и разработки схем их расстановки в тех или иных устройствах.

Нагрузка вибрационного характера вызывает существенное ускорение процессов релаксации напрянений и ползучести деформаций в с.оспенном слое кортового материала, особенно при малых начальных плотностях. Поскольку протекание этих явлений зависит от интенсивности к условий вибрационного воздействия, представляется возможность управления реологическими свойствами кормовых материалов, что может быть целенаправленно использовано в технологии, в частности для снижения крохимости гранул и брикетов в процессе их производства.

4. Установлено, что уменьшение сил сухого трения сыпучих кормовых материалов под воздействием вибраций представляет собой чисто механический эффект и не связано с физическим изменением трущихся поверхностей или вида трения (например, заменой скольжения кормовых частиц их перекатыванием "под действием вибраций). Рассмотрение дифференциальных уравнений, отвечающих.технологическим процессам с преобладанием фрикцион- . ног о сопротивления, на основе математических методов усреднения.« разделения .движений, на. медленные и быстрые позволило получить уточненные решения'"этих уравнений, найти области устойчивости режимов движения объектов (рабочий органов, среды, частиц) под действием вибраций, а также выявить условия применимости полученных результатов для тех или иных конструктивных и технологически • ситуаций.

5. Полученные в работе научные результаты дают достаточную»-методическую Сазу для синтеза, расчета и обосновании разнообразного кормояриготоЕителыюго оборудования с рабочими органами вибрационного действия. В диссертации это демопстрируе' ся на разработке вибрационных дозаторов и смесителей сыпучих кормов. Показано, что оят;:млльное проектирование вибрационных рабочих органов, исходя из комплекса требуемых технологических свойств, г.озмс.тао на основе методов вариационного исчисления н мкогогаркантного проектирования.

Для данных конкретных конструкций установлены опта:аль-ные значения параметров вибраций: амплитуда - 1,0 им (дозаторы) и 2,6 мм (смосител:■:), круговая частота - 144 рзд/с (доза-тори) и 295 рад/с (смесители).

6. Проведений комплекс производственных испытаний разработанных вибрационных технических средств для приготовления

сыпучих кормов позволил установить......их высокие технико-оконо-

мическпе показатели:

- возможность качественного приготовления сыпучих кормов и добавок, удовлетворяющего зоотехнические требования;

- снижение металлоемкости у дозаторов в 2,5...3 раза, •удельных затрат онергии на £0% в сравнении с серийкши дозаторами тарельчатого типа;

- снижение металлоемкости смесителей а 1,6 раза и ускорение подготовки порции смесив 1,7..2,5 раза в сравнении со ¡пнекови.ш смесителями;

- уровень шума в пределах £СдБ, что соответствует санитарным нормам.

7. Фактический годовой экономический эффект, определений по результатам.использования вибрационных кормопрпготови-" тельных малин в хозяйствах составляет от 420 (смеситель)" до 1370 (однокомпонентныП дозатор) рублей в расчете на одно техническое средство (здесь и далее оффект приведен в ценах,' действовавших до 2 апреля 1991 года). Применение комплекта этих машин, например, вс-зе "Подстепновский" Алтайского края для обогащения кормосиесей различными добавками, позволило получить фактический экономический эффект в размере "15 тыс. рублей в год.

скоксмьчое^лП О" /ополз^га-г-гп '

го дозатора :: суяслт-гхя иибпаппемкого по$с?вия- р arponare, :r.n;:aúcr..::;:c:' СГЛСГБ , z.'.-:r::.v. соs

IS92..ÍJ гг. 0,3 г. рублен.

С с;;-'■■•;:.;■ т :,: с о; г/vn>';':rv'>;i г сту;-;:-::, — :; бо"."'." и Ю с-v;-k"tc;l:>„":: v:k\ г- v

лвгж: по теме диссертации полутени псло:"-:т<?::ь:'.1:о регс;;::я • ZlZZlITíZ на ùa,'cl»-/ üurtys'HKvOt:. (,ч-н<|-"4>.'>„(! »■» tvi —

бот e.Ue,V«i;litt :

1. Федороико И.Я. Установка для теигсмзтрпческих исследований процесса вибрационного бр;:хетирз?.а:1та кору.оа //Вопросы мохглизацих прсггазодст-сенних процессов г зизотиозодетге:

Сб. науч. тр./ЧИКЭСХ,- Челябинск, 1978.-С. 24-23.

2. лгептьез П.И.4 Федороико И.Я. Нр:шекение теории апзко-упругостн к объкске:?»») эффектов вибрационного бричетирэганкя Koijvos // н'.'е.'мводствс^нгг: mcrcrccr. п

водстэс: Cri. кг.уц. гр. / ЧХЙСХ.- '•¡оллс'йнск, Ï9C0.- С. /1Ï-1G.

3. Леонтьев fi.I;., &д9?ек;:о И.Я. Срагнигельное псследс-эание крогвз.гоотп, íp;;i:e?Ofiv формируемых статически.» к вибрационным методами // Эксплуатация и ремонт мапишш-тракторного ■арка: Сб. науч. тр. /АЛ'т. СХИ. - Новосибирск, 1351,- С.63-60.

4. Федоренкс K.íl. Динамика регулятора для равномерного [в средне;.'.) опускании подвешенного на канате груза // ibtec-:ия вузов. Машиностроение. - 19Si. - >,< 4. - С. 20-32.

5. Федоренхо К.Я. 0 ггетоде подобия в задачах ззаимодей-:теия вибрационных рабочих органов с.-х. мгаик с обрабатызае-IKMK средами // Актуальные вопросу эксплуатации н ремонта [алинно-тракторного парха: Сб. науч. тр. /Алт. СХИ. - Козо-:ибирск, 1984.- С. 30-36.

6. Фэдоренко Л.Я. tí вопросу реологического поведения коров: к материалов при вибрациях // Механизация производствен-i кх процессов в хкветнозодстзе. Сб. науч. тр. /Алт. O'ii.-озосибирск, I9Ô5. - С. 32-38.

7. Федоренко И.Я. Механизм трения вибрационных рабочих рганоа // Цех. к электр. сел. хоз-ва.'- 1986. - £ 6. - С.14-16.

3. Федоренкс К.Я. Схемы использования и проявления эф-екта вибрационного преобразования сухого трения в механизмах процессах сельскохозяйственных мазин // Сибирский вестник .-х. науки. - 19о6. - № 8. - С. 77-83.

9. Рекомендации по эксплуатации цехов для производства полиорационных гранулированных кормосмесей // Авт.: В.И.Зсм-'сков, К.Я.Федоренко, А.К.Бпц и др. - Барнаул, 1383,- 32 с.

10. Земскоз В.К., Федоргкко И.Я., Лобаноз В.И. В;:брзция

и внешнее трение сыпучих кормовых материалов /'/ 1йох. и электр. сел. хоз-ва. - 1987. - ?? ?..- С. 33-35.

11. Федоренко И.Я. Прг-огенение методов численного эксперимента в теории вибрационных рабочих органов // Сибирский вестник с.-х. науки. - 1987. - 1? 4. - С. 69-75.

12. Федоренко К.Я., Лобанов Б.И. О точности дозирования сыпучих кормоя вибрационным дозатором // лоханпзация технологических процессов в животноводстве Алтайского края: Сб. науч. тр. / Ллт. СХИ. - Новосибирск, 19Б7.- С. ,15-23.

13. Федоренко И.Я. О получении общих анзлитичеехкх зависимостей с пемощыз вычислительного эксперимента // АН СССР. Машноведение. - 1987. - ?? 6. - С. 7-9. I

14. Леонтьев П.й., Федоренко И.Я. Вибрационные ызашш и процессы в гшзотноводстве. Учебное пособие. - Барнаул, 1987,88 с.

15. Федоренко И.Я., Лобанов В.И. Рациональная форма виброднища дозатора сыпучих кормов //Соверззенетвовагые технологии и механизации приготовления кормов: Сб. науч. тр. / ЧЬЮСХ. - Челябинск, 1986.- С. 45-49.

^ 16. Земсков В.И., Федоренко И.Я., Лобанов В.И. Вибрационный дозатор // Мех. и электр. сел. хоз-ва. - 1988.- 1? 3.-С.20.

17. Федоренко И.Я. Перспективы использования вибраций в технологических процессах приготовления кормов // Проблемы развития агропромышленного комплекса и обеспечения населения крап продовольственными ресурсами: Тез. докл. аграр. секции Всесоюзной каучн.-практ. конф. "Основные направления эконом, и соцкальн. развития Алтайского края в ХШ пятилетке и на период до 2005 года". - Барнаул,-1989. - С. 69-71.

18.'Федоренко И.Я., Ковальчук В.Д. Использование шггеграль-ных уравнений типа свертки для описания процесса смешивания кормов // Механизация технологических процессов в яивотновод-стве: Сб. науч. тр./Алт. СХИ.- Барнаул, 1989. - С. 20-31.

19. Ф йдоренко И.Я., Ковальчук В.Д. Самосинхронизация вибро-ио^удит?лей в смесителе полужидких кормов//Сибирский вестннк с.-х. наукч.-1989.-1:3.-С. 102-108.

• ' ----------31.

20. Федоренко И.Я. Технологические возможности вибрация

з процессах приготовления кормов //.¡¿ех. и азт. тсхнол. процессов в Лгропромшлекнс!.; комплексе: Тез. докл. Всесоюзной :аучн.-иракт...конференции, 10..12 октября i960 г., г. Новосибирск, часть И. - id.: 138Э. - С. 144.

21. Федоренко И.Я. Анализ поведения сипучсй среда при ¡ибрациях на основе теории аттрактора Дорекца // Известия

hiC. отд. АП СССГ. Сср;ш техн. пау»«. - I92C.,- Бш;. 3,— C.II2-II5-

22. Зомскоа З.К., Зедоренко И.Я., Лобанов Б,И, Одределе-¡ие вибропоглощакаих свойств кормовых материалов // Техника в :ельском хозяйстве. - 1990. - № 3. - С. 10-12,

23. Капустин Н.И., Федоренко И.Я., 'Лобаноз Б,'5, рибра-;ионный дозатор кормов // Мех. и электр. сел, хоз-ва, - 1990.» II. - С. 22-23.

24. Федоренко И.Я. Синергет:гческая модель слоя сыпучей ормопой среды, подверженной вибряцкям // Совершенетзсгание 'сханизаця:: производственных процессов з животноводство: Сб. ауч. тр. / ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1990. - С. 48-57.

2о._ Оодоренко И.Я., Земсков В.И., Васильев С.Н. Реэуль-аты испытаний многокомпонентного дозатора сыпучих кормов / Та;.; та, С. 79-82.

26. Федоренко И.Я. Рекомендации по совершенствованию ра-очкх органов кормопркготовительных машин на основе исполь-ования вибраций. Материалы к НТС Минсельхозпрода РСФСР. -елябинск, IS9I. - 36 с.

27., Федоренко И.Я., Васильев С.И. Динамика вибрационно-о дозатора сыпучих кормов // Механизация технологических роцессов в животноводство: Сб. науч. тр. / Алт.'СХИ. - Бар-аул, 1991. - С. 23-33.

28. A.c. 69S577 (СССР). Пресс для'сено-солсмистых мате-налов / Л.И.Леонтьев, И.Я.Федоренко. - Заявлено 25.07.78, тубл. в Б.И., 1979, & 43.

29.. A.c. SI2III (СССР). Устройство для прессования хор-;в / И.Я.Федоренко , З.И.Земсков. - Заявлено 02.I0.&Q, опубл. Б.И., 1902, Р 10.

30. A.c. III3038 (СССР). Устройство для прессования хормоа И.Я.Федоренко. - Заявлено 06.04.82, опубл. в Б.И., I9Si,.» 34.

31. A.c. 1344693 (СССР). Питатель сыпучих'кормов /И.Я.9еДоренко, В.И.Земсков, В.И.Лобанов. - Заявлено 16.02.86, опубл. в Б.И., I9S7, №38.

32. A.c. 1362764 (СССР). Бункерный тзибродозатор для кормов / П.И.Леонтьев, И.Я.Федоренко, Е.И.Земсков, В.И.Лобанов.-Заявлено 26.03.66, опубл. в Б.И., 1388, »II.

33. A.c. 1456056 (СССР). Способ определения вибропоглоза-ющих свойств сыцучих материалов / В.И.Земсков, И.Я.Федоренко,

B.И.Лобанов. - Заявлено 01.12.86, опубл. в Б.И., 1989, Р 5.

34. A.c. 1528429 (СССР). Прибор для определения вибропо-глощагаих свойств кормовых.материалов / И.Я.Федоренко, В.И.Лобанов. - Заявлено 29.03.88, опубл. а Б.И., 1989, № 46.

35. A.c. 1540722 (СССР). Инерционная дробилка /И.Я.Федоренко , В.И.Земсков, С.Н.Васильев. - Заявлено 03.11.67, опубл. в Б.И., 1990, » 5.

36. A.c. I55673I (СССР). Вибросмеситель для кормов / И.Я. $едоренко, В.Д.Ковальчук. - Заявлено 04.03.88, опубл. в Б.И., 1990, »14.

37. A.c. I6642I2 (СССР). Бункерный вибродозатор для кормов / И.Я.Федоренко, В.И.Земсков , С.Н.Васильев, Н.И.Капустин.-Заявлено 2.02.89, опубл. в Б.И., 1991, »27.

38. Устройство для прессования кормов / И.Я. Федорёнко,

C.А.Белокуренко. - Положит, решение ВНИИШЭ по заявке * 4670466 с приоритетом от 31.03,89 г.

39. Вибрационный питатель / И.Я.Федоренко, В.И.Земсков, С.Н.Васильев, В.А.Старцев. - Положит, решение ВНИИГПЭ по заявке » 4785843 с приоритетом от 23.01.90 г.

40. Устройство для отжима сока из плодовоягодного сырья / И.Я.Федоренко, В.А.Старцев. - Положит, решение ВНИИГПЭ по заявке » 4877615 с приоритете»! от 29.10.90 г.

41Вибрационный пресс-гранулятор / И.Я.Федоренко, С.А.Белокуренко. - Положит, решение ВНИИШЭ по заявке » 4802058 с приоритетом от 10.03.90 г.

42. Комбикормовый агрёгат / И.Я.Федоренко, С.Н.Васильев, В.И.Земсков, Л.И.Леонтьев. - Положит, решение ВНИИШЭ по заявке » 4916025 с приоритетом от 28.01.91 г.

Подписано к nevort/ Зо. (0.92 рогмаг 60*9Р. </f$ Тираж ЮО Заказ s581 vrjy.