автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование конструктивно-кинематических параметров многокомпонентного вибродозатора сыпучих кормов

ТАЙСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Ш. И.И.ПОЛЗУГОВА-

На правах рукописи

Васильев Сергей Николаевич

УДК 631.363.2 636,085.6

БОСКОВАШЕ КОНСТРУКТИВНО-ШВЛАТШВЗШ; ПАРАМЕТРОВ ' НОГОШШОНШТЮГО ВИЕР0Д03АТ0РА СЫПУЧИХ КОРМОВ " .

5.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 1992

Работа выполнена на кафедре механизации животноводства Алтайского государственного аграрного университета

Научный руководитель - член-корреспондент АШ Р5, доктор

технических наук, профессор В. И. Земсков

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

И.Я. Федорежо

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Д.В. Гячев;

кандидат технически наук, ст. науч. сотрудник И.К. Иетрягии

Ведущее предприятие - Опытное проектно-конструкторско-техно-

логическое бюро Сибирского научно-исследовательского п лроектно-техно-логаческого института ¡швотнородотва (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 2 марта 1993 г. в_часов

на заседании специализированного совета К 064.29.02 а Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползуновэ по адресу: 656099, г.Барнаул, проспект Ленина, 46. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_" __ 1993 г.

Учений секретарь'' специализированного совета кандидат технических наук,

доцент • О^х Я.Л.Озчпшико-;

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА' РАБОТЫ

Актуальность темы. Большую рать в создании прочной кормовой 5азы для животноводства играют концентрированные корма.

В технологии выработки комбикормов одним из вакнейших звеньев ¡вляется процесс дозирования, к которого предъявляются особые гребовашя. Неточность дозирования компонентов сникает кормовую и биологическую ценность комбикормов, избыток дорогостоящих компоне-1тов приводит к удорожанию продукции и нарушению баланса питательны веществ.

Используемые в условиях кормоцехов хозяйств различные дози->угацие сиотеш имеют целый ряд существенных недостатков, выражении высокой металле- и энергоемкостью, сложностью привода рабочих органов, ступенчатостью изменения подачи, сводосбразованием в бун-:ере и прерывистостью потока. Отсутствие компактного, надежного в вботе, простого в обслуживании многокомпонентного блока дозирована является одной из основных причин, сдерживающих производство шбикормэв непосредственно в хозяйствах из собственного зернового ырья и промышленных добавок. В связи с этим возникла острая необ-одимость в разработке многокомпонентного дозатора сыпучих кормов, твечакхцего в полной море зоотехнически« и технологическим требо-аниям современного производства козловых смесей.

Цель исследования. Повышение эффективности процесса дозирова-ия сыпучих кормов путем оптимизации конструктивно-кинематических араметров многокомпонентного вибродозатора.

Объект исследования. Рабочий процесс доз1фования сыпучих ком-эненгов кормосмесей многокомпонентным вибродозатором.

Научная новизна. Обоснован механизм достижения одинакового ди-эмического состояния, наиболее выгодного для процесса объемного эзирования различных сыпучи коршв на одном рабочем органе. Поучены зависимости для расчета управляющих параметров процесса. • зучено влияние вибрации на динамическое состояние сыпучих кормов их истечение из кольцевого зазора. Получеш зависимости для од-здаления условий устойчивого функционирования побудительной сис-змл вибромашины по известным ее геометрическим параметрам. ОСос-зван профиль конического вибродщзда, обеспечивающий движение кз-¡риала по всей дане образующей слоем'одинаковой толщины. На ос->ве теории размерностей установлены фзкторы, оказывающие наиболь-;е влияние на подачу и точность дозирования', оптимизированы кои-■руктивные и кинематические параметра .многокомпонентного вдбродо-1тора.

Практическая ценность. На основе теоретических и экспериме тальных исследований разработала методика инженерного расчета и конструктивная схема многокомпонентного влбродозатора сыпучих к найдены рациональные режимы его работы, обеспечивающие равномер ность выхода компонентов в пределах зоотехнических требований и снижение прямых эксплуатационных затрат до 23% в сравнении с бл ком дотирования установки КА-4.

Научная работа выполнена согласно координационному плану Ы СССР ло проблеме OCX. 102 и плану научно-исследовательских рабо Алтайского СХЛ "Совершенствование технологических линий кормоце хов", » гос. per. Ol.86.0047819.

Реализация результатов исследований. Техническая документа ция и результаты исследований примяты к внедрению Агропромсоюзо Алтайского края,. Алтайским научно-исследовательским проектно-те нологическим институтом животноводства, студенческим конструкто . ким проектно-сметным бюро Алтайского ГАУ, малым научно-производ венным предприятием "Агросервис" Челябинского ГАУ.

Апробация работа. Основные положения диссертации былиедоло и одобрены на научно-технических конференциях Алтайского СХИ (г рнаул, 1988...1992гг.), Челябинского ордена Трудового Красного' Знамени института механизации и электрификации сельского хозяйс ва (г.Челябинск, 1988...1991гг.), во Всеросийском научно-ксслед вательскоы институте механизации животноводства (г.Подольск, 19' в ШКГБ СябНИПШа (г.Новосибирск, 1992г.).

Публикации. По основным результатам исследований опублпкс; но пять печатных работ, получено два авторских свидетельства и ложительное решение Госкогшзобретенпй СССР по заявке.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит к введения, пяти глав, заключения, списка использованной литерат, и приложений. Работа содержит 118 страниц основного машинописно текста, 20 таблиц, 30 рисунков, II приложений, Список литератур включает 124 наименования.

содашив работы

Введение содержит краткое обоснование актуальности теш д ссертациопной работы и вопросы, вычосигже на защиту.

. В парвой главе "Состояние вопроса задачи нсследовоикй" п веден анализ созрогдашых способов дозировзшш сыпучих ;итеркалс; которой показывает, что объежью дозаторы непрерывного действия создашво на iac основе бяоеп шогокюяшенгяого доззроваяяя та.

;зствешше недостатки, выраженные: больной метаяло и энергогостью, сложностью привода рабочих органов, ступенчатостью генеяия подачи, сводообразованием в бункера и прерывистостью •ока.

Вопросам дозирования сыпучих материалов посвящены работы [.Видинеева, Г.А.Рогинского, Р.Л.Зенкова ж др.'

Исследования влияния механических воздействий на структурно-:зняческие свойства материалов (работы Н.Б.Урьева, И.Ф.Гонча-та, С.С.Забродского, Н.В.Михайлова и др.) свидетельствуют ■фиктивности использования вибрации при массообменных процес-:. Изучением процесса вибрационного дозирования занимались |.Спиваковский, Б.С.Модестов, П.И.Леонтьев, В.А.Плачкова, В.П. ипенко, В.П.Клименко, В.И.Лобанов и др. В результате исследо-лй разработаны перспективные схемы питателей и вибродоэаторов, кщих лучше качественные показатели в сравнении о серийными инами. Доказано, что применение вибрации позволяет'повысить-учесть и однородность потока материала, уменьшить сводообра-аше в бункере, снизить энергоемкость'процесса. Однако процесс вибродозирования сыпучих компонентов кормос-ей изучен недостаточно, а процесс вибродозирования нескольких понентов одним рабочим органом не рассматривался вообще. В зи с острой потребностью в компактном, простом в устройстве здеином в работе блоке многокомпонентного дозирования и перс-тивностью использования вибрации возникла необходимость в работке новой конструкции многокомпонентного дозатора, отве-щего зоотехническим и технологическим требованиям современно-производства кормовнх смесей.

В результате анализа состояния вопроса определена цель ис-дования и поставлены следующие зчдачи: "

1. Определить условия достижеш:я одинакового динамического гоянии различных сыпучих кормов при их дозировании одним ра- . им органом.,

2. Определить конструктивно-кинематические параметры рабочих знов многокомпонентного вибродозатора на основе исследований взаимодействия с материалом. .

3. Разработать методику расчета многокомпонентного вибродо-эрз, провести испытания опытного образна и дать его техюжо-юмическую оценку., ...

Во второй глазе 'Теоретические исследоваюя-многокомпонент-э зибродозэтсра сыпучих кормов" изложены теоретически сснсви

работы предложенной конструкции.

Для определения параметров механических воздействий на сь чие материалы с целью достижения их максимальной однородности текучести, уравнение процесса вкбросбрабогки било записано в де

. ФкшЛаддМ. ц)

где О.,О) - амплитуда и круговая частота гармонических колоба начальная высота слоя засыпки; - диаметр или кокой-т другой характерный размер рабочего органа вибромашины; э фективная кинематическая вязкость слоя; ^ - ускореш:е свобс го падеим.

, Из факторов (I) на основе теории подобия и размерностей составлены три их безразмерные комбинации, которые и явились равлящими параметрами динамического состояния сыпучей среди.

На основе управляющих параметров (2) бшш получены завлси ти дам определения параметров механических воздействий (амили к частота колебаний), необходимых дда достижения желаемого эф га виброобработки сыпучих кормов

где £ - коэффициент перегрузки, соответствующий требуемому д мическоцу состоянию сыпучего материала; ¿> - вибрационный ана. числа Рейнольдса.

На основе предварительно проведенных опытов и существую«;! представлений о динамическом поведении сыпучей среды при вибр цшх нами установлено, что наиболее благоприятным условием до реванш является псевдоолшженное состояние сыпучих корков или начальная стадии их впбр'окнпенля ÍZ>Z", ¿><э * ), хара*.-: риоущиеся наибольшей текучестью и однородностью. В да., л сл, чае предотзвляет собой коэффициент перегрузки при переходе среда от уплотнения к псевдоояикенмо, а 3**- от псевдооки;кеши виброкипеиию. Значения параметров 3* ,2** и для сыпучих К1 мои требуется определить экснеримеитальнс.

Основываясь на том, что количество переданной материалу э; гий определяется еще к шгоцадью вибрирующей поверхности.

та выдвинута гипотеза о том, что одинакового эффекта виброобра-этки различных сыпучих кормов (их одинакового динамического сос-мния при одних режимах вибрации) возможно достичь вариацией ак-ганой вибрационной поверхности побудительной системы, определяема параметром , составляющая которой рассчитывается как ■

се - высота слоя засыпки и эффективная кинематическая вяз-

>сть I -го материала.

Применительно к рассматриваемой схеме многокомпонентного виб-дозатора Ри- высота кольцевого слоя, <£>(. - ивг установки лекаж-побудителей в кольцевом зазора для г -го компонента.

Проведенное "обоснование возможности достижения одинакового фекта виброобработки различных сыпучих кормов на одном рабочем «тане позволило наметить конструктивную схему многокомпонентного .бродо затора, отличительной особенностей которой является то* ■о дозируемые материалы находятся в обособленных отсеках, объеденных одним рабочим органом и проходят три зоны: зону свобод-го истечения,' зону виброобработки, зону формирования и вывода тока (рис. I).

Так как за определяющие колебания приняты горизонтальные, то ло определено условие,при котором побудительная система дозато-совершает лишь крутильные колебания вокруг оси симметрии. Это зволило отнести ее к системам с одной степенью свободы, а ура-ение колебаний несущего тела записать как

ЗТ * С" Т = ФовИпиЧ-ГиГи, (5)

е 3 - суммарный момент инерции несущего тела и приведенного мента корт; фд- вынужденная сила вибровозбудителя; б - Рас_ аяяие между осевыми линиями дозогора и ротора вибровозбудителя; С * - модуль равнодействующей сил сухого трения от всех частиц рма, соприкасающихся в данный ыоиент с поверхностью; - - пле-действия силы сопротивления р* , изгибная жесткость

хвесок. . • .

В результате решения-уравнения (5) были,получены формулы 1 расчета амплитуда и фазы колебаний

чр Ф.ё&гп£

<5 = агссобГ4.Г. п,.

[ Ж Фо е ч>.

II 10

■4=

'Т

ГУ

е 1

-А ■ 1 cd-;

Чч

Рис.1. Схема многокомпонентного вибродозатора:

I - зона свободного истечения; II - зона виброобрабо1 III - зона форшрования и вывода потека; 1-бункер; 2-переборки; 3-побудительный конус; 4-подвески; 5-н@' сущая плита; 6-кольцевая обечайка; 7-внбродаще; 8-регулировочше заслонки; 9-зпбровозбудлтель; 10-лопатки-побудители; П-козирыси-отраютели

е Ш, - собственная частота колебаний тела; вЯ - число Стру- f ля; В(/?)- функция эллиптического интеграла с модулем .

Уравнение (6) позволяет обосновать параметры вибромашины, обе-ечиваицие требуемую амплитуду колебаний, а выражение (7) дает ловие устойчивого существования колебаний несущего тела.

Исследуя зону виброобработки и зону формирования потока мате-ала, било установлено, что они представляют собой системы с виб-ционным преобразованием сил сухого трения в вязкое, и сделан ывод: чтобы избежать запирания сухим трением в дозаторе, побу-телышй конус должен иметь такой угол наклона образу щей , обы $ ( $ - коэффициент внешнего трения материала о

верхность). Вибродншце та формирует и выводит поток материала и и остановке вибровозбудителя, выполняет роль затвора, поэтому я него должно выполняться условие .

В тфе время грузонесущий орган (виброднище) должен исключать руяшвание материала в зоне выпускного патрубка, приводящее к кошгению и обрушиванию массы. Было определено, что выполнение их требований возможно в случае движения материала по всей кне вибродаица слоем одинаковой толщины, т.е. должно выполня-ся условие

= . (8)

е Хп - текущее значение радиуса виброднища, V«. - скорость ияения материала в некотором сечении, С - толщина слоя ма-рпала на виброднище.

и принятом расположении плоских упругих подвесок и маятниковом еплении вибровозбудителя рабочие органы дозатора (в том числе вибродншце) совершают крутильные колебания вокруг своей оси си-етрии. Движенио корма по вибродниду, в первом приближении, мож-отовдествить с движением частик1! по плоскости, совершающей лебания в направлении,перпендикулярном движению-частицы. Рас-отрим силы, действующие на частицу сыпучего корма при движении по криволинейной образующей виброднщца (рис.2). На чертеае не казана переносная сила инерции, поскольку ее направление пер-ндикулярно плоскости чертеяа.

Дифференциальные уравнения движения частицы в проекциях на и 2Г,ГС,,Й имеют вид:

" тг -- тдИпЛ - ;

• тп--тдсоб1 - А/; (9)

т* -- тГах шгбШ V«),'

где ГЦ- масса частицы корма, N - сила нормального давления, $ - коэффициент трения частицы о виброднище, I* - угол между касательной к образующей виброднища в месте наховдения частиць X - текущее значение радиуса виброднищэ, совпадающего с распс ложением частицы, ^а - амплитудное значение угла поворота вис

днища, Уу,Уи - текущее значение скорости частицы по осям. «

ВидА

2 Я та«

п9

Рис,2. Схема сил, действующих на элементарную частицу при еа движении по обрезушей виброднища . Дифференциальные уравнения (9) являются нелинейными, поэта их решение возможно только на основе приближенного метода - ме тода усреднения, который дзет следующие выражения

тЬ>-тГахичтин-лги*, : 1Щ

где конотвнти усреднения; - радаре кривизны виброд-

нища. От деления первого уравнения системы (10) на второе, и с учетом допущений о малости изменения параметров Уу к р* >

записать

(И)

где - полный нормальный эллиптический итеграл 1-го рода с

модален ТсХы/КМ^Х^)*'.

Дяя наховдения аналитического выражения образующей г-т.брод;, • ща в декартовых координатах X - У, подставим в уравнение соотнс шейке

Лонный интеграл в элементарных и табулированных функциях не вычисляется, поэтому подынтегральная функцкя бхиа аппроксиисиров на выражением

нт

[(1%/х№>(?йш)2) Л ыл х'п.

Било найдено, что при А ш 0,834 и К = 0,5 погрешность аппроксимации не превышает 1%.

С учетом того, что материал должен двигаться слоем одинаковой толщины, т.е. УЛп:К-С0Из£ , в УН»К/Х« ** аппроксимирующих коэффициентов

Посла подстановки этого выражения в интеграл (12) и нахождения постоянной интегрирования (исходя из начальных условий Г-0, Ху*о = Птт , где - радиус выпускного от-

верстия виброднвда), получили

'Ых/Чтм, (13)

Это выражение и является искомым уравнением образующей виб-родюпца, которое определяет движение материала слоен постоянной голдинн. Оно может* использоваться для обоснования профиля вибро-гоища, т.к. связывает геометрические, кинематические параметры цозэторз и физико-механические свойства материала. Параметр "К" забирается в ней, исходя из требуемой производигелвности.

К=*}/23ГСр.

с-де Ц - требуемая производительность, р - плотность дозируемого материала.

Исходя из особенностей предложенной конструкции вмбродозато-за,было установлено, что подоча каадого компонента должна опре- , кляться зоной III, т.е. виброднищем. Этот вариант (при 0а>0« ) п:балее целесообразен, так как при этом исходный материал нахо-1ится на заходкой часта вибродшпда в псевдоохияенном состоянии I испытывает постоянный подпор. В то яе'времз движение потока .этериала по виброднгаду намного меньпе скорости свободного истечения из зззора (зоны II), что позволяет снизить чувствитель-юсть к попаданию крупных включений и увеличить время на вибро-збработ.чу материала в зоне II.

Исходя из конструктивных особенностей « условий работы виб-юдозаторз,бмо определено, что подача каядого дозируемого ком-ганентз ( Ос) расчитывается по форлуло

(14)

'Де п ~ количество обособленных отсеков, (?, - рядпус установки

регулировочных заслонок.

Регулировка подачи каждого компонента определяется изменение! параметра „С" (толщина слоя материала в заходной части виброднища) величина которого определяется степенью открытия регулировочных заслонок (в каждом отсеке независимо друг от друга).

В третьей главе "Программа и методика экспериментальных, исследований" ставилась задача разработки программ и методик, обеспечивающих проведение экспериментальных исследований с минимальными затратами времени; выбор зависимых переменных, подлекащих оптимизации; выбор качественных и количественных уровней исследуемых факторов.

Для решения поставленных задач была разработана и изготовлена экспериментальная установка для многокомпонентного дозирована сыпучих кормов, включающая четырехкомпонентный вибродозатор, пробоотборник карусельного типа к измерительную аппаратуру.

Многокомпонентный вибродозатор (смотри рис.1) состоит из бункера I, разделенного переборками 2 на отсеки, к основанию которого прикреплены фартуки-уплотнители, к бункеру при помощи упругих подвесок 4 крепится несущая плита 5 с побудительным конусом 3, кольцевой обечайкой 6, вибродшсде 7 с регулировочным;! заслонками 8 и вибровозбудитель 9. Поверхности побудительного конуса и кольцевой обечайки имеют лопатки-побудители материала 10, причем в последнем случае шаг их установки может меняться. Привод вала , вибровозбудителя осуществляется от электродвигателя постоянного тока через эластичную муфту.

Радиальное расположение подвесок 4, их достаточная длина и маятниковое крепление вибровозбудителя позволяли создавать лишь крутильные колебания рабочих органов относительно центра симметрии дозатора. Образующие стенки побудительного конуса 3 имеют возможность изменять угол наклона, что позволило менять сечение "Р" до полного его перекрытия. С целью определения влияния высоты столба материала на технологический процесс в полости кавдого отсека установлены козырьки-отражатели II, которые имели возможность перемещаться по высоте бункора.

Технологический процесс протекал следующим образом, Отсеки бункера заполнялись различными сыпучими кормами. О помощью вибро возбудителя колебания сообщались несущей плите с закрепленными в ней рабочими органами. ¡Материал из зоны I, образованной стенками бункера I, переборками 2 и козырьками-отражателями II, свободно истекал в зону II, образованную стенками побудительного конуса 3 и кольцевой обечайкой 5. В зоне II под действием вибрации по-

будите шюй системы материал приобретал новые реологические свойства и в таком состоянии истекал на вибродншце ?, которое формировало заданный регулировочными заслонками поток и выводило его наружу. При отключении вибровозбудителя виброднице выполняло функцию затвора, предотвращающего самопроизвольное истечение материала из бункера. Подача каждого отсека имела независимую регулировку и осуществлялась перемещением зэслонок 8 относительно зиброднгаца (независимо в каадом отсеке).

Карусельный пробоотборник давал возможность за один замер от-5ирать двадцать проб, прием экспозиция отбора пробы равнялась • 5дной секунде ( ¿I = I с).

Измерительная часть лабораторной установки включала цифровой гмпервольтмотр В-7-35, осциллограф Н.044.1, виброграф BP-IA, ;тробоскопический тахометр 0R3STROB - 237I/B, весы ВЛТК-500.М.

На основе анализа научно-технической литературы было выявле-ю, что основное влияние на параметры процесса внбродозирования югут оказывать факторы трех групп: физихо-механкческие свойства гаходных материалов, геометрические и кинематические параметры >эбочих органов дозатора. Ими оказались: $ - коэффициент внеш-_ iero трения сыпучих кормов; {> - динамическая вязкость, d - приеденный диаметр частиц корм; J) - плотность дозируемого материла; Диаметр кольцевой обечайки; tgA- начальный угол сбра->ущей влброднищэ; С - толщина слоя материала на виброднице; fi - высота кольцевого слоя; Р - ширина кольцевого слоя; eD- ра-стояние меэду лопаткаш-побудителя в кольцевом слое; си - часто-а вынувденных колебаний рабочих органов; а - амплитуда коле-аний; ^ - ускорение свободного падения.

В качестве параметров оптимизации процесса приняты подача озатсра (Q ) и неравномерность дозирования ( ), оцениваемая озффпциентом вариации. Эти параметры являются функциями приве-енных факторов

Q = Ф(а.ы, 1 ip, (U ДР.Я. ЩкЦ);

Используя теории подобия и размерностей,можно прийти к дети основным критериям подобия, как доя примера показано ниже

Q-Щ/аык- dfP-.Ш', H/afím,-. C/2Rn¡» ;

g/atü2; Ый; ZR

то» /а),

где )* - кинематическая вязкость материала.

Так как и после группирования первичных факторов в критерии подобия число последит остается значительным, а проведение отсеивающего эксперимента, базирущегося на линейных зависимостях, не отражает истинной картины изучаемого процесса, то было принято ранение провести итерационный эксперимент, позволяющий в каждом шаге оптимизировать отдельные факторы, либо определить область их влияния. Этапы движения такого эксперимента были следующими:

- определение динамического состояния кормов под действием вибрг дай;

- определение влияния вибрацш на истечение сыпучих кормов из з; зора с использованием ортогонального плана второго порядка;

- определение толщины слоя материала, движущегося по вибрируюце] криволинейной поверхности;

- определение удерживающих способностей вибродаища в статически: условиях;

- оптимизация параметров процесса вибродозирования (0 , при проведении эскперимента по плану типа В4.

Также была составлена методика оценки качества работы многокомпонентного вибродозатора при одновременном выпуске различных кормов (оценка связности дозирования компонентов).

Для определения влияния вибрации на динамическое состояние сыпучих кормов и их аффективной кинематической вязкости изготавливались специальные лабораторные установки.

При проведении экспериментальных исследований использовали наиболее распространенные сыпучие корда: пшеницу, овес, ячмень, дерть, травяную муку, соль, порошковый мел.

В четвертой главе "Анализ результатов лабораторных исследований" приводятся результаты экспериментов, дающие качественную и количественную оцежу влияния вибрации на динамическое состояние сыпучих кормов и их истечение из кольцевого зазора, результаты обработки замеров толщины слоя материала, движущегося по криволинейной поверхности воронкообразного виброднища, проведен анализ математических моделей, отражающих влияние факторов процесса на параметры оптимизации.

Полученные значения коэффициентов перегрузки, соответствуют переходу материалов от уплотнения к пс'евдоожижению "¿* и от псев дооашженпя к вкброкипению построенные на их основе зависимости е-= ф(¿/Ю) , , Ъ *-. ) , как для примера показано на рисунке 3, позволяют заключить:

г"

15

и

9 6

ь о,¿г о,4 о,б о,8 Ш Рис. 3. Зависимости коэффициента перегрузки при переходе сродн от псевдсоякяоная к виброкипешпо от . горизонтальные колебания

- динамическое состояние снпучпх кормов всецело определяется параметрами вибрации (а ,ш ) в сочетании с физпот-механичееки-ми свойствами этих материалов I) и конструктивными размерами рабочего объемч побудительной системы (8 , С));

- с позиции достижения требуемого д;ша;.;;гческого состояния среды при меньших значениях £ горизонтальные колебания предпочтительнее, неяелд вертикальные;

- параметры 2**, ¿* существенно зависят от параметра ^/'О, что дает дополнительные возможности управления динамическим состоянием кормов;

- все изучаемые материалы переходят в состояние псевдоожижения при 2 >4 .

Обработка результатов эксперимента по оценке влияния вибрации на истечение кормов из кольцевого зазора позволила получить статистически значимые уравнения регрессии, .определяющие коэффициент изменения весового расхода В = ()ст как функцию факторов ои)*/д. и Р/с/. При расчете пропускной способности кольцевого зазора при вибрациях в диапазоне 4 < £ < 8 значения коэффициента 3 следует принимать:

- сыпучие (несвязные) при РЦ =2 + 4, ,В - 1,1 + 1,2; Р/а = 4+ 3 - 0,00 * 0,9о;йУ>6, В - 0,Я5 + I;

- плсхссшучне (свяснае), 3-1,1+1,3.

lia основе результатов эксперимента по определению толщины п< тока материала, движущегося по криволинейной поверхности виброда ща, были.получены профиллограикы верхних границ слоя для разлют рабочих профилей. Анализ профшшограмм позволил заметить, что i выполнении соответствующих требований возможно достижение услов! движения сыпучих кормов по всей дайне криволинейной образующей виброднища слоем одинаковой толщины. Такой профиль позволяет исключить сгруживание материала при сохранении им максимальных уд< рживапцих способностей.

Б результате статистической обработки основных эксперимент получены адекватные уравнения регрессии для подачи и неравномерности дозирования различных кормов, как ниже, в качестве примере показаны для дерти:

= 60,49+21,55X^26,75X3+20,OBX4-4,55xf+8,SOXIX3 +

+ 8,25X^-8,29X1 +12,01X^+5,05XgX4; i = 3,2a-0,59XI+0,34X2-0,43X3+0,2ai^-0,I9XIX2 -

- 0,18X^3-0,14X2X340,57X^+0,ш| где Qt ) - параметры оптимизации (подача и неравномерность дози-роваши). Х<~ ; хг~Н/2flma,; Xj~lgJ./f: Х4~- CJ2Rmat.

По построенным на их основе поверхностям отклика, как для njç мера показано на рис.4 проведен анализ влияния ввделенных фактор на параметры оптимизации, а-использование "диссоцкативно-шаговох метода обработки уравнений регрессии позволило обосновать оптима льные зоны работы вибродозагора. После решения компромиссной зад чи, в основу которой бш положен метод главного критерия, опреде лено, что лучшими из всех значений факторов оказались à<J/y - 5, H/2/f«.« = 1.22; Ц1Ц = 0,52 (фактор C/2R так № .ОПТИМИЗИруе ся, поскольку подлежит изменению).

Энергоемкость же процесса вибрационного дозирования определи ется, в основном, затратами на холостой ход, затраты мощности на виброобработку материала составляют около 20% от £Д/ .

Эксперимент по оценке качества работы многокомпонентного внб родозатора при одновременном выпуске нескольких компонентов подтвердил выдвинутое положение об отсутствии влияния одних компонентов на истечение других. .

Л пятой гла-no "Производственные испытания и экономическая .оценка многокомпонентного вибродозатора" разработана методика ин-хенерного расчета многокомпонентного вибродозоторо сыпучих кормо; и программа ее решения на ЭШ, которая представлена в дассертзци:

Рис.4. Поверхность отклика, характеризующая изменение коэ<{ь фициента вариации подачи зерновой дерти (Х,=Х.=0)

г::с.5. Зависимости изменения подачи (0) и неравномерности дозирозашя (-) ) секцией четирохиог.тонентного вибродозатора от величины открыт1 я желонки (С ): 1-пше-нкцо ( *); 2-ячмень ('); 3-свес ( «); 4-дорть )

«

Исходными данными в ней являются: производительность дозатора ( 2 С| количество одновременно дозируемых компонентов ( п. ), их процентное содержание (0,,04...0П) и усредненные значения параметров г,¿.У Затем определяется класс многокомпонентного дозатора и рассчитываются: ускорение побудительной системы { } ), частота колебаний (и) ), высота кольцевой обечайки ( & ), шаг установки лопаток-побудителей по отсекам ( ), ширина кольцевого зазора ( Р ), высота установки козырьков-отражателей (И ), параметры побудательного конуса, упругих подвесок, диаметр и профиль виброднища, мощность расходуемая на технологический процесс.

Испытания производственного образца многокомпонентного вибродозатора подтвердили результаты лабораторных исследоважй и правильность разработанных методик.

Отдельные результаты испытаний приведены на рис.5.

Удельная энергоемкость процесса дозирования производственного образца составляет 0,05 - 0,25 кВт ч/т в зависимости от подачи.

Экономический эффект на тонну отдозированного материала (в ценах 1991г.) составляет 3,17 рубля.

ОБЩИЕ ВЫЗОДЫ

1. Анализ известных способов дозирования и существующих объемных дозаторов показал, что вибрационные дозаторы по сравнению с другими типами имеют меньшую энергоемкость и металлоемкость, ! характеризуются высоким качеством дозирования. Эффективность их применения в различных областях народного хозяйства (химической, строительной, пищевой) доказана теоретически и практически, однако в сельском хозяйстве вибрационные дозаторы не наши широкого применения ввиду малоизученное™ процесса и отсутствия методики расчета их основных параметров.

2. Исследования показали, что объемное дозирование сыпучих кормов целесообразно проводить в режиме их псевдоожижения или начальной стадии виброкипения, причем такое динамическое состояние достигается приложением внешних механических колебаний с коэффициентом перегрузки г=аи//4}>4 . Одинаковый эффект виброобработки различных сыпучих кормов на одном рабочем органе (одинаковое их динамическое состояние) достигается за счет подбора для каждого материала параметра , составляющие которого следует рассчитывать по зависимости (4). При£-сон44 , что характерно для определенной конструкции дозатора, одинаковый эффект виброобработки достигается изменением шага установки лодаток-побудителей (© ).

Из анализа движения материала по поверхности виброднища получена зависимость для расчета его профиля (13), который выполняет функцию затвора в статистических условиях, а при вибрациях формирует и выводит поток материала слоемм одинаковой толщины, что способствует повыпешда точносси дозирования. Нэ основе проведенных исследований рекомендуются следующие параметры многокомпонентного вибродозатора, отвечавшего технологическим и зоотехническим требованиям:

- частота колебаний побудительной системы (при амплитуде1 колебаний О. = 1,2:.и), должна быть и) = 210 с-1;

- пат установки лопаток побудителей в кольцевом зазоре должен !ыть дчя грубодксперсянх материалов (тненшэ, ячмень, овес)

дисперсных (дерть,'соль) ©=$/0,8; высоко-:;юиерсных (мол) О=г&/0,2; отнопе.чие высоты установки нозырьков-отрэкателей над побуди-елыюй системой к диаметру основания побудительного конуса Н/Я3 = 0.78;

отношение тангенса ээхолного угла образуидай виброднкща к зэффицтгенту внешнего грен::л \птср::лля - $ = 0,-12; отношение иириш кольцевого зпзорз к приведенному диаметру ¡реп дозируемого материала Р/с£ > 5.

щ проектировании кпогокогаонентного вибродозатора рекокенду-ся использовать разработанную программу расчета его основных рамзтров, основанную на полученных рассчетных формулах и ре-льтатах экспериментов.

зрзботапный гдюгокомпонеитннй вибродозатор сыпучи кормов .с. .4 1654212 СССР, 5А 01 К 5/00 и а.с. 16 17гСС-^ СССР, 5В л 88/66) позватяет но порядок снизить энергоемкость процесса ифованпя и металлоемкость конструкции в сравнении с блоком г.рованил малогабаритной комбикормовой установки КА.-4. "'.ото прямых эксплуатационных затрат составляет 22$, а уде-ж капитальных вложений - 88,1. Экономический эффект на тон-отдозированного материала (в цеппх 2991г.) составляет 3,17 тя.

ОСПСЗЫЗ ШШШШ' ДИССЕРТАЦИИ ОПУЕШКСВАШ В аютак РАБОТАХ: .'<!е?од:гкп выбора оптимальной схемы вибрационного дозатора '/Мохангзгнул технологических процессов в животноводстве:Сб. ./Алт. с.-г. пн-т, - Барнаул, 1989.-С.47-53.

2. A.c. 1664212 СССР, 5A 01 К 5/00. Бункерный вибродозчтор . кормов/ И.Я.Федорешю, В.И.Земсков, С.Н.Васильев, Н.И.Капустин.-Jé 4563156/15; заявлено 02.02.89. Опубл. 23.07.91. Бш. К 27// О крытия. Изобретения.- 1991.- № 27.-С.16.

3. Совершенствование технологических линий кормоцехов /кита кий с.-х. ик-т,-Барнаул, 1990.-45с.-Дел. в ВНТИЦентре инв. № 02 009029 (соавторы Земсков В.И., Сергеев В.Д. и др.)

4. Динашка вибрационного дозатора сыпучих кормов// Механиэ технологических процессов в кивотноводстве:сб.науч.тр./Алт. с.-ин-т,-Барнаул, I99I.-C.23-33 (соавтор Федоренко И.Я.)

5. A.c. Г720944 СССР, 5В 65Д 88/66 Вибрационный питатель/ \ Федоренко, В.И.Земсков, С.Н.Васильев, В.А.Старцев.- 13 4785843/j заявлено 23.01.90. Опубл. 23.03.92. Бш. ft П//Открытия, Кзобр« тения.-1992.- № II.-o.66.

6. Результаты испытаний многокомпонентного дозатора сыпучи: мов// Совершенствование механизации производственных процессов животноводстве: сб.науч.тр./ЧШЭСХ. Челябинск, 1990. С.79-82 (< торы Федоренко И.Я., Земсков В.И.).

7. Многокомпонентный дозатор: Иаформ.листок № 71-92. ЦНТИ, Барнаул,-1992.-2с (соавшоры И.Я.Федоренко, В.И.Земсков).

8. Положительное решение Тоскомизобретений СССР по заявке íi 4916025/15 (008630) от 28.01.91. Комбикормовый агрегат, (coa И.Я.Федоренко, В.И.Земсков, Н.И.Леонтьев).

Подписано в печать 12.01.93 г. X л.л. Заказ 6. Тирах 100 экз.

Бесплатно.

Отпечатано на ротапринте АГГУ. Барнаул 1993.