автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и режимов работы смесителя с эластичным рабочим органом для приготовления сыпучих кормовых смесей

На правах рукописи

а

СЛЛА^ С

ОСТАНИН КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СМЕСИТЕЛЯ С ЭЛАСТИЧНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫПУЧИХ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

2 6 СЕН 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005533547

Зерноград - 2013

005533547

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГБОУ ВПО АЧГАА)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Суханова Майя Викторовна

Официальные оппоненты: Черноволов Василий Александрович

доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО АЧГАА, профессор кафедры)

Ведущая организация: ФГБУ «Северо-Кавказская МИС»

(г.Зерноград Ростовской обл.)

Защита состоится «17» октября 2013 года в 14ш часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.001.01, созданного при ФГБОУ ВПО «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия», по адресу: 347740, г. Зерноград Ростовской области, ул. Ленина, 21 (зал заседаний диссертационного совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО АЧГАА. Автореферат разослан «IЪ » лЪрЛ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

Лебедев Анатолий Тимофеевич

доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО Ставропольский ГАУ, заведующий кафедрой)

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из тенденций сельскохозяйственного производства в России является ускорение темпов развития животноводческой отрасли, как в условиях крупных товаропроизводителей, так и в фермерских хозяйствах.

Основой кормления большинства сельскохозяйственных животных являются различные кормовые смеси. Распространенные в настоящее время смесители кормов имеют ряд существенных недостатков, среди которых значительные затраты средств, энергии и труда, а также пагубное воздействие на корма рабочими органами смесителя, имеющие непосредственный контакт с компонентами смеси.

Одним из путей совершенствования технологического процесса приготовления кормовых смесей является разработка смесителей с эластичными оболочками без активных рабочих органов. Поэтому исследования, направленные на определение режимных и технологических параметров смесителя кормов с эластичными оболочками, являются актуальными и представляют научный и практический интерес.

Цель диссертационной работы - обоснование параметров и режимов работы смесителя с эластичным рабочим органом, обеспечивающих повышение качества смешивания сыпучих кормов.

Объект исследования — процесс смешивания многокомпонентных сыпучих кормов в смесителе непрерывного действия с эластичным рабочим органом.

Предмет исследования - закономерности процесса воздействия рабочего органа эластичного смесителя на компоненты смеси.

Методы исследования. При теоретических исследованиях использовались методы теоретической и прикладной механики, методы решения дифференциальных уравнений, планирования многофакторного эксперимента и регрессионного анализа. При обработке результатов исследования — методы математической статистики, теории вероятностей, линейного программирования. При обработке результатов исследований использовались стандартные программы Excel и MathCAD.

Научную новизну результатов исследований составляют:

— реализация способа получения однородных многокомпонентных сыпучих кормовых смесей в эластичном смесителе по патенту № 2345827;

— зависимости, описывающие процесс воздействия эластичной оболочки на сыпучее тело;

— параметры и режимы работы смесителя с эластичным рабочим органом, обеспечивающие интенсификацию процесса смешивания сыпучих компонентов комбикормов для птицы.

Практическую значимость имеют:

— конструкция смесителя с эластичным рабочим органом (патент № 2436622);

— кинематические параметры и режимы работы, обеспечивающие получение однородной сыпучей кормовой смеси;

— методика инженерного расчета основных параметров и режимов работы смесителя с эластичным рабочим органом.

Результаты исследования могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке смесителя для комбикормовой промышленности и в учебном процессе вузов.

На защиту выносятся:

— теоретическое обоснование влияния пульсирующих циклов напряженных состояний на формирование однородной сыпучей смеси;

— математическое описание работы смесителя и определение ускорения, возникающего при воздействии движущих сил смесителя и сил упругости эластичной оболочки на сыпучее тело;

— конструкция, параметры и режимы работы смесителя, обеспечивающие получение однородной смеси.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы в учебном процессе ФГБОУ ВПО АЧГАА и в Государственном научно-производственном кооперативе «ПЛАЗМА» при Кабардино-Балкарском агромелиоративном институте (г. Нальчик).

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях по итогам НИР ФГБОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград, 2009 - 2013 гг.); международных заочных научно-практических конференциях «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (г. Тамбов); на отборочном этапе конкурса научно-технические проекты студентов, аспирантов и молодых ученых по Программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК»), состоявшегося в ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» в рамках международной научно-практической конференции: «Проблемы и тенденции инновационного развития агропромышленного комплекса и аграрного образования России»; при участии в конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационное развитие АПК», а также в конкурсе «Лучшая инновационная разработка в агропромышленном комплексе Ростовской области». По результатам исследований опубликовано 10 статей, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК. Получен патент на изобретение •№ 2436622 «Устройство для приготовления смеси сыпучих материалов».

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 185 наименований, в том числе 18 на иностранных языках. Основное содержание работы изложено на 172 страницах компьютерного текста, включет 16 таблиц, 66 рисунков и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследований, сформулированы научная и рабочая гипотезы, дано краткое содержание работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также основные научные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о внедрении результатов исследований, апробации, публикациях, структуре и объеме работы.

В первой главе «Анализ процессов и технических средств для приготовления кормовых смесей» описана значимость процесса приготовления кормовых смесей, выполнен анализ исследований процесса смешивания и смесительного оборудования для сельскохозяйственных животных и птицы.

Исследованиями процесса смешивания и создания новых конструкций смесителей кормов занимались В.Ф. Першин, В.Ф. Хлыстунов, C.B. Евсеен-ков, А.Т. Лебедев, Ю.Т. Селиванов, А.Н. Яцунов, В.И. Вялков, A.M. Семени-хин, A.M. Бондаренко и др. ученые и научные коллективы ряда вузов и НИИ.

Изучению проблемы приготовления многокомпонентных смесей с помощью смесителей с эластичными оболочками посвящены работы М.Ю. Тар-шиса, JI.B. Королева, И.А. Зайцева, Б.А. Миронова и др.

По результатам анализа сформулирована научная гипотеза работы: «Повышение однородности смешивания может быть достигнуто путем создания знакопеременных циклов напряжений в эластичной смесительной камере».

Отечественная и мировая практика показала, что на комбикормовых заводах целесообразно производить сложные комбикорма и белково-витаминные добавки (БВД), а в межхозяйственных кормоцехах и на комбикормовых агрегатах - более простые комбикорма с использованием местного фуражного зерна и промышленных БВД. Многообразие условий хозяйствования, специфика производства продукции животноводства, птицеводства и комбикормов, потребности хозяйств в комбикормах обуславливают необходимость применения в комбикормовой промышленности высокоэффективного оборудования, обеспечивающего нужное качество перемешивания сыпучих кормов, адаптированного к условиям хозяйств.

Исследования в изучаемой области показывают, что приготовление кор-мосмесей чаще всего осуществляется на лопастных и шнековых смесителях периодического или непрерывного действия, что сопряжено с высокими

энергозатратами и налипанием частиц на поверхности рабочих органов.

Подобных недостатков лишены вибрационные смесители, однако так как масса рабочих органов вместе с массами частиц компонентов кормов составляют достаточно большую величину и при увеличении амплитуд колебаний происходит разрушение системы упругих связей. Современные вибрационные машины работают в диапазоне амплитуд перемещений от 3 мм до 10 мм и обладают рядом значительных недостатков, ограничивающих их применение в промышленности. К ним можно отнести: наличие больших колеблющихся масс, в результате чего возникают значительные динамические нагрузки, низкую надежность элементов привода рабочих органов, большую энергоемкость процесса перемешивания, малую производительность, уплотнение, а как следствие спекание смеси.

Можно предположить, что увеличение амплитуды колебаний позволит повысить интенсивность вибрационных процессов приготовления кормов. Поэтому с точки зрения ресурсосбережения, оптимальной схемой вибрационных машин, являются машины без традиционных виброактиваторов, позволяющих выполнять технологические процессы смешивания компонентов кормов с большой амплитудой колебаний. Решение проблемы следует искать в оригинальных конструкциях машин и технологиях, обеспечивающих существенную интенсификацию смешивания компонентов кормов, путем усложнения траектории их движения, увеличения амплитуд и активности движения частиц компонентов кормов не только относительно друг друга, но и о стенки рабочих органов. Такая задача может быть решена с помощью машин, с упруго-эластичными рабочими органами.

Изложенные предпосылки дали возможность сформулировать рабочую гипотезу: «Создание знакопеременных циклов напряжений может быть достигнуто за счет исполнения смесительной камеры в виде эластичной оболочки».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— выявить факторы, влияющие на процесс формирования многокомпонентной однородной кормовой смеси в эластичном смесителе;

- изучить процесс взаимодействия частиц смеси с эластичной оболочкой и влияние выявленных факторов на процесс создания однородной сыпучей кормовой смеси;

Рабочий орган (рисунок 1) выполнен в виде эластичной цилиндрической оболочки, закрепленной хомутами, совершающими возвратно-поступательное движение.

Выход

Рисунок 1 - Смеситель с упруго-эластичным рабочим органом

- выполнить экспериментальные исследования смесителя с эластичным рабочим органом;

- выполнить технико-экономическое обоснование эффективности предлагаемого технического решения.

Во второй главе «Теоретическое обоснование параметров и режимов работы эластичного смесителя для приготовления кормовых смесей» приведены теоретические предпосылки к созданню модели процесса смешения в эластичном смесителе, выполнен анализ воздействия эластичной оболочки на сыпучее тело, получена физико-математическая модель эластичного смесителя, подтверждены гипотезы о влиянии упругих сил эластичной оболочки на интенсификацию процесса создания однородной сыпучей кормовой смеси.

Теорией сыпучих сред и вопросами ее практического применения занимались ученые: Г.А. Гениев, Г.И. Глушков, А.Ю. Ишлинский, Г.К. Клейн, A.A. Кукибньш, Р.Л. Зенков, В.В. Соколовский и др.

Известно, что в процессе приготовления смесей сыпучее тело испытывает напряженное состояние под действием переменных сил, как сил гравитации, так и сил со стороны рабочих элементов конструкции смеси геля.

Выделяя элементарный объем сыпучего тела в виде призмы, высота и основание которой равны единице, можно рассматривать не силы, действующие в сыпучем теле, а их удельные величины, т.е. напряжения. В площадках, расположенных под наклоном к главным площадкам, присутствуют напряжения а и т, связанные условием предельного равновесия (отсутствия скольжения):

т < Ф (а). (1)

Для интенсификации процесса смесеобразования необходимо, чтобы максимальные касательные напряжения, действующие по наклонной площадке, удовлетворяли условию (1). Из анатиза кругов напряжений (рисунок 2) следует, что для интенсификации процесса смешивания необходимо увеличить разницу между главными напряжениями о-,' и ст' до значений а" и а", тем самым увеличивая касательное напряжение до значений, больше предельного г" > г„,.

Реализация данного условия достигается за счег предложенного нами способа приготовления смеси сыпучих материалов (патент РФ № 2345827).

Такой способ может быть осуществлен в эластичной емкости, испытывающей циклические колебания. Напряженное состояние сыпучего тела будет меняться во взаимно-перпендикулярных плоскостях, обуславливая процесс скольжения по площадкам сдвига (рисунок 2).

Сыпучее тело, находящееся в емкости, движущейся с некоторым ускорением, испытывает действие вертикального динамического напряжения. При вертикальных колебаниях, изменяющихся по циклическому закону в пределах от +а до -а, пределы колебания нормальных напряжений составят

где т

коэффициент подвижности.

т

I - исходное напряженное состояние;

II - напряженное состояние, интенсифицирующее процесс смешения

Рисунок 2 - Условие интенсификации процесса смешивания

Таким образом, при циклическом колебательном движении, можно найти нижний предел ускорения, при котором нарушается равновесие сыпучего тела, приводящее к перемещению порционных объемов смеси и смешиванию компонентов.

Рассмотрим движение сыпучего тела по жесткой (шнек, барабан и т.д.) и эластичной наклонным поверхностям.

Дифференциальные уравнения движения сыпучего тела по жесткой поверхности (рисунок 3 а) в проекциях на оси хну будут иметь вид:

где F¿,в - движущая сила, действующая со стороны вышележащих частиц смеси на нижележащие частицы; Ртр - сила трения, Ртр = / • N ; N - реакция жесткой опоры; т - масса сыпучего тела.

а х _ , т—— = гд -■ со%а + mg■ втог, Ж

0 = Ы- п^-сова,

(3)

а

о

а - жесткая поверхность, б - эластичная поверхность Рисунок 3 - Схема сил, действующих на сыпучее тело, движущееся по различным наклонным поверхностям

Дифференциальные уравнения движения сыпучего тела по эластичной наклонной поверхности имеют вид (рисунок 3 б):

d2x

m —— = Fdí - f ■ mg ■ eos a + mg ■ sin a,

% (4)

m-p-=Fy„p-mg-cosa,

где Fde - движущая сила, зависящая от кинематических параметров смесителя и массы частиц, находящихся выше рассматриваемого объема; Fynp=cl - сила упругости эластичного материала; с - коэффициент упругости, зависящий от физико-механических свойств эластичного материала смесительной камеры; X - деформация эластичного материала (прогиб), возникающая при ударном воздействии сыпучего тела на поверхность оболочки.

Использование эластичной поверхности вызывает упругие знакопеременные колебания. Под действием движущих сил смесителя и сил упругости эластичной оболочки возникают ускорения, которые являются причиной отрыва частиц смеси от поверхности смесителя и скольжения слоев смеси по поверхности смесителя.

Динамическое напряжение, определяемое по зависимости (2), действующее на единичный объем сыпучего тела, и зависит от ускорения, приобретаемого частицами сыпучего тела в эластичном рабочем органе смесителя

Fduu _ т ' адин

(5)

оин Д Д

см см

где .Рди,- сила, действующая на сыпучее тело от эластичного рабочего органа смесителя; Ат - площадь контакта сыпучего тела и эластичного рабочего органа; адш - динамическое ускорение.

Следовательно, в процессе смешивания определяющим фактором, влияющим на напряженное состояние смеси, является ускорение.

Ускорение, приобретаемое сыпучим телом в смесителе, зависит от геометрических, кинематических параметров смесителя и упругих свойств эластичной оболочки.

аа6с - асм + адш, (6)

где аабс - абсолютное ускорение сыпучего тела; аш - ускорение, возникающее при действии движущих сил смесителя; аы - динамическое ускорение от действия сил упругости эластичной оболочки. Определим составляющие абсолютного ускорения.

Эластичная оболочка может быть выполнена из гибкого материала и иметь несколько отсеков, расположенных между кольцевыми опорами, приводимыми в колебательное движение (см. рисунок 1).

За счет упругих свойств данная эластичная оболочка вытягивается и совершает колебательные движения при помощи кривошипно-шатунного механизма относительно некоторой неподвижной зоны. На рисунке 4 представлена кинематическая схема движения одного отсека такого смесителя. В нем имеется неподвижная зона, в которой поместим шарнир (точка О).

Движение смеси рассмотрим как сложное, где переносным является колебательное движение порции кормовой смеси отсеком относительно условного шарнира О, а относительным является движение порции смеси вдоль направляющей отсека смесительной камеры.

Рисунок 4—Кинематическая схема X у_ движения отсека смесительной камеры

а: ж'а:

У

При этом ускорение, действующее на смесь, определяем выражением

"ом = "e+ar +at =ае+ае +аг +ак,

где а" = a)2s --

переносное центростремительное

a'=s-S =

ускорение порции смеси;

[Ъ^

(b2 +y-.\a.-7y,-Vz. t

' А~л—^—- • Ь - переносное тангенциальное

ускорение порции смеси; - относительное ускорение

порции смеси;

ак = 2a>tVr = ^ Ул ~ Кориолисово ускорение порции смеси,

<ГК_г;+уА-аА у2,-У,2

(7)

(8)

(9)

(10)

(И)

где 2Ъ - длина отсека; 5 - расстояние от шарнира О до точки А находящейся на штоке привода его в колебательном движении; аАи УА- ускорение и скорость точки А, принадлежащей штоку; уА - перемещение точки, принадлежащей штоку; со — угловая скорость точки А относительно шарнира О; £ — угловое ускорение точки А относительно шарнира О; сое и Уг - относительные угловая скорость, скорость точки А.

Неизвестные, входящие в уравнения (8-11), определяются из уравнений движения кривошипно-шатунного механизма.

где Ке = о-ОЛ = <в-5;(а4 = 5);

" е Я £ 5 Ь2+у2л

V

Ла {ъг+у^л-2ул-У,

Л

-Ь;

а

у * Уа^А ■

' л ^у/

уА -г1 -вт2 -г-со^а^;

вт 2й),г

51П й),/ - -

- - вт2 ео,(

ал=щ-г

С05 ЙД,/ -

соя 2 ¿у,/

/2 [ г

- вт ■ I — - йт2 ац

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

где / - длина шатуна; г—радиус кривошипа; <р=со^ - угол поворота кривошипа.

Одновременно на волновое колебательное движение рабочей камеры накладывается действие упругих сил со стороны эластичных стенок смесителя.

При перемещении штоков привода в крайние положения оболочка вытягивается, удлиняясь на величину абсолютной деформации А1 и накапливая кинетическую энергию. Часть этой энергии освобождается и передается сыпучему телу, вызывая динамическое ускорение:

(21) (22)

и = Рт,~\ = т.

упр " обол дин'

"'обол 'адю 2 тсл. 2 '

где т0(юя - масса оболочки; атн - динамическое ускорение; Л/ - продольная деформация оболочки; ус.т. - скорость сыпучего тела; тс,Т_ - масса сыпучего тела.

'"обо.

м '

(23)

Отношение —^ = т является приведенной массой сыпучего тела, тогда

'"обо,

Г Г

где

А Г ЕА

io6 - длина оболочки; £j4 - жесткость оболочки.

. vi -ЕА

c-X-U

абс ~ Л!'

а:+а2

duH+2ac,-aduH-cosy

S

л!у2а + Ь2

(25)

(26) (27)

,=0,03 м -А=0,07 м —А=0,09 м

80 100 120 140 160 180 200 Частота вращения коленчатого вала, об/мин

Рисунок 5 - Зависимость результирующего ускорения от амплитуды колебаний направляющих штоков

Из формулы (27) следует, что при 5 = 0, аа6с= 0, а при 5" = + Ь2, аа6с = аА. Следовательно, ускорение аа6с зависит от положения частицы на оболочке.

Па рисунках 5 и 6 представлены зависимости результирующего ускорения от основных параметров смесителя: амплитуды (А, м) колебаний направляющих штоков и частоты вращения («, мин"') коленчатого вала.

По этим данным (рисунок 5) видно, что результирующее ускорение не имеет прямолинейной зависимости от частоты вращения коленчатого вала, но имеется отдаченная закономерность возрастания и после-

0,03 0,07 0,09 0,11 Амплитуда движения штоков, м

п=80 об/мии п-120 об/мин п-160 об/мин п=200 об/мин

, „ дующего уменьшения уско-

Рисунок 6 - Зависимость результирующего -

ускорения от частоты вращения Рения- По графикам рисунка

коленчатого вя.ття 6 результирующее ускоре-

ние практически прямолинейно зависит от амплитуды колебаний. Максимальные его значения получены при л = 120 мин что дает основание предположить, что п = 120 мин может быть одним из рациональных параметров режимов работы смесителя.

Точки крепления торцов А и В (рисунок 7 б) совершают возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. При этом отсек с порцией кормов совершает циклическое колебательное движение.

Под воздействием сил от аабс частицы различной массы, получив разные импульсы, отрываются от оболочки и перемещаются в вертикальной плоскости, обеспечивая смешивание близкое, к диффузионному. Часть частиц, прилегающих к оболочке, скользит вдоль нее. Выделено два характерных вида движения: первое скатывание и скольжение частиц смеси по стенке отсека, а второе - отрыв частиц от поверхности отсека под действием вертикальных колебаний эластичной оболочки.

В работе предложено интенсифицировать процесс смешения кормов в эластичной смесительной камере за счет создания знакопеременных циклических напряжений на торцах ее отсеков (рисунок 7а).

Вход Вберх

Рисунок 7 - Схема формирования потоков смеси при движении рабочего отсека смесителя

Таким образом, на величину ускорения наибольшее влияние оказывают следующие геометрические и кинематические параметры смесителя: соотношение длины отсека и хода штоков смесителя; амплитуда колебаний направляющих штоков; частота колебаний направляющих штоков и угол наклона смесительной установки.

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований процесса приготовления кормовых смесей в эластичном смесителе» сформулирована цель экспериментальных исследований и осуществлен выбор факторов для проведения исследований, описана конструкция используемой экспериментальной установки, даны план, методика и программа исследовательских работ.

Экспериментальная установка (рисунок 8) имела смесительную камеру 7 круглого поперечного сечения, закрепленную в хомутах 6, совершающих вертикальное возвратно-поступательное движение посредством направляющих штоков 5, соединенных с кривошипом 3, что обеспечивает колебательное движение оболочки.

Процесс создания однородной кормовой смеси заключается в следующем. Компоненты смеси из бункеров поступают в эластичный кожух смесителя и под действием силы тяжести перемещаются вдоль него, заполняя первую секцию смесительной камеры.

Анализ литературных источников, результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что на качество процесса смешивания сыпучих кормов влияет множество факторов.

Рисунок 8 - Экспериментальная установка смесителя многокомпонентных сыпучих смесей с эластичным рабочим органом

Отсеивающий эксперимент проводился по плану Плакетта-Бермана, предусматривающему проведение восьми опытов. Для этого были отобраны следующие факторы: Х\ - амплитуда колебаний смесительной камеры А, м; Х2 - частота вращения коленчатого вала п, мин Х3 — угол наклона смесительной камеры а, град; Х4 — количество отсеков смесителя, шт; Х5 - расстояние между толкателями, м.

При проведении отсеивающего эксперимента было выявлено, что увеличение количества рабочих отсеков не дает прироста производительности, и увеличения степени однородной кормовой смеси. На основании этого принимаем количество отсеков равное двум, и в дальнейшем при проведении многофакторного эксперимента их количество будет неизменно (длина одного отсека 140 мм.). По результатам отсеивающего эксперимента в качестве основных факторов, ятя данных условий, приняты: а - угол наклона смесительной камеры; А - амплитуда колебаний смесительной камеры; п - частота вращения коленчатого вала. За функцию отклика принята однородность смеси, определяемая по формуле:

При проведении экспериментальных исследований использовались компоненты комбикормов, наиболее часто применяемые в Ростовской области для кормления сельскохозяйственных животных и птицы: жмых подсолнечника 20%, горох 6,9%, пшеница 21,7%, кукуруза 28,5% и добавки 22,9%.

В экспериментах для приготовления смеси использовались дробленые пшеница, кукуруза размером 1,2 мм; горох фракцией 2,3 мм, влажность не

1 - электродвигатель;

2 - редуктор;

3 - коленчатый вал;

4 - шатун;

5 - вертикальный шток;

6 - хомут;

7 - смесительная камера;

8 - рама

М = 100-

(28)

превышала 14%. В качестве ключевого компонента использовались частицы гороха размером 2,3 мм.

Опыты проведены по плану Бокса-Бенкина. Данные в автоматическом режиме записывались в файл и обрабатывались с использованием прикладного программного обеспечения МаЛсаё.

В четвёртой главе «Результаты экспериментальных исследований процесса приготовления кормовых смесей в эластичном смесителе» приведены результаты обработки экспериментальных данных однородности получаемой смеси.

Однофакторными экспериментами определены области варьирования (рисунки 9... 11) принятых факторов.

95 о? 94

¡2 93 Й 92

I 91 § 90

| 89 К 88

<5 87 86

1 ; -

г]

\

/

/

т •

—1—

12

5

8 |

о" §

О

95 90 35 80 75

94 ♦

89 ♦

Угол наклона,0

2 4,5 7 9,5 Амплитуда, см

Рисунок 9 - Влияние угла наклона Рисунок 10 - Влияние амплитуды смесительной камеры на однородность движения хомутов на однородность смеси при п = 80 минА = 0,07 м смеси при а = 0°, п = 120 мин",

98

<5? 96

¡2 94

8 92

X 90

§ 88

§< 86

В 84

С§ 82

I | 9 7 *

2 93 ♦

89 к" 89 ♦

80 100 120 140 160

Частота вращения, мин 4

180

Рисунок 11 - Влияние частоты вращения коленчатого вала на однородность смеси при а — 0°, А = 0,07 м

Из анализа этих графиков установлены пределы варьирования факторов после проведения многофакторного эксперимента получено уравнение регрессии, адекватное на 5%-м уровне значимости (Р'асч - 1,223 < Ртабл = 3,48), описывающее влияние факторов на однородность получаемой кормовой смеси в виде уравнения второго порядка:

Г = 96,701 - 1,070Х, + 1,101 Х2-1,053 Хз-1,922 Х2 Х3 - 3,783Х,2 - 4,355 Х32. (29)

При доверительной вероятности 95% статистическая значимость коэффициентов регрессии уравнения (29) определялась по критерию Стьюдента. Все коэффициенты, представленные в модели, значимы. По критерию Фишера определена адекватность модели. Затем построены поверхности отклика (рисунок 12), на основании которых- определены рациональные параметры смесителя многокомпонентных сыпучих смесей с эластичным рабочим органом: длина отсека 2Ь = 140 мм, амплитуда колебаний смесительной камеры А = 70 мм, частота вращения коленчатого вала п = 120 минугол наклона смесительной камеры к горизонту а = 6°. При этом режиме работы однородность смеси составляет 96,85% при производительности смесителя 1,4 т/ч.

—"«»а. л* А" Анттеа.мм

Рисунок 12 - График поверхности отклика М=/(а, А) при п = 120 мин и его контурный график

Одним из важнейших факторов, влияющих на производительность смесителя, является степень заполнения сечения оболочки кормовым материалом (рисунок 13). 100

♦ А=7 см, п =120 об/мин, а =6

70 1-;-------Т РхХ^ ■ А=2 см/ п =85 об/мин, а =6

| 60 Л АА=9,5см, п =160 об/мин, а =0

X А=2 см, п =85 об/мин, а =0

0 0,2 0.4 0,6 0,8

Коэффициент заполнения

Рисунок 13 - Влияние степени заполнения оболочки смесителя исследуемым материалом на однородность получаемой кормовой смеси

Таким образом, наивысшее значение однородности смеси 96,85% достигается при коэффициенте заполнения ц/к = 0,33 при указанных выше рациональных параметрах смесителя.

Производительность эластичного смесителя составляет 1,4 т/ч. Принимая во внимание четырех разовое кормление птичника в составе 9 блоков по 24 тыс. голов, максимальное потребление комбикорма на всё поголовье за одно кормление составит 2940 кг, то есть на его приготовление потребуется 2 часа работы смесителя.

На основании полученных данных видно, что оборудования общей производительностью 1,4 т/ч достаточно, чтобы приготовить необходимое количество комбикорма за 2 часа (2 < 3 ч).

В пятой главе «Оценка экономической эффективности эластичного смесителя» дана последовательность расчета смесителя и приведена оценка экономической эффективности его использования на примере комплектации линии приготовления комбикормов для птицекомплекса. Установлено, что суммарные капиталовложения в смеситель экспериментального исполнения составят около 15000 рублей, а в серийный - 17500 рублей. Себестоимость процесса приготовления сыпучей кормовой смеси при этом снижается на 25%, энергоемкость - на 48%, материалоемкость - на 67%, а эксплуатационные затраты - на 19%. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого эластичного смесителя может составить около 86500 рублей при сроке окупаемости 0,4 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ смесителей показал, что применяемое оборудование для приготовления кормовых смесей имеет ряд недостатков.

Требуется совершенствование процесса смешивания. Одним из путей совершенствования кормосмесителя является применение эластичной оболочки в качестве рабочего органа.

2. Процесс смешивания интенсифицируется созданием пульсирующих циклов напряжений, разрушающих равновесие сыпучего тела, приводящих, к отрыву частиц от поверхности эластичной оболочки и скольжению слоев смеси, формируя однородную смесь.

3. Создана физико-математическая модель работы смесителя и определены ускорения, возникающие при воздействии движущих сил смесителя и сил упругости эластичной оболочки на сыпучее тело. Получены теоретические зависимости упругих сил от кинематических параметров и режимов работы эластичного смесителя.

4. На основании экспериментальных исследований установлено, что получение кормовой смеси, удовлетворяющей зоотехническим требованиям

лучение кормовой смеси, удовлетворяющей зоотехническим требованиям кормления, сельскохозяйственной птицы, достигается при следующих значениях: длина отсека 2Ь = 140 мм, частота вращения коленчатого вала п = 120...130 мин амплитуда колебаний А = 60. ..80 мм, угол наклона смесителя а = 3... 9°.

Наибольшие показатели однородности смеси достигаются при следующих значениях: длина отсека 2Ь = 140 мм, амплитуда колебаний отсека А = 70 мм, частота вращения коленчатого вала п = 120 мин угол наклона смесителя а = 6°. Полученные данные параметров работы смесителя, согласуются с теоретическими зависимостями, и соответствуют величине результирующего ускорения 4 м/с2. Однородность смеси в этом режиме работы составляет 96,85%. Полученные зависимости, параметры и режимы работы положены в основу и разработана методика инженерного расчета смесителя с эластичным рабочим органом.

5. Использование разработанной конструкции с эластичным рабочим органом в линии приготовления кормовых смесей в птицекомплексе обеспечивает высокую однородность получаемой смеси, соответствующую зоотехническим требованиям и обеспечивает получение годового эффекта около 86500 руб. на одну установку при сроке окупаемости 0,4 года. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Останин, К.А. Использование эластичных смесителей в процессе приготовления многокомпонентных кормовых смесей / К.А. Останин, М.В. Суханова // Сельскохозяйственные машины и технологии. - Изд-во ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, 2013. - № 2. - С. 46-48.

2. Пат. 2436622 Российская Федерация. Устройство для приготовления сыпучих материалов / Останин К.А., Суханова М.В. - № 2010125132/05; заявлено 18.06.10; опубл. 20.12.11.

- в сборниках научных трудов и научно-практических журналах:

3. Останин, К.А. Моделирование процесса смесеприготовления в эластичном смесителе: / К.А. Останин, М.В. Суханова. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд». - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-наука-Общество», 2011. — С. 130-131.

4. Останин, К.А. К обоснованию размерного ряда эластичных смесителей для сельскохозяйственного производства / К.А. Останин, М.В. Суханова // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы Международной научно-практической конференции. 4-5 марта 2010 г., г. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2010. - С. 74-76.

5. Останин, К.А. Использование торовых технологий для получения сельскохозяйственных сыпучих смесей / К А. Останин, М.В. Суханова // Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки, образования и бизнеса для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации» (2-4 февраля 2010 года ДонГАУ т. 3). - п. Персиа-новский: ДонГАУ, 2010. - С. 132-134.

6. Останин, К.А. Упругие силы эластичного смесителя, как возможность интенсификации процесса смесеприготовления / К.А. Останин, М.В. Суханова // Вестник аграрной науки Дона: межвузовский сборник научных трудов. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. - Вып. 3. - С. 30-34.

7. Останин, К.А. Теоретические предпосылки организации потоков сыпучих компонентов в эластичном смесителе / К.А. Останин, М.В. Суханова // Совершенствование технологических процессов и технических средств в АПК: сборник научных трудов. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2011.-Вып. 9.-С. 71-75.

8. Останин, К.А. Теория нечетких множеств как возможность моделирования процесса смесеприготовления / К.А. Останин, М.В. Суханова // Вестник аграрной науки Дона: межвузовский сборник научных трудов. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2011. - Вып. 9. - С. 62-65.

9. Останин, К.А. Обоснование режимов работы эластичных смесителей / К.А. Останин, М.В. Суханова // Технологии и средства повышения надежности машин в АПК: сборник научных трудов - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2011. - Вып. 7. - С. 162-172.

Ю.Останин, К.А. Теоретическое обоснование параметров и режимов работы эластичного смесителя для приготовления кормовых смесей / К.А. Останин, М.В. Суханова // Материалы Донской аграрной научно-практической конференции минсельхоза России и Россельхозакадемии (24-26 октября 2012 г. ФГБОУ ВПО АЧГАА). - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012. -С. 185-191.

П.Останин, К.А. Эластичный смеситель как средство интенсификации технологического процесса приготовления кормовых смесей / К.А. Останин, М.В. Суханова // Вестник аграрной науки Дона: межвузовский сборник научных трудов, - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012. - Вып. 3. -С. 25-28).

Подписано в печать 12.09.2013. Формат 60x84/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 353

РО и ОП ФГБОУ ВПО АЧГАА 347740, Зерноград, Ростовской области, ул. Советская, 15.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ»

ОСТАНИН КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВ-а

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СМЕСИТЕЛЯ С ЭЛАСТИЧНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫПУЧИХ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

04201363107

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Суханова М.В.

Зерноград, 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................. 5

1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ

ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ.............................................. 10

1.1 Обоснование необходимости получения однородной кормовой смеси........................................................................................... 10

1.2 Технологии приготовления комбикормов............................. 14

1.3 Влияние физико-механических свойств сыпучих компонентов

на процесс приготовленной кормовой смеси........................ 28

1.4 Методы отбора обработки проб и оценка качества смесеобразования............................................................ 38

1.5 Анализ конструкций смесителей для приготовления сыпучих кормовых смесей........................................................... 43

1.5.1 Общие требования к существующим конструкциям смесителей......................................................... 43

1.5.2 Эластичные смесители........................................... 51

1.6 Цель и задачи исследования.............................................. 58

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛАСТИЧНОГО СМЕСИТЕЛЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ........................... 59

2.1 Моделирование процесса смешения в эластичном смесителе.... 60

2.2 Анализ взаимодействия сыпучего тела с рабочей поверхностью эластичного смесителя..................................................................69

2.3 Физико-математическая модель эластичного смесителя......... 72

Выводы по главе........................................................... 91

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ В

ЭЛАСТИЧНОМ СМЕСИТЕЛЕ............................................................ 93

3.1 Программа и задачи экспериментальных исследований.......... 93

3.2 Описание экспериментальной установки...................................... 94

3.3 Методика определения производительности эластичного смесителя.................................................................... 98

3.4 Методика проведения экспериментальных исследований....... 99

3.4.1 Выбор сыпучей кормовой смеси............................... 106

3.4.2 Отбор, обработка проб и качество 110 смесеобразования...................................................

3.5 Методика обработки результатов экспериментальных исследований............................................................... ИЗ

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ В ЭЛАСТИЧНОМ СМЕСИТЕЛЕ..................................................... 115

4.1 Результаты отсеивающего эксперимента............................ 115

4.2 Результаты полного многофакторного эксперимента.............. 122

4.2.1 Анализ математической модели процесса смешивания.... 123

4.2.2 Определение зависимости однородности смеси от кинематических параметров смесителя....................... 124

4.2.3 Определение зависимости однородности смеси от технологических параметров смесителя....................... 126

4.3 Производительность экспериментальной установки с эластичным рабочим органом............................................ 132

4.4 Рекомендуемые значения параметров смесителя с эластичными рабочими органами........................................................ 134

4.5 Дополнения к методике инженерного расчета смесителя......... 135

Выводы по главе.............................................................. 139

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЭЛАСТИЧНОГО СМЕСИТЕЛЯ............................................ 140

5.1 Определение экономических показателей смесителя с

эластичными рабочими органами по критерию энергетических

затрат..................................................................................................................................................140

5.2 Определение экономической эффективности применения

эластичного смесителя в стоимостной форме................................................145

Выводы по главе....................................................................................................................151

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ......................................................................................................................................152

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................................................................154

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................................173

ВВЕДЕНИЕ

Динамичное развитие и процветание страны, ее экономическая независимость невозможны без продовольственной независимости. Россия обладает огромным потенциалом, чтобы обеспечить продовольствием не только своих граждан, но и экспортировать сельскохозяйственную продукцию. Для этого необходимо в основном совершенствовать отечественные технологии и технические средства для сельскохозяйственной отрасли.

Продовольственная политика страны должна быть нацелена на независимое существование, позволяющее динамично расти и развиваться другим отраслям народного хозяйства. Немаловажная роль в этом отводится развитию кормоприготовительной отрасли сельского хозяйства. Энергию, необходимую организму для создания и восстановления клеток и функционирования органов животное получает в результате обмена веществ из потребляемого им корма [37].

В настоящее время специалисты, занимающиеся кормлением птицы и сельскохозяйственных животных, уделяют большое внимание разработке оптимального состава рационов по питательности и усвояемости. На производстве оптимизация рационов должна производиться с учетом качественного состава и стоимости компонентов, входящих в состав рациона. В кормлении животных немаловажная роль отводится полнорационным комбикормам.

Комбикорм - сложная однородная смесь очищенных и измельченных до необходимой крупности различных кормовых средств и микродобавок, вырабатываемая по научно обоснованным рецептам и обеспечивающая полноценное сбалансированное кормление животных [144].

Полнорационный комбикорм должен обладать всеми необходимыми качествами, обеспечивающими высокую продуктивность, хорошее состояние животных и низкие затраты питательных веществ на единицу продукции [144].

В комбикормах недостаток в питательных веществах одного компонента компенсируется их наличием в других компонентах.

Степень однородности смеси является одним из основных показателей качества комбикорма, т.к. обеспечивает одинаковую питательную ценность корма во всех частях его объема [117, 128, 132]. Особенно важно распределять равномерно во всем составе смеси компоненты, водимые в малых количествах и имеющих высокую биологическую активность и кормовую ценность: премиксы, биовитаминные добавки, лекарственные препараты, микроэлементы. Неравномерное распределение этих компонентов в объеме смеси может привести к передозировке отдельным особям, что может вызвать заболевания и даже гибель животных [87].

Учеными установлено, что высокое качество смешивания кормов способствует увеличению привеса животных до 10% и позволяет достичь высокой экономической эффективности при их откорме [9, 62].

Вместе с тем, подготовка кормов к скармливанию является одной из наиболее трудоемких технологических операций. Затраты труда на кормо-приготовление по данным ряда исследователей [44, 69, 153] составляют 4560% общих затрат на производство единицы продукции, а стоимость готовых кормов доходит до 50-70% себестоимости продукции животноводства.

Высокие затраты вызваны тем, что множество различных типов и модификаций серийных смесителей сыпучих кормов не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Они металлоемки, энергоемки и не обеспечивают требуемой степени однородности смешивания компонентов [120, 137].

«Разработка новых подходов к повышению эффективности технологического процесса смешивания является стратегической задачей, стоящей не только перед комбикормовой индустрией. Но и перед кормоприготовитель-ным оборудованием, которое используется в различных сельскохозяйственных предприятиях, для приготовления кормов. Эффективное смешивание по-

зволяет снизить перерасход кормов, несбалансированных в рационах по макро- и микроэлементам» [69].

Представленная диссертационная работа посвящена обоснованию параметров и режимов работы смесителя непрерывного действия для приготовления многокомпонентных сыпучих кормосмесей, качественный рост эффективности которого определяется использованием в его устройстве эластичных рабочих элементов.

Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО АЧГАА на кафедре теоретической и прикладной механики.

Степень разработанности - предложена схема смесительного устройства с эластичным рабочим органом и получена физико-математическая модель воздействия эластичной оболочки на процесс формирования многокомпонентной сыпучей кормовой смеси. Разработана экспериментальная установка, проведены экспериментальные исследования смесителя с эластичным рабочим органом. Выполнено технико-экономическое обоснование эффективности предлагаемого технического решения.

Цель исследования - обоснование параметров и режимов работы смесителя с эластичным рабочим органом, обеспечивающим повышение качества смешивания сыпучих кормов.

Объект исследования - процесс смешивания многокомпонентных сыпучих кормов в смесителе непрерывного действия с эластичным рабочим органом.

Предмет исследования - закономерности процесса воздействия рабочих органов эластичного смесителя на компоненты смеси.

Сформулированы:

Рабочая гипотеза: заключается в том, что создание знакопеременных циклов напряжений может быть достигнуто за счет исполнения смесительной камеры в виде эластичной оболочки.

Научная гипотезах повышение однородности смешивания может быть достигнуто путем создания знакопеременных циклов напряжений в эластичной смесительной камере.

Научную новизну результатов исследования составляют:

- реализация способа получения однородных многокомпонентных сыпучих кормовых смесей в эластичном смесителе по патенту №2345827;

- зависимости, описывающие процесс воздействия эластичной оболочки на сыпучее тело;

- параметры и режимы работы смесителя с эластичным рабочим органом, обеспечивающие интенсификацию процесса смесеобразования сыпучих компонентов комбикормов для птицы.

Практическую значимость имеют:

- конструкция смесителя с эластичным рабочим органом (патент № 2436622);

- кинематические параметры и режимы работы, обеспечивающие получение однородной смеси;

- методика инженерного расчета основных параметров и режимов работы смесителя с эластичным рабочим органом.

Результаты исследования могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке оборудования комбикормовой промышленности и в учебном процессе ВУЗов.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование влияния пульсирующих циклов напряженных состояний на формирование однородной сыпучей смеси;

- математическое описание работы смесителя и определение ускорения, возникающего при воздействии движущих сил смесителя и сил упругости эластичной оболочки на сыпучее тело;

- конструкция, параметры и режимы работы смесителя, обеспечивающие получение однородной смеси.

Апробация работы и публикации:

Основные положения диссертации доложены и одобрены: на научно-практических конференциях по итогам НИР ФГБОУ ВПО АЧГАА (г. Зерно-град, 2009 - 2013 гг.); международных заочных научно-практических конференциях «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (г. Тамбов); на отборочном этапе конкурса научно-технические проекты студентов, аспирантов и молодых ученых по Программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК»), состоявшегося в ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» в рамках международной научно-практической конференции: «Проблемы и тенденции инновационного развития агропромышленного комплекса и аграрного образования России»; при участии в конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационное развитие АПК», при участии в конкурсе «Лучшая инновационная разработка в агропромышленном комплексе Ростовской области». По результатам исследований опубликовано 10 статей, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК. Получен патент на изобретение № 2436622 «Устройство для приготовления смеси сыпучих материалов».

1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ

1.1 Обоснование необходимости получения однородной кормовой смеси

Современное состояние научных исследований по процессу смешивания и смесительному оборудованию определяют работы Макарова Ю.И., Хлыстунова В.Ф., Комарова Б.А., Лебедева А.Т., Черноволова В.А, Сыроват-ки В.И., Таршиса М.Ю, Аблаутова В.М., Раскатовой Е.А., Ластовцева A.M., Мальцева А.К., Филатова С.К., Евсеенкова С.В. и др. [9, 45, 62, 69 77, 75, 76, 77, 122,123, 140, 141, 142, 153, 154, 159].

Процесс кормоприготовления является одним из наиболее важных факторов, влияющих на высокую продуктивность птиц и животных. Существует множество определений кормов. С точки зрения безопасности жизни человека, корма (кормовые продукты) - одно или несколько веществ, обработанных, полуобработанных или сырых, предназначенных для непосредственного кормления животных, используемых для получения пищевых продуктов для человека [60]. В настоящее время, в связи с необходимостью использования ресурсосберегающих технологий, большие требования предъявляются к качеству смешивания компонентов кормов. Кормовые смеси представляют большую питательную ценность, чем отдельно скармливаемые компоненты [134]. Использование сбалансированной смеси, по данным Лазаревича П.В. [66], повышает перевариваемость органической части рациона до 75%.

В общем процессе производства продукции животноводства на долю кормов приходится более половины затрат в ее себестоимости. В связи с этим вопросы получения однородных кормосмесей, сбалансированных по питательным элементам приобретают первостепенное значение [54].

Комбикорма приготавливают для кормления сельскохозяйственных животных всех видов. Для каждой возрастной и хозяйственной группы жи-

вотных (молочных коров, телят, откормочного скота или кур-несушек, ремонтных цыплят и молодняка, цыплят-бройлеров и т.д.) выпускают специальные комбикорма.

Некачественное перемешивание компонентов в процессе приготовления сильно влияет на качество приготавливаемых кормосмесей. Существует мнение, что для получения однородной смеси компоненты необходимо долго и тщательно перемешивать [20]. Но это не так, потому что комбикорм представляет собой смесь компонентов, различных по консистенции, плотности и размерам фракций. В результате длительного перемешивания многокомпонентная сыпучая смесь ведет себя подобно смеси нескольких жидкостей - более легкие компоненты поднимаются наверх, более тяжелые опускаются вниз, на дно смесителя [137]. Когда такая смесь поступает в кормушку, комбикорм распределяется в ней разнородными по питательности участками. В этом случае птица получает несбалансированный рацион, который может отличаться от нормативного как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения его питательных свойств. И то и другое в равной степени неблагоприятно сказывается на росте и развитии птиц. Полное удовлетворение потребности птицы в питательных веществах способствует высокой продуктивности, и наоборот, плохое кормление не только снижает продуктивность, но и ведет к авитаминозам, нарушению обмена веществ и, как следствие, снижению иммунитета, отставанию в развитии и даже гибели [13, 19, 74].

Корма должны смешиваться таким образом, чтобы свести к минимуму потенциальное перекрестное загрязнение между разными кормами или ингредиентами, которое может сказаться на их безопасности или повлиять на период перед скармливанием [60].

Процесс смешивания кормов - завершающая операция в процессе приготовления кормовой смеси. Конечной целью смесеприготовления является превращение некоторой совокупности компонентов в однородную, по соста-

ву и плотности, кормовую смесь, с определенными физико-механическими и органолептическими свойствами [34, 38, 47].

Многие исследователи процесса приготовления кормов приходят к выводу, что использование хорошо сбалансированной смеси повышает перева-риваемость органической части рациона до 75%, увеличивает продуктивность животных на 10-30% и значительно снижает расход кормов за счет их лучшей усвояемости [49, 66].

Аблаутов В.М. отмечает, что, кроме повышения продуктивности животных на 10-15%, использование кормосмесей в 1,5-2 раза сокращает время поедания рациона и повышает в 1,5-1,8 раза производительность раздачи кормов [122].

На необходимость скармли�