автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологического процесса и параметров рабочих органов гибкого универсального малогабаритного кормоприготовительного агрегата в варианте измельчения грубых кормов

Луганський сшл»шх5сяод'і>с?кяй інсппуг

Вольвах Сергій Федорович

ггв'оп ■

2 -01/ ЬЗЗ УДК 631.363.25-1 S1.4

ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ І ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ орГаню гнучкого УНІВЕРСАЛЬНОГО МАЛОГАБАРИТНОГО ШРМОЇІРИГОТУВАЛЬНОГО АГРЕГАТУ У ВАРІАНТІ ПОДРІБНЕННЯ ГРУБІІХ КОРМІВ

Спсціаяьзісіь 05.20.01 -Механізація сільсьгогосподгрсьгого виробництва

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобути ваухозего ступеня кандидата технічних наук

Луганськ -1993

Дисертацією е руколис.

Робота Биконаїш а Луганському сільськогосподарському шетигугі (ЛСП), Міністерства агропромислового комплексу України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор '

Щ&Л0Б2Л03 ВІКГОр ІСЗНОЗНЧ, ' .

професор кафедра “Сільськогосподарські ■ і меліоративні шшшш” ЛСП -

Офіційні опоиеїші: доктор технічшіх наук, професор

Брагінсць Микола Володимирович,

Військовий інститут управління зз’язху, и.Полтава

кандидат технічних наук, .

Єссигоа Віктор Олексійович, доцент кафедра “Опір матеріалів та теоретична механика" ЛСП

Провідна установа: Кіровоградський інститут сільськогосподарської"!

. ншннобУдулашія, Міністерство оссітн Україна,

( ы.Кіровоград

Захист відбудеться “ " чер&НЯ 199 </ р, о годині іш

засіданні спгцшіііойаної вченої раді К 1С.01.01 Луганського сільськогосподарського інституту, 34Е003, и. Луганськ-Б, Луганський сільськогосподарський інститут .

З диссргшцао цошіа ознайомитись у бібліотеці Луганської сільськогосподарського інституту, 348003, м. Луганськ-?», Луганськ» сільськогосподарський інститут

Аьтореферат розісланий “ ” трй&ия >99 сР р.

Вченій ескрггер

спеціалізованої вченої рада — Петренко 0.0.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОКОТІ!

Актуальність теми. На ией час в Україні для підвищення обсягів виробництва тваринницької продукції необхідно підвищити технічний рівень механізації процесів кормоприготувашія і раціонального використання кормів на малих тваринницьких фермах колекп йшшх сільськогосподарських підприємств, фермерських господарств, сімейних фермах шляхом використання гнучких універсальних малогабаритних кормоприготувальних агрегатів, потреба в яких дуже велика.

Більшість існуючих малогабаритних кормоприготувальних агрегатів не забезпечують необхідну якість подрібнення, витрачають багато енергії, мають невисоку пропускну здатність і низьку надійність при недосконалості конструктивного виконання робочих органів. До цих пір немає достатньо повного обгрунтування найбільш ефективних режимів роботи та конструктивних параметрів робочих органів маїогабаритних кормоприготувальних агрегатів. Низькі універсальність та гнучкість більшості маїогабаритних кормоприготувальних агрегатів не дозволяють широко використовувати їх у великій різноманітності технологічних процесів по переробці кормів. Тому розробка малогабаритного кормопрнготу вального агрегату, який би по продуктивності задовольнив як фермера, особисте підсобне господарство, так і колективне господарство, а також повністю відповідав вимогам приготування кормів у цих господарствах, є дуже актуальним завданням. .

'Із’пзск роботи з науковим» програмами, планами, темами. У 1939-1992 роках під керівництвом професора В.І. Шаповалова велись науково-дослідні і дослідно-конструкторські роботи по госптемі № 14/89М із заводом "'Калитвасільмаш" ВО “Ростсільмаш”: “Розробка ефективних конструктивно-технологічних схем та конструкцій кормоприготувальних подрібнговачіз-змішувачів рослкнкнх матеріалів”. Автор безпосередньо брав участь у розробці конструкції малогабаритного кормоприготувальиого агрегату на усіх етапах.

У 1992-1994 роках НДР і ДКР велись по держбюджетній темі № 14/92-ГМ: ■‘Розробка конструкції малогабаритного універсального кормопрнготу вального агрегату для фермерів, орендаторів, кооператорів та особистих підсобних господарств”. Робота завершилась створенням конструкції, яка була впроваджена у виробництво. .

Мзтарсботп. Розробка і впровадження у виробництво гнучкого універсального малогабгр!Ш:ого кормопрнготувалького агрегату у варіанті подрібнення грубих кормів, який би відповідав вимогам приготування кормів у присадибних, фермерських і колеіятаних господарствах.

По ступеню гнучкості, універсальності і окремих технічних вирішеннях розробка щплша п? те яначогіз у сільгестігшшшбудузаипі. •

Оааовш залачі досліджень:

- провести ан ліз існуючих подрібнюючі« апаратів;

- розглянути -_ЛЬ гнучкості технічних СИСГСМ І сформулюйаїк! ПріЩЦИПИ розробки гнучких систем;

- вибрати і обгрунтувати конструктивно-технологічну схему гнучкого універсального малогабаритного кормоприготувальиого агрегату- у варіанті подрібнення грубих кормів;

- теоретично обгрунтувати технологічний процес подрібнення грубих кормів та параметри робочих органів кормоариготчпального агрегату;

- експериментально підтвердити результати теоретичних досліджень та визначити оптимальні значення параметрів робочих органів агрегату;

- на основі експериментально-теоретичних досліджень розробити конструкцію гнучкого універсального .малогабаритного кормоприготувальиого агрегату, дати техніко-економічну оцінку, провести випробування і впровадити у виробництво Наукову іюшшіу одержаних результаті» представляють:

- концепція (у співавторстві) механізації кормоприготувашія шляхом створення гнучкого універсального малогабаритного кермоприготувального агрегату, здатного задовольнити потреби фермерських і колективних господарств;

- класифікації різальних подрібнюючих апаратів і потенціальної гнучкості кормоприготувальиого агрегат)-;

- принципи проектування гнучкої системи дія механізації кормопрнготу вання;

- конструктивно-технологічна схема і ‘технологічний процес роботи гкучкогс універсального малогабаритного кормоприготувальиого агрегату, здатногс адаптуватися на виконання доцільних технологічних процесів;

• оптимальне взаєморозміщення робочих органів подрібнюючого апарата;

- математична модель гнучкого кормоприготувальиого агрегату у варіанті подрібнення грубих кормів;

- оптимальні параметри робочих органів кормоприготувальиого агрегату;

- .конструктивно-технологічні схеми (КТС), технологічні процеси і конструкції

адаптерів для подрібнення стебліш.соломн,сіна, трави, кукурудзи, качаніз кукурудзи, коренебульбоплодів, овочів і фруктів; '

- технологічні та технічні вирішення, захищені патентом на винахід (позитиенг рішення Держпатенту України від 04.02.1997р.).

Практичне значенні! одержаних результатів, Праістичну цінність мат

результати досліджень і розробок, реалізовані у вигляді:

- впровадженої у виробництво на заводах “Кслетеасшьмаш” БО “Ростсільмаш” “Автоматика” гнучкої універсальної конструкції малогабаритного корис приготувального агрегату ИУФ-1, яка забезпечує виконання 11 техкологічщ: процесів. Річний економічний ефект складає 758,88 гри.;

- рекомендацій по технологічних настрошаннях, особливостях' експлуатації

ефективного використання гнучкого кормоприготувального агрегату, які відображені в інструкції по експлутаиії машини;

- пропонування по нових робочих органах, захищеного позитивним рішенням по заявці на патент.

Особистий внесок здобувана:

- побудовані структурний граф і розрахункова модель функціонування кормоприготувального агрегату у варіанті подрібнення грубих кормів, на основі цього одержані залежності для визначення параметрів руху корма через камеру подрібнення і установлені фактори, які впливають на них;

- аналітично визначені теоретичні значення швидкості різання матеріалу, ' раціональні параметри робочих органів і вивантажувальної горловини, а також

роботи, витраченої на подрібнення грубих кормів;

- обгрунтовано взаеморозташування робочих органів подрібнюючого апарата;

- експериментально підтверджені результати теоретичних досліджень, вибрана конструкція подрібнюючого барабана і визначені оптимальні конструктивно-режимні параметри подрібнюючого апарата, які забезпечують мінімізацію енергоемності процесу подрібнення прн заданій якості подрібненого корму;

- експериментально визначений вплив вихрового спірального повітряного потоку на основні показники технологічного процесу роботи агрегату;

- проведені техніко-екомомічні дослідження існуючих універсальних малогабаритних кормоприготувальннх агрегаті а і розрахунок економічної ефективності коруопряготувального агрегату ИУФ-1;

- під керівництвом професора В.І. Шгповалова брав участь у розробці комплекту технічної документації, виготовленні пробної партії машин та їх випробуваннях, приймальних мотробуггшт та впровадженні у виробництво агрегату ИУФ-І.

Апробація результаті» дисертації Основні положення і результати дисертаційної робота допсгаідались на науково-технічних конференціях викладачів та співробітників Луганського сільськогосподарського інституту (м. Луганськ, 19911998 p.p.), обласній нзукосо»практичній конференції “Проблеми становлення соціально направленої сеономіки регіону” (м. Луганськ, 1997 p.), на першій міжнародній наукоасмїргктичиій конференції “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки” Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування (м. Кіровоград, 1997 p.).

Конструкція агрегату ИУФ-1 була представлена на виставках “Агротехперспектяга-93” (и. Кнїз, 1993 р.) та “ЛСП-75” (м. Луганськ, 1996 p.).

ПублікзшІ Матеріали досліджень опубліковані у 16 роботах, в тому числі одному опису до патенту на винахід (позитивне рішення Держпатенту України від 04,02,1997р.).

Сірутгт>’рз і сбгсг роботи. Дисертація схладасться із вступу, шести розділів, зцга/ГЬП'М стгсху вдаорпекшої літератури та 4 додатків. Повний обсяг

дисертації - 231 сторінка, із ннх на і 48 сторінках викладено текст роботи, на 4; сторінках - 58 ілюстрацій, на 3 сторінках - 29 таблиць, на 25 сторінках - 4 додатки на ІЗ сторінках - список використаної літератури із 148 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність роботи, сформульовані основні положенії наукової новизни дисертаційної роботи, які виносяться на захист. '

У першому розділі “Стан проблеми, мета і задачі досліджень проаналізовано стан робіт по дослідженню робочого процесу подрібнюеачів кормі* способи подрібнення грубих кормів, різні конструкції подрібнюючих апаратів і засобів механізації кормопрнготування на малих фермах. .

Великий внесок у розвиток технічних засобів для мехаиізац

кормоприготування зробили такі вчені як В.П.Горячкіи, В.О.Желігосськиі М.Ф.Василснко, П.М.Василенко, О.М.Карпенко, Л.П.Крамар«нко, М.Ф.Сушко С.В.Мельииков, С.С.БосоЙ, М.В.Сабліков, М.С.Резнік, І.І.Ревенко, Л.В.Погорєло Г.М.Куста, В.І.Сироватка, В.Р.Альошкін, В.І.Передня, В.І.Шаповалоа, В.О.Єліссє Б.В.Коіюнов, В.М.Верхуиіа, С.О.Притчеико, Д.С.Швец, Г.І.Задорін, П.М.Рощії

О.В.Дацишин, О. Г. Мудро її, В.М.Побединський, Н.Ахмстов, Т.Абілжаио

В.О.Сисуєв, В.О.Жабко. Я.О.Кузьшіч, К.Г.Мурзагаліес, О.Ф.Бйшков, О.К.Цейтле В.Г.Мохнаткін, В.О.Лузін, П.П.Мананніков, В.1.Стя;:;кін, О.О.Бобер, П.Н.Аюгін ■ інші. ' ■

Проведений аналіз робіт виявив, шо у теперішній час є достатньо вели кількість досліджень робочого процесу подрібнювачів кормів, які с основою д. удосконалення і розробки нових конструкцій подрібнюючих машин. Однак дослідження проводилися' в осксшюму на одтцілвйих, спеціальних машинах, досліджень робочого пронесу гнучких універсальнії* конструкцій подрібшоюч машин практично немає. Недостатньо мається робіт по розробці і удосконалені малогабаритних кормоприготувальиих агрегатів.

Порівняльний аналіз існуючих подрібнюючих апаратів виявив, і перспективними с барабанні подрібнюючі апарати вертикального типу; робочш органами яких краще використовувати самозагострювальні ножі молоткового тип; загостреною кромкою, покритою шаром стійкого проти спрацювання матеріалу сегментні прогирізи. Ця умова у сполученні з шарнірним з'єднанням ножіе можливістю автоматичного виводу протирізів із зони подрібнення від ударік імпульеа при попаданні у подрібнюючий апарат сторонніх твердих предме значно збільшує термін експлуатації.'ножів і надійність технологічного прош подрібнення грубих кормів. Крім того, вертикальне розташування валу дозво; додати машині універсальності, гнучкості за рахунок можливості швндкогс зручного компонування змінних адаптерів. У цьому істотна перев;

здрібнюючого апарата вертикального тг.ну, ідо і ггр'їг мчто нами за осяозу.

З аналізу існуючих засобів мехаиг-шії кормоприготувпнн.і на малих фермах шлнває, що при інтенсивному розетку в Україні фермерських господарств їм ^обхідна мачогабаритна кормоприготувальна техніка, причому на малих фермах ігол.ннпе використовувати не вузькоспешалізовані, а гнучкі універсальні

алогабарнтні кормоприготувальїіі агрегати, здатні перероблювати усі існуючі арчи, швидко перебудовуватися і виконувати інші доцільні технологічні процеси.

З- вищевикладеного виходить, шо необхідно проведення теоретичних і КС П Є р! (Ч СІГГаіЬІіих досліджень з метою розробки і впровадження у виробництво нучкого універсального малогабаритного ксрмоприготувальнсго агрегату.

У другому рами! викладено георетгічі:! дссліожгзшя технологічного фвсгсу подрібнеідая грубій кормів. Аналіз гнучкості технічних засобів по іереробш кормів дозволив розробити і сформулювати основні принципі! створення

гнучкої системи, здатно? адзптузйткгя на виконання доцільних технологічних процесів по переробці кормів, ЯКІ ЛЯГЛИ Б основу розробки оптимальної

КОНСТруетЗ!$НО*ТЄХНОЛОГ5ЧПОЇ «хеш

гнучкого кормопрнготумльного агрегату (ряс. І).

Після вибору коиструхютно-технологічної схеми для визначення послідовності проведення досліджень був

__________ _ ___ розробленні} струотурннП Граф

“У ^ 5 кормопрлготувальнсго агрегату, вивчена

. фізична суть процесу подрібнення Грубих

Рис. 1. ІСої!струьтггггк>-таі;аясгі"8га - трніз і побудована розрахункова модель

схема агрегату, исертжшгй еад; функціонування жормопрнготтеального

2*п0др!0КХ80чим огзгоги; З-'.пк; ... . _ ' .

4-протнрв; 5-лояотсз кпаса. ггрсгхту при лопрюнеят груоих кормів.

, В результаті цих досліджень було

висунуто деякі, гіпотазп фізичної суті процесу подрібнення грубих кормів у поярзбгноятссау спгрзті, яслй розробляється: ■

- застосування різальної кгрл, складеної з сдмозагострювальних ножів мачвггкогого'-пяі}’ тд сегагігпніх протлрізіз, дозаамє замінити більш енергоємні

. прокгся руйнування стебжзн ейгкиом та ршрззгом па менш енергоємний процес з п;рез"гс:о ударного коззисго різгмнз;

- прп роботі дспдтггоГ кщеугш за рдаупох ссгло:ггугачого ефекту у приймальній та подрібнхмочй хетерзх будуть інтснсифіхуктіся процеси подачі та подрібнення матеріалу, а у сягдигаяуїшьній камері позпрянніі потік буде сприяти більш надійній транспорікрсзш та вжнапдагишо подрібненого корму,

- під дією усіх сил частинки матеріалу будуть переорієнтуватися і рухатися по гвинтовій лінії вздовж внутрішньої циліндричної поверхні кгг. гри подрібнення, поступово опускаючись униз;

- сстаточно матеріал буде переорієнтуватися на протирізах, які, притримуючи його, будуть забезпечувати розташування стеблин паралельно вісі обертання барабана, що створює кращі умови для перерізання.

Аналіз руху корму у камері подрібнення проводився з метою визначення абсолютної швидкості руху корму, вертикальної швидкості проходження' корму через камеру подрібнення, кута опускання гвинтової лінії, а також раціональних значень швидкості різання та параметрів робочих органів. У камері подрібнення частинка корму більше 90 % часу знаходиться у положенні між ножами. У цьому положенні вона під впливом відцентрових сил та сил дії повітряного потоку притискається до внутрішньої поверхні камери подрібнення і одержує можливість опускатись униз по гвинтовій лінії (рис. 2). *

Після визначення сил, діючих на частинку, і складення диференціальних рівнянь руху частинні був одержаний вираз для визначення абсолютної швидкості руху частинок . ,

-2• кп• V« + /(кі,• Ув)2 + (-•*—® — - кп)• Гки• V»’ +-------------8.......}

V ч г. /V «кві • БІпа/

Ул -----------:----1............ ..... - -----------------........(1)

■ . де V*- абсолютна швидкість частинки, м/с; кц— коефіцієнт парусності частинки, м’1;

Ув-швидкість повітря, м/с; •

^ - коефіцієнт тертя частинки о внутрішню поверхню камери подрібнення;

От - кут опусканій гвинтової лінії; ■

гк - внутрішній радіус камера подрібнення, м;

§ - прискорення вільного падіння, м/с2;

р - кут тертя матеріалу о внутрішню поверхню камери подрібнення.

Кут опускання гвинтової лінії .

. V/

вігі ССт —----, (2)

V* .

де V) - вертикальна швидкість опускання матеріалу, м/с. ,

Вертикальна швидкість проходження матеріалу Черегкамеру подрібнення дорівнює

V і = Ул • БІпаг.

(3)

Одержані вирази (1) і (3) підтверджують можливість

регулювання вертикальної швидкості проходження матеріалу через камеру подрібнення, яка має великий вплив на ступінь подрібнення і продуктивність подрібнюючого апарата, за рахунок зміни швидкості повітря або радіусу камери подрібнення. Теоретичні значення абсолютної швидкості руху частинки по внутрішній поверхні камери подрібнення - 23,25 м/с,

вертикальної швидкості проходження матеріалу через камеру подрібнення -3,95 м/с та кута опускання гвинтової лінії-10°.

Розглянувши положення частинки на лезі ножа, коли вона знаходиться на деякій відстані від вертикальної осі барабана, і сили, які діють на неї, були визначені параметри руху частинки у цьому положенні

Аз

Рис.2. Схема снл. діючих ні частинку.

Ха

Vom ss JC; Vn~X'ü)\ Va — 'siVom2 + Vn2;

де x - відстань від вертикальної осі барабана, м; ío- початкове положення частинки, м; fB * коефіцієнт тертя частинки по поверхні ножа; ф > кутога швидкість обертання nema, с'1; t - час перебуегзш чесгинки на лезі, с;

Voto - швидкісті» руху частинки відносно леза ножа, м/с;

Vn - переносна швидкість руху частинки, м/с;.

, Va - абсолютна щендисть руху частинки, м/с.

V

(4)

(5)

а

По одержаним виразам (4) і (5) були побудовані графіки зміненая швидкостей руху частинки у залежності від її положення на лезі ножа та визначена теоретична окружна швидкість ножів, яка повинна знаходитися у межах ЗО...55 м/с. Також були установлені значення основних раціональних параметрів роботах органів, які складають: довжина ножа - 128 мм, ширина ножа — 60 мм, радіус диска барабана -100 мм, зовнішній діаметр барабана - 350 мм, внутрішній діаметр камери подрібнення- 370 мм, окружна швидкість ножів-55 м/с.

У результаті аналізу процесу вивантаження подрібненого матеріалу визначені основні параметри лопатевої кидалки та вивантажувальної горловини: радіус кидалки - 175 мм, ширина вивантажувальної горловини -100 мм; висота лопатей -50 мм; абсолютна швидкість руху частинки на кінці лопаті - 55,92 м/с; обсяг маси вивантаженої за один оборот - 0,0004 м У секундна продуктивність на вивантаженні -0,160 кг/с. ' . .

У результаті обгрунтування взаєморозтащування ножа барабана і протиріза визначені основні параметри різальних пар: кут розхилу реальних пар - 24...30°; зазор у різальній парі - 4,0...4,5 мм; крок розміщення ножів і протирізів - 16 та 20 мм, товщина ножів і протирізів - б та 2 мм; кут загострювання ножів - 20...25°, гострота різальної кромки - 0,1...0,2 мм. Також установлено,, що для поліпшення умов при підсиленні різальної кромки твердни сплавом з метою підвищення стійкості проти спрацювання і самозагострюваадя доцільно використовувати ножі з односторонньою заточкою.

При аналізі роботи, витраченої на подрібнення корму, був одержаний вираз

АіюЛ = 0,5-ш-(Ураз1>+ Уі^іпоОЧНІ +^в)2] -[І+0,107-(\У-14)}, (6)

де Адал • корисна робота, витрачена на подрібнення корму при вільному ударі; го * маса стеблини;

Урлзр» руйнівна швидкість удару;

Ув БІпа - горизонтальна складова швидкості повітря; кв - коефіцієнт поновлення при ударі (0 < кв < 1);

V/ * відносна вологість. . •

При цьому було установлено, що при збільшенні вологості стеблини руйнівна швидкість удару буде збільшуватися, а для забезпечення більшої величини пружних і пластичних деформацій доцільно використовувати ножі з гострими різальними кромками. ■ .

У третьому розділі наведені програма і методика експериментальних досліджень кормоириготувального агрегату. Програмою експериментальних досліджень передбачалося визначення оптимальних конструктивних параметрів робочих органів і режимів роботи агрегату, які забезпечують виконання технологічного процесу з максимальною продуктивністю і мінімальними питомими

енерповитратами прн заданих показниках якості, а також одержання відповідної математичної моделі технологічного процесу роботи агрегату.

При проведенні експериментальних досліджень використовувались загальні методики проведення випробувань машин для подрібнення кормів, методики планування і обробки результатів багатофакторного експерименту, а також розроблені методика визначення швидкості руху частинок корму і кута опускання гвинтової лінії методом макрофотозйомки і методика визначення динамічного тиску, швидкості і обсягу повітря, яке протікає через подрібнюючий апарат.

Для проведення експериментів були спроектовані і виготовлені експериментальні установки для проведення лабораторних досліджень, багатофакторного експерименту, досліджень повітряного потоку і визначення швидкості руху частинок і куга опускання гвинтової лінії методом макрофотозйомки, а також комплект подрібнюючих барабанів з різними робочими органами та інше обладнання. Для фіксації параметрів робочого процесу застосовувалось стандартне . і спеціально виготовлене нескладне обладнання: переносний вимірювальний комплект К-50; ватметр Д-365; тахогенератор ТЗ-204; ручний тахометр; ваги ВЛКТ-500Г-М, секундомір годинного типу; пневмометрична трубка Пі-гсьПргндтля, мікроманометр ММН та інше.

У чгтсгртоглу розділі розглядаються результати експериментальних досліджегіь: лабораторних, методом планування багатофакторного експерименту, повітряного потоку у подрібнюючому апараті, швидкості руху частинок і кута опускання гвинтової лінії у камері подрібнення методом макрофотозйомки.

Результати лабораторних експериментальних досліджень представлені у вигляді графіків:

- зміни продуктивності у залежності від кількості ножів і протирізів;

- залежності ступеня подрібнення матеріалу від кількості ножів і протирізів;

- зміни якості подрібнених частинок у залежності від кількості ножів і протирізів;

- впливу кількості ножів і протирізів на енергоємність процесу подрібнення;

- впливу окружної швидкості руху ножів на продуктивність, ступінь подрібнення, витрачену потужність, коефіцієнт якості і енергоємність процесу подрібнення грубих кормів (рис. 4).

При цьому у результаті порівняльних експериментальних досліджень подрібнюючих барзбанів вибрана конструкція бзрабана з шарнірними самозагострювальнимн ножами молоткового типу, а також установленої

- раціональне хонструкгавне виконання подрібнюючого барабана - 8 ножів на 2 осях підвісу;

- раціональне значення кількості протирізів у камері подрібнення - і шт.;

- раціональна округ-та швидкість руху ножів - 55 м/с, шо підтверджує результати теоретичних досліджень;

СМТЇ

- при такому вмхоиснш показники роботи подрібнюючого апарата мають оптамальні значення: продуктивність -у

0,089 кг/с; ступінь подрібнення - 8,32; питома енергоємність - 0,527 кДж/кг; якість подрібнення соломи відповідає зоотехнічним вимогам.

Методом планування

багатофакторного експерименту вибрані фактори, які найбільше впливають на робочий процес подрібнюючого апарата: кількість ножів, кількість протирізів та

окружна швидкість ножів, а також

критерій оптимізації (3) - енергосмиість процесу подрібнення із врахуванням

ступеня і якості подрібнення, яка

визначається за відомою формулою

Ис-к*

Рис.4. Вплив окружної швидкості руху ножів на: 1-продуктивність; 2-ступшь подрібненая; 3-встрзчену потужність; 4-коефіціснт якості; 5-енергоємність процесу подрібнення. .

З =

О-А

(?)

де Ис- сумарна потужність, кВт;

• Кк - безрозмірний коефіцієнт

якості;

" (2 - продуктивність, кг/с; ’

X - ступінь подрібнення.

У результаті проведення і обробки результатів багатофакторного експерименту методом Бокса-Бенкіна одержано математичну модель у формі кодованого (8), розкодованого (9) і канонічного < 10) рівнянь регресії другого порядку, яка адекватно описує технологічний процес.подрібнення грубих кормів,

у = 0,494 - 0,0925х, + ОДХШ5х2 + 0,0302 5х3 + 0,0855х,х2 +

* +0,0695х.іх? +0,0і7хгхі +0,5?85х,2+ 0,01х22 + 0,08х?2; ' (8)

З = 4,66763 - 0,70059КН -0,26275К„ - 0,03884Ун + 0,021375КНКП +

+ 0,001022КНУН + 0,001^11 + 0,03616КН2 + 0,01КП2 + 0,000277Ун2; (9)

У - 0,484 = 0,5841 Хі2 + 0.0066Х/ + 0,0078Х}2; (10)

де у,З,У - енергоємність процесу подрібнення із врахуванням ступеня і якості подрібнення у кодованій, розкодованій і канонічній формах; хь К„, Х| - кількість ножів у кодованій, розкодованій і канонічній формах; х2> К'ц, Х>- кількість протирізів у кодованій, розкодованій і канонічній формах;

\і. У(!, Х3 - окружна швидкість ножів у кодованій, розкодованій, канонічній формах.

Графоаналітичний анаїіз математичної моделі епергоемності процесу ¡дрібнення грубих кормів метолом двовимірних перетинів (рпс. 5) ДОЗВОЛИВ обити висновки.

Кй.шЯ.

Рис.5. Двовимірний перетин поверхні відгуку:

а) для факторів хгх2;

б) для факторіз .\i-xj; о) для факторів Х2-Х3.

найбільший вплиа на епергоемність процесу чішить кількість ноагів, а вшніз інших факторів виявляється меїші значним;

оптимальні значення (співвідношення) факторів, які відповідають мінімальній елергосмності процесу (0,434...0,4952 кДж/кг) при заданій якості подрібненого корму, знаходяться у межах: кількість яожіз — 8 шт.; кількість протирізів -

1 ...2 шт.; окружна швндкість ножіа - 50...55 м/с.

Експериментальні дослідження повітряного потоку у подрібнюючому апараті, які проводились з метою визначеная установки лопатевої кидалки на параметри повітряного потоку, дозволили зробити висновки:

- лопатева кидалка дійсно працює подібно вентилятору і спільно з подрібнюючим барабаном утворює вихровий спіральний повітряний потік, який чинить істотний вплив на процеси подачі, подрібнення і вивантаження корму;

- зміною швидкості і обсягу повітря, яке протікає через подрібнюючий апарат, можна регулювати ступінь подрібнення і пропускну здатність подрібнюючого апарата грубих кормів,

- аналіз графіків зміни швидкостей повітряного потоку у поперечних перерізах приймальної камери підтвердив теоретичні дослідження по вивченню фізичної сугі процесів орієнтації корма і подачі його на подрібнюючі ножі під впливом вихрового повітряного потоку.

У результаті експериментальних досліджень швидкості руху частинок корму і кута опз скання гвинтової лінії методом мзкрофотозйомки установлено:

- траєкторія руху матеріалу у камері подрібнення дійсно представляє собою гвинтову лінію, що підтверджує гіпотезу про орієнтацію корму у подрібнюючому апараті;

- . експериментальне значення швидкості руху частинок корму у камері

подрібнення складає 24,84 м/с, розходження з теоретичним значенням - 6,4%;

- експериментальне значення кута опускання гвинтової лінії складає 9,7°, розходження з теоретичним значенням -3,1%.

Таким чином, експериментальні дослідження методом макрофотозйомки цілком підтвердили результати теоретичних досліджень руху корму у камері подрібнення.

У п’ятому розділі “Теїліікоеїшпсшічпі показники роботи та економічна ефективність застосування ісормопряготувального агрегату” проводилися техніко-еканомічні дослідження з .метою виявлення і порівняння ефективності нового розробленого агрегату ИУФ-1 (рис. 6) та існуючих універсальних малогабаритних кормоприготувальних агрегатів. Техніко-економічна оцінка однотипних універсальних малогабаритних кормоприготувальних агрегатів проводилась з використанням методу побудови багатокритеріальної компромісної оціночної моделі (рис.7), яка містила у собі узагальнений коефіцієнт відстані де мети. При цьому було встаношіено,. що гнучим кормоприготувальний агрегат ИУФ-1 у порівнянні з існуючими иодрібнювачами має кращі техніко-економічн: показники: мінімум енергоємності (3), матеріаломісткості (М), трудомісткості (Тз та максимум універсальності (Ку), тобто с найбільш ефективним агрегатом.

Розрахунок економічної ефективності виявив, що кормоприготувальний агрегат ИУФ-; у порівнянні з кормоподрібнювачем УКИ має значний річний економічній есьек^ - 5 П>1;.

ЗіЬ&Г

т

Рис.6. Схема кормопрнгоіувального агреппу у варіанті подрібненій грубих кормів: 1-колесо; 2-стакан; 3-днише; 4-килалка; 5-протиріз; 6-кронштсйн; 7-планка; 8-лотік; 9-шарнір; ІО-циліндр; 11-кіж; І2-елехтро-двигун; 13-кожух; 14-кронпггейн; 15-механізм гвинтовий; 16-ручка.

Рис.7. Багатокритеріальна компромісна оціночна модель універсальних малогабаритних кордюгсрнготувалышх агрегатів: 1-ИУФ-І; 2-УКИ; З-УКМ-Т-1; 4-УХМС-1; 5-АРС-Т-ЗОО; 6-МСБ-І.

У шостому розділі “Результати приймальній випробувань гнучкого універсального малогабаритного кормопригату пального агрегату” подано вихідні дані виробничої перевірки розробленого агрегату в умовах дослідної сільськогосподарської станції Луганського СГІ. .

За результатами приймальних випробувань дослідна сільськогосподарська станція рекомендувала кормоприготу вальний агрегат ИУФ-1 у виробництво.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу проведених'досліджень виявлена необхідність розробки ' конструкції гнучкого універсального малогабаритного кормоприготувального

агрегату для малих тваринницьких ферм, присадибних, фермерських і колективних господарств, які відповідають вимогам приготування кормів у цих господарствах. •

2. Розроблені принципи створення гнучких систем стосовно до кормоприготу вальних агрегатів, здатних адаптуватися на виконання доцільних технологічних процесів по переробці кормів.

3. Розроблені класифікація різальних подрібнюючих апаратів і класифікаційна графова модель потенціальної гнучкості малогабаритного кормопрпготувального

агрегату. які дозволили намітити шляхи удосконалювання технолопчногс процесу і підвищення ефективності робочих органів малогабаритки? кормоприготувальних агрегатів і обгрунтувати доцільну конструктивна технологічну схему агрегату з подрібнюючим апаратом вертикального типу.

4. Вертикальне розташування валу придає подрібнюючому апарату гнучкість універсальність за рахунок можливості швидкого та зручного компонуванні змінних адаптерів, що дозволяє мінімізувати час на адаптацію агрегату на новиі технологічний процес і поєднати на одному агрегаті різнохарактерні технологічн процеси.

5. Розроблені структурний граф та розрахункова модель функціонування гнучкогс універсального малогабаритного кормоприготувального агрегату у варіант подрібнення грубих кормів, теоретично визначені параметри робочих органів достовірність яких підтверджено експериментальними дослідженнями.

6. Розроблена математична модель кормоприготувального агрегату розкриши зв’язок основних факторів, які впливають на його роботу', і дозволяє визначиті раціональні параметри робочих органів. Експернментально*теоретнчнимі дослідженнями установлено:

- подрібнюючий барабан діаметром 350 мм повинен бути оснащений 8 шарнірні підвішеними на 2 осях ножами, крок розміщення ножів - 16 мм, довжина ножа -128 мм, ширина -60 мм, товщина - 6 мм, окружна швидкість ножів - 50...55 м/с;

- подрібнюючий апарат повинен бути оснащений 1...2 рядами ггротирізальїш: елементів (сегментів), установлених на кожусі з «дюком 120°, кількість їх у ряді -

4 шт., крох розміщення - 20 мм. товщина - 2 мм;

- з метою забезпечення самозагострювання і- підвищення стійкості проті

спрацювання, різальна кромка ножів повинна мати односторонню заточку пі; кутом 20;..25° і посилена твердим сплавом; .

- кидалка діаметром 352 мм повинна маги дві лопаті площею 6000 мм2, буп посадженою на вал барабана і обертатися в його режимі;

- викидне вікно повинне мата площу 7000 мм2;

- для забезпечення надійного транспортування і вивантаження подрібненого корм; швидкість повітряного потоку на виході повинна бути у межах 19-21 м/с;

- енергоємність процесу подрібнення повинна складати 0,4952 кДж/кг.

7. Одержана математична модель відповідає реальному процесу подрібненн: грубих кормів і мозеє бути кікоріилана для виконання практичних розрахунки пра дяалго робочого процесу кормоприготувального агрегату', а також дл прогнозування показників режимів його робота у реальних умовах експлуатації.

8. Результата теоргшпинх і езжперішентальних досліджень можуть буп використані при розробці нових подрібаювачів грубих кормів. Основні з ни реалізовані пра розробці гнучкого універсального малогабзритногі кармопраготувапьиого агрегату ИУФ-1.

Продуктивність агрегат)' ИУФ-І (кг/год) одержана при подрібненні: соломи -312; стеблин кукурудзи - 250; коренебульбоплодів - 525; овочів і фруктів - 500; качанів кукурудзи — 240.

0. Розроблена методика визначення ефективності кормоприготувальних агрегатів з застосуванням багатокритеріальної оціночної моделі, яка включає узагальнений коефіцієнт відстані до мети.

1. Приймальні випробування підтвердили працездатність і ефективність використання кормоприготувального агрегату при роботі по 11 технологічних схемах і показали, що агрегат за своїми якісними, енергетичними та техніко-економічнимн показниками відповідає вимогам, які пред’являються.

2.Кормопригогувальний агрегат ИУФ-1 впроваджений у виробництво на заводах “Калитвасільмаш" (м. Біла Калитва, Росія) і “Автоматика” (Івано-Франківська область, Україна), річний економічний ефект складає 758,88 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

\

. Шаповалов В И., Болоташвили З.У., Вольвак С.Ф., Лысенко И.Б. Разработка гибких систем - эффективный путь механизации сельскохозяйственного производства // Вісник Східноукраїнського державного університету - Луганськ: Вид-цтво СУДУ, І996.-.Ш.-С.169-І73.

!. Шаповалов В.И., Вольвак С.Ф., Болоташвили З.У. Разработка классификационной графовой модели потенциальной гибкости универсального кормопритотовительного агрегата // Збірник наукових праць Луганського сільськогосподарського інституту. - Луганськ: Вид-цтво ЛСГІ, 1997,- №1,- С.45-48.

!. Вольвак С.Ф. Исследование влияния окружной скорости ножей на показатели работы кормопрнготовительного агрегата ИУФ-1 // Збірник наукових праць Луганського сільськогосподарського інституту,- Луганськ; Вид-цтво ЛСП, 1997,- №1. - С.48-51,

к Вольвак С.Ф. Разработка малогабаритного гибкого кормоприготовительного агрегата в варианте измельчения стебельчатых кормов // Вісник Східноукраїнського державного університету,- Луганськ: Вид-цтво СУДУ, 1997,-№5 (9).-С. 194.

і. Вольвак С.Ф. Моделирование влияния конструктивио-режимных параметров на энергоемкость процесса . измельчения стебельчатых кормов // Вісник Східноукраїнського державного університету,-Луганськ: Вид-цтво СУДУ, 1997.-№6(10) (в приложении).

і. Шаповалов В.И., Вольвак С.Ф., Болоташвили З.У. Разработка гибкого универсального малогабаритного кормопрпготовнтеяыюго агрегата ИУФ-1 II Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки: Збірник наукових праць.- Кіровоград: КІСМ, 1997,- С. 113-116.

7. Болоташвили З.У., Вольвак С.Ф. Обоснование угла наклона лопатки ш&ыряпкн» вентилятора Н Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки: Збірник наукових праць.- Кіровоград: КІСМ, ] 997,-С. 19-22.

8 Вольвак С.Ф. Исследование энергоемкости и производительности измельчающего аппарата // Вісник Луганського педагогічного інституту ім. Т.Г. Шевченка.'- Луганськ: ВКФ“Знання”, 1997,-№4-С. 10-15. . ' .

9. Шаповалов В.І., Вольвак С.Ф., Болоташвілі З.У. Малогабаритний універсальний

фермерський подрібшовач-змішувач кормів // Рішення про видачу патент}’ на винахід без проведення експертизи по суті / Заявка № 96051981 від 21.05.1996. -Київ. НДЦЛЕ, 04.02.1997р. .

10.Шаповалов В.И., Вольвак С.Ф., Липатов А.Е., Кондрашнна В.Е., Чугуноаа О.Д.

Обоснование рабочего органа для измельчения початков, кукурузы малогабаритного универсального, мобильного измельчителя-смесителя кормов для фермеров и личных подсобных хозяйств // Материалы о і четной научнотехнической конференции сотрудников ЛСХИ по «тогам 1991 года / Тезисы докладов-Луганск: ЛЦНТИ, 1992.-С.96. .

11 .Шаповалов В.И., Вольвак С.Ф., ІСошцшшша В.Е, Чугуном О.А. Некоторые результаты испытаний малогабарггп.-ого универсальною, мобильного измельчителя-смесителя кормоа для фермеров и личных подсобных хозяйств // Материалы отчетной научно-технической конференции сотрудников ЛСХИ по итогам 1991.года/Тезисыдокладов-Луганск:ЛЦНТИ, J992.-C.97,

12.Шаповалов В.И., Волъьак С.О. Универсальное устройство для измельчения

корнеклубнеплодов и початков кукурузы к малогабаритному фермерскому измельчителю-смесителю кормов // Материалы отчетной научно-технической конференции сотрудников ЛСХИ по итогам 1992 года / Тезисы докладоз. -Луганск: ЛЦНТЭИ, 1993.- С.75. •

13.Вольвак С.Ф. О программе и методике экспериментальных исследований универсального малогабаритного измельчителя кормоз ИУФ-1 // Сборник научных трудов молодых ученых ЛСХИ.- Луганск: ЛЦНТЭИ, !994,- С 76-79.

14.Вольвак С.Ф., Шаповалов В.И. Определение рациональной сшроста измельчения и параметров рабочих органов измельчителя кормов ИУФ-1 // Матернлы отчетной научно-тгехдшчгскол юбилейной конференции, посвященном 75-летию ЛСХИ I Тезнси докладоз.- Луганск: ЛЦНТЭИ, 1996.- С.32.

15.Шаповалов В.И., В алые,:; С.Ф., Боаапгадзшілзі З.У. Малогабарзшшй измельчитель-смеситель грубих кормоа // Ипфорииікошіай лгзетох 16-97-Луганск: ЛЦНТЭИ, 1997.- 4 с.

16 Шаповалов В.И., Вольвак СФ-, Бодотатазяи З.У. Гвбквй уииаерсавыодЗ малогабгрігшьш кормоприготозетелькдЗ стрсгст ИУФ-1 // Инфорьицишцщц листок }& 17-97.—Луганск: ЯЦНТЗИ, 1997.— 3 с.

АНОТАЦІЇ

Вольвак С.Ф. Обгрунтування технологічного процесу і параметрів робочих органів гнучкого універсального малогабаритного кормоприготувального агрегату у варіанті подрібнення грубих кормів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.01 - механізація сільськогосподарського внробництва-

Луганський сільськогосподарський інститут, Луганськ, 1998.

Дисертація, яка залишається, присвячена обгрунтуванню технологічного процесу, визначенню і оптимізації параметрів робочих органів гнучкого універсального матогабаритного кормоприготувального агрегату у варіанті подрібнення грубих корміз. .

Результати теоретичних та експериментальних досліджень використані прн розробці і впровадженні у виробництво гнучкого кормоприготувального агрегату, який відповідає вимогам, приготування кормів у присадибних, фермерських і колективних господарствах.

Ключові слова, гнучкий універсальний малогабаритний кормогтркготусальшш агрегат, обгрунтування технологічного процесу, оптнмізація параметрів, розробка, впровадження у виробництво.

Вольвак С.Ф. Обоснование технологического процесса и параметров рабочих органов гибкого уннверсатыюго малогабаритного кормоприготовительного агрегата в варианте измельчения грубых кормоэ. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.20.0! - механизация сельскохозяйственного производства. -Луганский сельскохозяйственный институт, Луганск, 1998.

Защищаемая диссертация посвящена обоснованию технологического процесса, определению и оптимизации параметров рабочих органов гибкого универсального малогабаритного кормопрлготшнтельиого агрегата в варианте измельчения грубых кормов. •

Результаты теоретических и экспернмегтшышх исследований использоганы при разработке и Енедренни в производство гибкого кормоприттоЕїттельаого агрегата, отвечающего тр£бсгаптм приготовления ксрмоа а приусадгбпих, фермерских и коллективных хозяйствах

Ключевые слова: гибкий универсальный малогабаритный

кормоприготсзительный агрегст, обоснование техкслотпгскего проиесса, оптимизация п?раметроа, разработка, впедрепне з производство.

Volvak S.F. The basis of technological process and parameters of working parts of flexible all-purpose small-sized forage preparatory unit in the varient of cutting oi roughages. - Manuscript.

The thesis is for getting the degree of candidate of technical sciences on speciality 05.20.01 - Mechanization of farm production - Lugansk Agricultural institute, Lugansk. 19%. '

The thesis deals with the basis of technological process, determination anc optimization of parameters of working parts of the flexible all-purpose small-sized forage preparatory unit in the varient of cutting of roughages.

The results of theoretical and experimental investigations are used in working out anc application of flexible forage preparatory unit to production, satisfying the demands oi forage preparation on private auxiliary, collective farms and farm houses.

Key words: flexible ali-purpose small-sized forage preparatory unit, the basis o: technological process, optimization of parameters, working out, application to production.