автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологического процесса измельченияи параметров рабочих органов универсального малогабаритного измельчителя зерновых продуктов

Болоташвілі Зураб Ушангович -о ^ .

' /

УДК 631.363.25-181.4

ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ПОДРІБНЮВАННЯ І ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ ОРГАНІВ УНІВЕРСАЛЬНОГО МАЛОГАБАРИТНОГО ПОДРІБНЮВАЧА ЗЕРНОВИХ ПРОДУКТІВ

Спеціальність 05.20.01 - Механізація сільськогосподарського виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Луганськ - 2000

Болоташвілі Зураб Ушангович

УДК 631.363.25-181.4

ОБГРУНТУВАІШЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ПОДРІБНЮВАННЯ І ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ ОРГАНІВ УНІВЕРСАЛЬНОГО МАЛОГАБАРИТНОГО ПОДРІБНЮВАНА ЗЕРНОВИХ ПРОДУКТІВ

Спеціальність 05.20.01 - Механізація сільськогосподарського виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Луганськ - 2000

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Луганському державному аграрному університеті (ЛДАУ), Міністерства агропромислового комплексу України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Шаповалов Віктор Іванович, професор кафедри “Сільськогосподарські і меліоративні машини” ЛДАУ

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Брагінець Микола Володимирович, професор кафедри “Механізованих технологій виробництва, переробки і збереження продукції тваринництва” ЛДАУ

кандидат технічних наук, доцент Данченко Микола Миколайович, завідувач кафедри “Фізика”, Таврійської державної агротехнічної академії, м. Мелитополь

Провідна установа: Кіровоградський державний технічний університет,

Міністерство освіти України, м. Кіровоград

Захист відбудеться 2000 р. о & годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради К 29.841.01 Луганського державного аграрного університету, индекс 91008, м. Луганськ-8, Луганський державний аграрний університет

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луганського державного аграрного університету, индекс 91008, м. Луганськ, Луганський державний аграрний університет

Автореферат розісланий “ "</ї'/0#<!Х*&22ООО р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої

ради, кандидат технічних наук, доцент Коваль В. Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У умовах становлення ринкової економіки на Україні і з икнснням нових форм господарювання на селі виникли питання по механізації очих процесів при переробці сировини. Для подрібнювання зернових продуктів малих сільськогосподарських підприємствах промисловість випускає різні мало-аритні подрібнювачі зернових продуктів, потреба в яких дуже висока. Але слід іачити, що більшість із них мають малу продуктивність, відносно невисоку на-ність технологічного процесу, значне споживання енергії і низьку універсаль-гь. Тому розробка універсального малогабаритного подрібнювача зернових про-:тів, який би по продуктивності задовольняв як фермера, приватне підсобне гос-іарство, так і колективне господарство, а також цілком відповідав вимогам при-ування кормів у цих господарствах, є важливим актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. З 1989 по 1992 під керівництвом професора В.І.ІИаповалова проводилися науково-дослідні і до-цно-конструкторські роботи по госпдоговірної темі № 14/89 М з заводом «Калит-ельмаш» ВО «Ростсельмаш»: «Розробка ефективних конструктивно-

нологічних схем і конструкцій кормоприготувальних подрібаювачів-змішувачів шинних матеріалів». З 1992 по 1994 рік НДР і ОКР велися по держбюджетній те-№ 14/92 - ГМ: «Розробка конструкції малогабаритного універсального кормопри-увального агрегату для фермерів, орендаторів, кооператорів і особистих підсоб-

4 господарств». Робота була завершена створенням конструкції, яка була впрова-ена у виробництво.

Ціль роботи. Підвищення ефективності технологічного процесу здрібнювання інових продуктів шляхом розробки конструкції універсального малогабаритного їрібнювача зернових продуктів, яка б відповідала сучасним вимогам готування змів у присадибних, фермерських і колективних господарствах.

По ступеню універсальності розроблена машина не має аналогів у сільгосп-шинобудуванні.

Основні задачі досліджень: провести аналіз існуючих засобів переробки зернових продуктів; вибрати й обгрунтувати конструктивно-технологічну схему малогабаритного універсального подрібнювача зернових продуктів;

теоретично обгрунтувати технологічний процес подрібнювання зернових продуктів і параметри робочих органів малогабаритного універсального подрібнювача зернових продуктів;

експериментально підтвердити результати теоретичних досліджень і визначити оптимальні значення параметрів робочих органів подрібнювача; на підставі зкпериментально-теоретических досліджень розробити конструкцію малогабаритного універсального подрібнювача зернових продуктів, дати техніко-економічну оцінку, провести господарські випробування і впровадити у виробництво.

Наукову новизну отриманих результатів представляють:

- концепція (у співавторстві) механізації приготування кормів шляхом створені універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів, який би з довольняв потреби як дрібних, так і великих колективних господарств;

- конструктивно-технологічна схема універсального малогабаритного подрібнюв ча зернових продуктів;

- оптимальне розташування робочих органів апарата, які подрібнюють матеріал;

- математична модель процесу подрібнювання на універсальному малогабаритн му подрібнювана зернових продуктів;

- оптимальні параметри робочих органів подрібнювача;

- технічне рішення захищене патентом на винахід (позитивне рішення Держпате та України за заявкою № 96051981 від 04.02.1997 p.).

Практичне значення отриманих результатів:

- впровадженої у виробництво на заводах «Калитвасельмаш» ПО «Ростсельмаш»: «Автоматика» конструкції універсального малогабаритного подрібнювача зерн вих продуктів ИУФ-1. Річний економічний ефект складає 441,6 грн у цінах і 1.02.1997 року;

- пропозиції по нових робочих органах, захищеної позитивним рішенням за зая кою на патент.

Особистий внесок здобувана:

- теоретично досліджений технологічний процес здрібнювання фуражного зерна;

- проведена оптимізація параметрів робочих органів апарата , що подрібнює , і малогабаритному універсальному подрібнювачі зернових продуктів ИУФ - 1 допомогою ЕОМ типу IBM PC / AT - 486;

- розроблено методику інженерного розрахунку апарата , що подрібнює , і мет дика проведення експериментальних досліджень по визначенню конструктивні і технологічних параметрів малогабаритного універсального подрібнювача зе нових продуктів ИУФ -1;

- проведений розрахунок економічної ефективності малогабаритного універсал ного подрібнювача зернових продуктів ИУФ -1.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідали й одержали позитивну оцінку на науково-практичній конференції співробітник ЛДАУ (м. Луганськ, 1995... 1999 p.), на першій міжнародній науково-практичн конференції «Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації с.-г. технікі у КІСБ (м. Кіровоград, 1997 p.), на науково-практичній конференції «Проблеми ст новлення соціально-спрямованої економіки регіону» (м. Луганськ, 1997 p.).

Публікації. Основні положення і результати досліджень надруковані у : друкованих роботах. Отримано рішення на видачу патенту України за заявко № 96051981 від 04.02.1997 р.

Структура й об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, шести розділі загальних висновків, списку використаної літератури і додатків. Робота викладе) на 142 сторінках машинописного тексту, містить 58 малюнків, 24 таблиці. Списі літератури включає 127 джерел.

з

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми і ціль роботи, положення, які вино-ься на захист.

У першому розділі “Стан проблеми, ціль і задачі досліджень” дане зообіо-ічне обгрунтування технології подрібнювання зернових продуктів і приведений ліз існуючих конструкцій подрібнювачів зернових продуктів. Подано обгрунту-ня прототипу апарата універсального малогабаритного подрібнювача зернових ідуктів.

Вивченню процесу подрібнювання зернових продуктів присвячена значна ькість робіт. Вагомий внесок у теорію подрібнювання зернових продуктів внесли

Ь.Василенко, П.М.Василенко, С.Д.Хусид, С.В.Мельников, 1.1. Ревенко, ¡.Погорілий, Л.І.Грачова, В.ІЛередня, Н.І.Клименко, В.І.Сироватка, '.Альошкш, П.М.Рощин, О.М.Карнов, В.І.Стяжкін, М.Є.Рєзнік, В.О.Єлісєєв, ІКукта, В.О.Жабко, В.ІШаповалов, С.Ф.Вольвак та інші.

У результаті проведеного аналізу літературних джерел та існуючих конструк-малогабаритних подрібнювачів зернових продуктів зроблено наступні висновки: Фермерські господарства України та СНД інтенсивно розвиваються, їм приділяється особливе значення при вирішенні продовольчого питання. Але для цього фермерським господарствам необхідно мати розвинуту інфраструктуру малогабаритної техніки.

Малогабаритні подрібнювані фуражного зерна існуючих конструкцій мають істотні нестачі: висока енергоємність процесу; низька продуктивність,

переподрібнення продукту, некерованість технологічного процесу.

Не проводилися дослідження технологічного процесу подрібнювання зернових продуктів стосовно до конструкції малогабаритного подрібнювача з вертикальним розташуванням подрібнюючого апарата сполученого із кидалкою-вентилятором. Недостатні теоретичні й експериментальні дослідження технологічного процесу та керованих параметрів робочих органів подрібнювачей зернових продуктів закритого типу з вертикальною установкою кидалки-вентилятора на валі подрібнюючого апарата.

Немає даних по оптимізації параметрів подрібнюючого апарата, стосовно до малогабаритних подрібнювачів зернових продуктів.

Не існує рівняння, що повно відбиває баланс потужності протікання технологічного процесу малогабаритного подрібнювача зернових продуктів.

У другому розділі “Теоретичні передумови до вибору конструктивно -шологічної схеми і параметрів робочих органів малогабаритною універ-іьного подрібнювача ” розроблена блок-схема функціонування універсального логабаритного подрібнювача зернових продуктів (рис.1).

«с.1 видно, що дозатор зернових продуктів здійснює завантаження апарата, який црібнює. Пропускна спроможність дозатора зернових продуктів прямо залежить (довжини - (Ь), ширини - (11) впускного вікна і випускного вікна - (Ь), висоти - (Н) 5то від геометричних керованих чинників. Зовнішнім чинником , що впливає , на затор зернових продуктів, є щільність зернового матеріалу - (рм).

(} М № Р Рис.1

Ь

Я

н

а

?2

а,

3

4

Рис.2. Конструктивно-технологічна схема малогабаритного універсального подрібнювана:

1-бункер, 2-камера подрібнення, 3-молотковий барабан,4-решето, 5-кидалка-вентилятор, 6-горловина,7-шків.

Подрібнюючий апарат е гол вним робочим блоком у проце подрібнювання зернових проду тів. Продуктивність апарата з лежить від наступних дискретн керованих чинників: кількіс

молотків - (2), товщина молотк

- (ст), частота оборотів молотк вого барабана - (п). Дискретн керованими чинниками, що впл вають на вихідні показнш транспортуючого вузла і само: подрібнювана, є наступні: кіл кість лопаток кидалк вентилятора - (кЗ); площа торц вої частини лопатки - (Р2); к; нахилу лопатки кидалк: вентилятора - (аг); частота обор' тів кидалки-вентилятора - (г Основними вихідними показн; ками подрібнювана встановле наступні: продуктивність - (С: модуль помелу - (М), спожива* потужність - (Р), фракційні: склад - СУ/). На підставі розрої леної блок-схеми функціонувань подрібнювана (рис.1) нами пр< понується конструктивні

технологічна схема малогабари-ного універсального подрібнюв; ча зернових продуктів, яка покі зана на рис.2.

Запропонована нами ко! структивно-технологічна схеїу подрібнювана (рис.2) має такігк зитивні якості: - вертикальне ро: ташування апарата, що подріС нює, поєднаного із кидалкою-веі тилятором; - висока універсалі ність за рахунок установки; н вертикальному валі змінних адаптерів; - зручніст при технічному обслуговуванні переобладнанні на інший технс логічний процес. ,

Р

М

Для оцінки запропонованої конструктивно-технологічної схеми була вирішена багатокритеріаль-на задача з використанням інтегрального критерію відстані до цілі. По обраним критеріальним даним: кількості вузлів - (Ку), кількості деталей - (Кд), універсальності - (Ун) - була побудована ба-гатокритеріальна оцінна модель (за найкращими конструкціями подрібнк>вачів зернових продуктів) рис.З.

Аналіз значень узагальненого коефіцієнта відстані до цілі досліджуваних конструктивно-технологічних схем існуючих по-дрібнювачів показує, що кращою є запропонована нами нова нструктивно-технологічна схема універсального малогабаритного подрібнювана рнових продуктів (ц=1,3).

Відповідно до вимог малого фермерського господарства свинарського на-іямку (розрахованого на двох працівників) яке має в утриманні 1 кнура, ЗО осібних свиноматок і 450 поросят на відгодуванні, потребує у фуражних кормів ерміном на 6 місяців): ячмінь - 58,6 т; овес - 43,0 т; пшениця - 38,1 т; горох - 14,9 т агальний об’єм складає 154,6 т). Теоретично була визначена продуктивність мало-баритного, універсального подрібнювача при подрібнюванні фуражного ячменя >„=1254 кг/м3) на середній модуль помелу - 260,5 кг/ г.

На підставі застосування прийнятої моделі сипучого тіла виведена залежність ) для визначення ширини випускної горловини дозатора зернових продуктів:

Ку

Рис.З. Багатокритеріальна оцінна модель: 1- ідеальна модель, 2-ИКМ-Т-0,8, 3-Котигорошко,4-ДЗК-1, 5- запропонована конструктивно-технологічна схема.

ь^_0и£___ м (])

КЬрмН ’ W

Q - продуктивність подрібнювача, кг/ г;

Т - час витікання зернового матеріалу, г;

К - коефіцієнт, який характеризує відношення площі, що зайнята зерном, до площі випускного вікна в одній площині;

L - довжина випускної горловини, м; рм - щільність зернового матеріалу, кг/м3;

Н - висота бункера, м.

Проведені розрахунки показали, що при Q„3 = 360 кг/ г, L = 0,26 м, Н=0,47 м, : 0,15 м, г = 0,0857 м і а = 15° ширина вихідного отвору бункера при витіканні на-

ступнях видів матеріалів дорівнює: для ячменя - 0,0235 м, для пшениці - 0,026 м, дл гороху 0,019 м, для кукурудзи - 0,0143 м. Робочий об'єм бункера для малогабарит ного універсального подрібнювана зернових продуктів склав 0,012 м3. Повний ча витікання зернового матеріалу з бункера склало 3,6 хв. (при завантаженні бункер зерновою культурою ячмінь, щільність котрого 1254 кг/м3). Слід зазначити, що час; витікання зерна з бункера рівного 3,5 хв. цілком достатньо для ручного завантажен ня бункера подрібнювана. Завантаження бункера подрібнювача можна здійснюваті як ручним способом, так автоматично, за допомогою стрічкового або шнековоп транспортера.

Теоретично були визначені основні геометричні розміри подрібнюю чого апа рату малогабаритного універсального подрібнювача зернових продуктів, котрі спри яють якісному протіканню технологічного процесу здрібнювання будь-яких зерно вих матеріалів. Основні розміри молоткового барабана: діаметр 0,3 м; довжина 0,2 м. Довжина молотка складає 0,1 м, ширина молотка - 0,06 м. Кількість молотків 1. штук. Основні розміри перфорованого циліндру (решета): діаметр 0,324 м; довжин

0,25 м. Отримані числові значення основних розмірів апарата враховані при розроб ці конструкції малогабаритного універсального подрібнювача зернових продуктів.

На якісне протікання технологічного процесу здрібнювання зернового матері алу впливає швидкість проходження маси через робочу камеру. Переміщення час ток корму по внутрішній поверхні робочої камери (рис.4) можна описати диферен ціальними рівняннями Даламбера:

де Гин - сила інерції;

Р'с - сила опору частки при русі по поверхні перфорованої склянки;

- сила опору повітря;

Рр - сила розрідження (вакуумна); mq - сила ваги;

а - кут між горизонтальною площиною і траєкторією руху; у- кут між силою інерції і горизонтальною площиною.

Після ряду математичних перетворень отримана формула для визначення швидкост руху здрібненої частки:

¿z2 = Fu Hsin y+FcSin a+Fj,sin a - mq-Fp = 0 ¿x2 = Funcosy-Fccosa-F„coscc= 0

Уa = ‘SaT

r„ (mg +лрва>гш )-^L.J(2FlKlK2f +{F2K3)2 _____________¿2 -¿>1________________

де rn - радіус перфорованої склянки, м; Ру - щільність повітря, кг/м3; гш - радіус кидалки-вентилятора, м;

и - частота оборотів барабана, хв' ;

Si, S2- відстань від початку і краю лопаті кидалки до точки виміру швидкості повітряного потоку, м; ,

fK - коефіцієнт тертя частки об внутрішню поверхню перфорованої склянки; Fі - площа торцевої частини молотка, м2;

Кі - коефіцієнт кількості молотків Кі=1 - два молотки, К,=2 - чотири молотки; К2 - кількість молотків на одній осі підвісу, шт.. ри умові, що г„ = 162 мм, гш = 176 мм, S2 = 176 мм, Sj = 40 мм, fK = 0,33, n = 1485 Г1, Fі = 400 мм2, К]=1, К2=4 шт., F2 = 7400 мм2, К3 = 2 шт., ат = 29°, у=30° швид-сть руху здрібненої частки (ячмінь) відповідно до формули (3) прийме значення -3,8 м/с.

Визначена теоретично необхідна потужність малогабаритного, універсального подрібнювана зернових продуктів

- 1,334 кВт (при подрібнюванні фуражного ячменя на середній модуль помелу) при продуктивності 260,5 кг/ г.

У третьому розділі “Програма і методика експериментальних досліджень” викладена програма досліджень, описані лабораторне устаткування, приводи, експериментальна установка і приведені методики проведення досліджень. Експериментальні дослідження проводилися в лабораторних і господарських умовах. У лабораторних умовах вивчалися чинники, що роблять істотний вплив на процес здрібнювання зернових продуктів: фізико-механічні властивості зернових матеріалів; параметри дозатора зернових продуктів; швидкість вертикального, овітряного потоку; конструктивно-кінематичні параметри камери подрібнювання. ' господарських умовах проводилися випробування на надійність технологічного ¡роцесу і якість подрібнювання зернових продуктів.

Для фіксування параметрів протікання технологічного процесу використову-.алося стандартне і спеціально виготовлене нестандартне устаткування: переносний ¡имірювальний комплект К-50; тахогенератор ТЭ-204; ваги ВЛКТ-500Г-М; секун-(омір годинного типу 0,2S; мікроманометр ММН; пневмовимірювальна трубка Пі-о-Прандтля; ватметр Д-365; электросушильна шафа СНОЛ-2,5/2М та інші.

При оптимізації технологічних і конструктивних параметрів подрібнюючого іпарата використовувалася методика багатофакторного експерименту за планом >окса-Бенкіна. При опрацюванні чисельних значень багатофакторного експеримен-у використовувалася програма “PLAN” і ’’SIGMA” при використанні ПЭВМ класу

Рис.4. Схема діючих сил на рухуючую подрібненню частину в камере подрібнення

а)

б)

|м-ад 1

Гч йч ЧА —

/MS і

.0= р) К \N

г і 6 я а 2 4 *

м,

мм

1,98

1.84

1,70

1.56

1,28

IBM PC/AT - 486. Отримані результати експериментальних досліджень оброблялис математичними методами з визначенням дисперсії, коефіцієнта варіації і критерії Кохрена.

У четвертому роздіг “Результати експериментальнії досліджень” подані отримав

дані, їхній аналіз, узагальнення і зі ставлення з даними теоретичних де сліджень; обгрунтовані раціоналм значення досліджуваних параметрі універсального малогабаритног

подрібнювана зернових продуктії висновки.

На розробленій експеримен тальній установці були проведем дослідження з визначення парамет рів робочих органів для рєгулюван ня ступеня помелу зернових матері алів, а також найменшого спожи вання електроенергії. Результат; експериментальних досліджень по дані у вигляді графіків (рис.5), зображують залежності продукти ності, споживаної потужності і мо дуля помелу від кількості молоткі при здрібнюванні фуражного ячме ня з різним діаметром отворів реше та (3 і 4 мм). Приведені результаті досліджень дозволяють установити що вимоги ДЕРЖСТАНДАРТУ н комбікорми для різних видів і вікі: тварин можуть бути задоволені при установці двох змінних перфорованих склянок із діаметром отворів З і 4 мм зміні кількості молотків від 8 до 16 штук на малогабаритному універсальному по дрібнювачі зернових продуктів.

Методом планування багатофакторного експерименту були обрані такі чишіи ки, які роблять найбільший вплив на робочий процес подрібнюючого апарату: тов щииа молотків, кількість молотків і окружної швидкості молотків, а також критерії оптимізації (3) - енергоємність процесу здрібнювання з урахуванням ступеня і якос ті здрібнювання, що визначається за наступною формулою

Q, P,

кг/ч кВт

2,8 2,8

2,6 2,74

2,4 2,6В

2.2 2,62

2,0 2,56

1.8 2,50

Q, кг/ч •V ft P, кВт

JlV 2,70

4,5 2,60

4,0 2,50

3,5 2,40

3,0

2,5 2,30 2,20

дві вісі підвісу чотири вісі подвісу

Рис.5. Залежності продуктивності, споживаної потужності и модуля помелу від кількості молотків при подрібнюванні ячменя: а - діаметр отворів решета Змм; б - діаметр отворів решета 4мм.

3 = -^-, тМ

іе Р„ - споживана потужність, кВт;

/ - час здрібнювання досліджуваної маси, хв.; т - досліджувана маса, кг;

М - модуль помелу, мм.

У результаті проведення й опрацювання результатів багатофакторного експерименту за планом Бокса-Бенкіна були отримані: математична модель (5), каионі-іне рівняння. (6) і в разкодованому виді математична модель другого порядку

46 53 60 67 74

Окружна швщкість мопетма \/ок,м/с

1П 12 14

Кількість МОЛОТКІВ 2, шт. в)

Окружна швідвдгь молоти® Ш,шІс

б)

16

Рис.6. Двомірний перетин поверхні

відгуку:

а)Х,-Х3;

б)Х2-Х3;

в)Х,~Х2.

у = 0,558 - 0,029X1 + 0,026х3+ 0,001Sx,x2 + 0,018хіх3 + 0,01хіх3 - 0,0363х,2-

- 0,0311x2 - 0,0251х32,

у - 0,564 = - 0,037Х,2 - 0,032Х22- 0,026Х3\

(6)

3=- 0,167 + 0,0557 b + 0,0345 Z + 0,0113 Уокр + 0,0002 bz + 0,0006 b Voi<p +

де у - параметр оптимізації, енергоємність - (3), кВт хв. / кг мм;

Xj - товщина молотків - (¿>), мм х2 - кількість молотків - (z), шт; х3 - окружна швидкість молотків - (Уокр),м/с.

З графоаналітичного аналізу математичної моделі енергоємності процесу здрібнювання зернових продуктів методом двомірних перетинів (рис.б) видно, що енергоємність складає 0,565 кВт хв./(кг мм) при наступних оптимальних значеннях чинників: Ь=5мм, 2=12 шт., VOIcp=66 м/с.

Отримані теоретичні передумови по визначенню продуктивності малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів підтверджені експериментально з точністю в 5,41 %, а якість подрібненого продукту відповідає запропонованим зоотехнічним вимогам.

Виходячи з експериментального підтвердження теоретичних передумов бункера прямокутної форми, установлені наступні геометричні розміри: висота - 0,47 м; радіус вхідної горловини - 0,15 м; радіус вихідної горловини -

0,0875 м; кут нахилу стінки бункера - 15°; довжина вихідної горловини бункера - 0,26 м. Експериментально також визначена ширина вихідного отвору бункера при продуктивності 360 кг/ г: ячмінь - 0,0242 м; пшениця - 0,0275 м; горох - 0,021 м; кукурудза - 0,154 м.

Експериментально було підтверджено, що при установці кидалки-вентилятора, тобто при створенні вертикального повітряного потоку, продуктивність малогабаритного подрібнювана зернових продуктів зростає на 20 % при незначному збільшенні споживання потужності (до 3%). Приведені результати дозволяють установити, що вимоги ДЕРЖСТАНДАРТУ на комбікорм для різних видів і віків тварин задовольняються при установці кидалки-вентилятора на подрібнювані. На підставі проведених експериментальних досліджень можна зробити висновок, що необхідно встановлювати в зарешет-ному просторі кидалку-вентилятор, тому що він створює спадний вертикальний повітряний потік, який сприяє більш швидкому підведенню зернового матеріалу до робочих органів і відводу подрібненого матеріалу з зарешетного простору.

Експериментально методом макрофотозйомки була визначена швидкість руху і кут опускання гвинтової лінії здрібнених часток. Швидкість руху

+ 0,0002 z Уокр - 0,009 Ь2- 0,002 z 2- 0,0001 Уокр2.

(?)

здрібненої частки, згідно експериментів склала 64,05 м/с а по теоретичних розрахунках 66,8 м/с. Результати експериментальних досліджень показують, що максимальна розбіжність теоретичних і експериментальних даних у визначенні швидкості руху здрібнених часток складає не більш 4,12 %. Розбіжність теоретичних і експериментальних даних у визначенні кута опускання гвинтової лінії здрібнених часток складає 7%. Отже можна зробити висновок, що отримані теоретичні результати по визначенню швидкості руху і кута опускання гвинтової лінії здрібнених часток цілком підтверджені експериментально.

У п'ятому розділі “Господарські випробування, економічна ефективність і область застосування універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів ” подані результати господарських випробувань універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 (рис.7), що проводилися в складському приміщенні учбово-дослідного господарства ЛДАУ.

Оцінка економічної ефективності від застосування універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 проводилася в порівнянні з малогабаритним подрібнювачем “Котигорошко - 2”, що випускається AT “Україна - Холдінг - Лізинг”. Річний економічний ефект від впровадження універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 склав 441,6 грн у цінах па 1.02.1997 року.

Малогабаритний універсальний подрібнювач зернових продуктів ИУФ-1 може подрібнювати зернові (ячмінь, пшениця) і бобові (горох, соя і т.д.) на дерть або на крупу в залежності від зоотехнічних вимог. При подрібнюванні на середній модуль помелу продуктивність малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 має такі значення : ячмінь - 245 кг/ г, пшениця - 252 кг/ г, горох - 326 кг/ г. На грубий модуль помелу : ячмінь -398 кг/ г, пшениця - 404 кг/ г, горох - 471 кг/ г.

Малогабаритний універсальний подрібнювач зернових продуктів ИУФ-1 може використовуватися у фермерських, особистих і на великих с.-г. підприємствах при готуванні дерті або крупи для усіх видів і віків тварин.

Малогабаритний універсальний подрібнювач зернових продуктів ИУФ-1 впроваджений у виробництво. Досліджувані партії подрібнювана випущені на заводах “Автоматика” (Івано-Франківська область, смт. Брошпев) і “Калитвасельмаш” (Росія, м. Бела Калитва).

Рис.7. Малогабаритний універсальний подрібнювач зернових продуктів ИУФ-1: а - конструктивно технологічна схема; б - загальний вид; 1 -бункер; 2 - камера подрібнювання; 3 - перфорований циліндр;

4 - молотковий барабан; 5 - горловина; 6 - кидалка-вентилятор;

7 - електродвигун; 8 - рама.

ЗАГАЛЬНІ ВИВОДИ

1. На основі аналізу існуючих конструктивно-технологічних схем малогабаритних подрібнювачей зернових продуктів виявлена необхідність розробки малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів для фермерських і особистих підсобних господарств, який би відповідав вимогам готування кормів у цих господарствах.

2. Розроблена математична модель здрібнювання зернових продуктів показує зв'язок домінуючих чинників, що впливають на його роботу, і дозволяє визначити раціональні параметри робочих органів. Експериментально-теоретичними дослідженнями встановлені оптимальні технологічно-конструктивні параметри:

- молотковий барабан діаметром 300 мм, довжиною 210 мм повиннен бути оснащений 12 шарнірно-підвішеними молотками на 4 осях підвісу; крок розставляння молотків 14 мм; довжина молотка - 100 мм; ширина молотка - 60 мм; товщина молотка - 5 мм; окружна швидкість молотків знаходиться в межах 60.. .70 м/с.

- подрібнюючий апарат повинен бути оснащений перфорованими циліндрами діаметром - 324 мм, довжиною - 250 мм і з різним діаметром отворів перфорації стінок (на дрібний модуль помелу - діаметр отворів Змм; на середній і грубий модуль помелу - діаметр отворів 4 мм);

- кидалка-вентилятор діаметром 352 мм повинна мати дві лопаті шириною 50мм, загальною площею 5950 мм2 і установлені радіально обертанню ротора кидалки-вентилятора. Кидалка-вентилятор обертається в режимі ротора;

- кут вивантажувальної горловини подрібнювана складає 45,6° (град.) при довжині дуги вивантажувального патрубка 140мм і діаметрі кидалки-вентилятора 352 мм;

- для забезпечення надійного транспортування і вивантаження здрібненого корму швидкість повітряного потоку на виході (вивантажувальна горловина) знаходиться в межах 14.. .15 м/с;

- енергоємність процесу подрібнювання з обліком ступеня і якості здрібненого корму складає 0,1525 (кВт хв.)/кг.

3. Отримана математична модель відповідає реальному процесу здрібнювання зернових продуктів і може бути використана для планування вихідних показників і режимів роботи малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів в умовах виробництва.

4. Результати експериментально-теоретичних досліджень можуть бути використані при розробці нових подрібнювачів зернових продуктів. Основні теоретичні та експериментальні дослідження реалізовані при розробці конструктивно-технологічної схеми малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1.

5. Продуктивність малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 (кг/г) при відповідності якості подрібненого продукту запропонованим зоотехнічним вимогам має наступні значення:

- при подрібнюванні на середній модуль помелу: ячмінь - 245 кг/г, пшениця - 252 кг/г, горох - 326 кг/г;

- при подрібнюванні на грубий модуль помелу: ячмінь - 398 кг/г, пшениця - 404 кг/г, горох - 471 кг/г.

6. Розроблено методику інженерного розрахунку подрібнюючого апарата, яка була використана при розробці конструктивно-технологічної схеми малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1.

7. Проведені господарські випробовування малогабаритного універсального подрібнювана зернових продуктів ИУФ-1 говорять про високу надійність технологічного процесу і про перевагу над існуючими подрібнювачами по якості подрібнення корму та енергоємності процесу.

8. Річний економічний ефект від впровадження малогабаритного універсального подрібнювача кормів ИУФ-1 складає 441,6 грн.

9. Малогабаритний універсальний подрібнювач зернових продуктів ИУФ-1 впроваджений у виробництво на заводах “Автоматика” (Івано-Франківська область, смт. Брошнев) і “Калитвасельмаш” (Росія, м. Белая Калитва).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

1. 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, 1996. - №1. - с.169. ..173.

2. Шаповалов В.И., Болоташвили З.У., Вольвак С.Ф. Малогабаритный измельчитель-смеситель в варианте измельчения фуражного зерна / Информационный листок № 9-97. - Луганск: Луганский ЦНТИ, 1997, - 3 с.

3. Шаповалов В.И., Вольвак С.Ф., Болоташвили З.У. Разработка гибкого универсального малогабаритного кормоприготовительного агрегата ИУФ - ! // Проблеми конструювання, виробнитсьтва та експлуатації с.-г. техники: Збірник наукових праць. - Кіровоград: КІСМ, 1997, с 113... 116.

4. Болоташвили З.У. Обоснование параметров выходной горловины малогабаритного измельчителя-смесителя ИУФ -1 // Машинобудування та технічні науки: Придніпровський науковий вісник. - Дніпропетровськ, 1997. - № 35 (46). С 1...4.

5. Болоташвили З.У. К обоснованию параметров бункера и скорости движения

зерновой частицы агрегата ИУФ - 1 // Збірник Луганського

сільскогосподарського інституту //Видавництво ЛСГІ, 1997, № 1. с. 42...45.

6. Болоташвили З.У., Вольвак С.Ф. Обоснование угла наклона лопатки швы-рялки-вентилятора. // Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації с.-г. техніки: Збірник наукових праць. - Кіровоград : КІСМ, 1997. С. 19...22.

7. Болоташвили З.У., Шаповалов В.И. Обоснование параметров рабочих органов измельчающего аппарата фуражного зерна к кормоприготовительному агрегату ИУФ - 1 // Збірник Луганського сільскогосподарського інституту // Видавництво ЛСГІ, 1997, № 1. С. 39...42.

8. Болоташвили З.У. Разработка малогабаритного гибкого кормоприготовительного агрегата в варианте измельчения фуражного зерна // Вісник східноукраїнського державного університету. - Луганськ, СУДУ, 1997. - № 5(9) - с. 193.

9. Шаповалов В.И., Болоташвили З.У. Обоснование установки швырялки-

вентилятора на малогабаритном универсальном измельчителе фуражного зерна ИУФ-1 // Збірник наукових праць Луганського

сільскогосподарського інституту // Видавництво ЛСГІ, 1998, № 2(4), с. 93...96. .

10. Болоташвили З.У. Обоснование конструктивно-технологической схемы универсального малогабаритного измельчителя зерновых продуктов// Збірник наукових праць Луганського державного аграрного університету / Ред кол.: В.Г.Ткаченко (відп. ред.) та ін. - Луганськ, № 4(10). - 1999,

с.86.,.90

11. Шаповалов В.І., Вольвак С.Ф., Болоташвиілі З.У. Малогабаритний універсальний фермерський подрібнювач-змішувач // Рішення про видачу патенту на винахід без проведення експертизи по суті / Заявка № 96051981 від 21.05.1996. -Київ, НДЦПЕ, 04.02.1997р.

АНОТАЦІЯ

Болоташвілі З.У. Обгрунтування технологічного процесу здрібнювання і параметрів робочих органів універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва. -Луганський державний аграрний університет, Луганськ, 2000 р.

Дисертація яка захищається присвячена обгрунтуванню технологічного процесу здрібнювання, визначенню й оптимІзації параметрів робочих органів універсального малогабаритного подрібнювана зернових продуктів.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці і впровадженні у виробництво універсального малогабаритного подрібнювач зернових продуктів. Подрібнювач відповідає сучасним вимогам

готування кормів у присадибних, фермерських і великих колективних господарствах.

Ключові слова: універсальний малогабаритний подрібнювач зернових продуктів, обгрунтування технологічного процесу, оптимізація параметрів, подрібнюючий апарат, розробка, впровадження у виробництво.

АННОТАЦИЯ

Болоташвили З.У. Обоснование технологического процесса измельчения и параметров рабочих органов универсального малогабаритного измельчителя зерновых продуктов. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. - Луганский государственный аграрный университет, Луганск, 2000 р.

Защищаемая диссертация посвящена обоснованию технологического процесса измельчения, определению и оптимизации параметров рабочих органов универсального малогабаритного измельчителя зерновых продуктов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке и внедрении в производство универсального малогабаритного измельчителя зерновых продуктов, отвечающего современным требованиям приготовления кормов в приусадебных, фермерских и крупных коллективных хозяйствах. .

Ключевые слова: универсальный малогабаритный измельчитель зерновых продуктов, обоснование технологического процесса, оптимизация параметров, измельчающий аппарат, разработка, внедрение в производство.

SUMMARY

Bolotashvily S.U. The basis of technological process of grinding and parameters of working organs of universal small dimension grinder of grain.-Manuscript.

Candidate of technical seines on specialty 05.20.01 - Dissertation-mechanization of agricultural production. - Lugansk State Agrarian University, Lugansk, 2000.

Defending dissertation is dedicated on basis of technological process of grinding, determination of optimal parameters at working organs-universai small dimension grinder of grain.

The results of theory and experimental research are used at elaboration and introduction into the manufacture of universal small-dimension grinder of grain,

meeting modem requirements of food processing at personal plots, farms and big collective farms.

Key words: universal small dimension grinder of grain, basing of technological process, optimal parameters, and grinder elaboration introduction into the manufacture.

Підписано до друку 27.01.2000 г.

Формат 60 х 84 1/16 Об’єм у фіз. д. а. - 1,0 Зам. № Тираж - 100

м. Луганськ. Друк, цех ЛДАУ