автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Параметры и режимы работы распределительного устройства брикетного пресса

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Классификация конструкций приемно-распреде-лительных устройств брикетных прессов и анализ процесса подачи сечки ими к прессующим роликам.

1.2. Обзор исследований процесса распределения сечки в брикетных прессах и грануляторах.

1.3. Цель и задачи исследований.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И

АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРЕССУЕМОЙ СЕЧКИ

2.1. Программа и методика лабораторных исследований.

2.2. Определение коэффициентов трения сечки по листовой стали.

2.3. Определение скорости витания сечки.

2.4. Определение угла естественного откоса.

2.5. Определение насыпной плотности сечки.

ВЫВОДЫ.

Глава 3. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПРИЕЗЙНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

3.1. Выбор оптимальной формы лопатки разбрасывающего диска.

3.2. Обоснование оптимальных параметров направляющей воронки.

3.3. Обоснование геометрических параметров распределительного устройства.

ВЫВОДЫ.

Глава 4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЧКИ

4.1 • Программа исследований

4.2. Методика проведения исследований.

Глава 5« ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЧКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТНЫХ

РЕЖИМАХ

5.1. Исследование перемещения сечки по поверхности вращающейся лопатки

5.2. Исследование рабочего процесса распределения сечки.

5.3. Определение мощности, потребной на привод усовершенствованного распределительного устройства при различной подаче сечки •••••

5.4. Результаты исследований различных устройств, установленных на прессовальном устройстве

5.5. Определение характера движения воздушного потока внутри матрицы пресса

5.6. Результаты экспериментальных исследований по обоснованию скоростного режима прессовального устройства.

5.7. Результаты исследования работоспособности брикетного пресса с усовершенствованными рабочими органами . •.

ВЫВОДЫ.

Для успешного выполнения задач, поставленных ХХУ1 съездом КПСС по увеличению производства сельскохозяйственной продукции, и реализации Продовольственной программы необходимо создание прочной кормовой базы, способствующей ускоренному развитию животноводства. При этом намечено довести в 1985 году производство брикетированных и гранулированных кормосмесей до 14240 тыс.т, витаминной и.; травяной муки и других искусственно обезвоженных кормов до 10022 тыс.т /I, 2/.

Намечено в одиннадцатой пятилетке увеличить производство мяса более чем на 3 млн.тонн и довести его в 1985 году до 18,2 млн. тонн в год. Намечается перевод сельскохозяйственного производства на индустриальную основу и прогрессивные технологии, увеличение выпуска комплексов высокоэффективных машин и оборудования, обеспечивающих внедрение прогрессивных технологических процессов заготовки, приготовления и раздачи кормов /3/.

Одним из путей выполнения поставленных задач является создание комплексов высокопроизводительных машин и оборудования для производства брикетированных кормов, повышение уровня механизации и автоматизации заготовки кормов и перевода его на промышленную основу.

Технология производства брикетированных кормов позволяет обеспечить максимальную сохранность корма при длительном его храг-нении по сравнению с другими технологиями. Исследованиями, проведенными во Всесоюзном научно-исследовательском институте кормов, установлено, что потери питательных веществ при высушивании сена в прокосах составляют 35-40$, при досушивании активным вентилированием - 20-25$, при силосовании - 20-30$, в процессе приготовления сенажа - 10-15$, при заготовке витаминной муки, гранулированных и брикетированных обезвоженных кормов - 5-6$. Кроме того, получение большого количества кормовых единиц с убираемой площади при изготовлении травяной муки и резки, а также при их гранулировании и брикетировании позволит увеличить и выход продукции животноводства, реализация которой приносит высокий доход хозяйствам. Технология производства брикетированных кормов позвляет повысить уровень механизации и автоматизации процессов приготовления и раздачи, улучшить удобство их хранения и транспортировки, сохранность питательных веществ, поедаемость и усвояемость корма животными.

Исследования, проведенные в ВИМе /49/, свидетельствуют, что при брикетировании кормов затраты труда сокращаются в 1,2-1,8 раза, удельные капиталовложения - в 1,5-2,0 раза, эксплуатационные - в 1,5 раза по сравнению с заготовкой сена в рассыпном виде. Резко уменьшается и удельная металлоемкость применяемых машин. Процесс раздачи брикетированных кормов легко автоматизируется. Производительность труда на раздаче брикетированного корма животным по сравнению с рассыпным повышается в 4-5 раз.

В настоящее время в зарубежных странах брикетирование люцерны получило широкое применение. Для этого используются разнообразные конструкции стационарных и передвижных брикетных прессов, которые предназначены для работы на бобовых травах, но мало работоспособны на злаковых травах.

В нашей стране более высокое применение получила технология приготовления брикетированных кормов на стационаре. Эта технология позволяет заготавливать брикетированный корм стебельчатой структуры в соответствии с требованиями ГОСТ 23169-78 /47/ из искусственно высушенных измельченных трав (сечки), перенести основную переработку растительной массы на стационар, получить корм, сбалансированный по питательным веществам.

В настоящее время такой корм заготавливается в относительно небольших количествах на оборудовании 0ПК-2М, имеющем относительно невысокую производительность, не отвечающую современным требованиям сельскохозяйственного производства. Кроме того, в надшей стране созданы сушильные агрегаты АВМ-3,0 и АВМ-5,0, что требует создания брикетного пресса производительностью 4-5 тонн в час для комплектования линий и цехов производства брикетированных кормов.

Теоретические исследования процесса прессования показали, что захватывающая способность прессующих роликов, серийно выпускавшегося пресса ПБС-3,0 (производительностью 3 т/ч) может обеспечить его производительность свыше 5 тонн в час, что позволяет повысить производительность пресса ПБС-3,0 путем увеличения секундной подачи сечки за счет возрастания частоты вращения водила (при некотором снижении подачи сечки за один оборот водила) и применения усовершенствованного приемно-распределительного устройства и незначительного увеличения длины прессовальной камеры.

Новизна работы состоит в исследовании и установлении закономерностей движения сечки по рабочим поверхностям усовершенствованного распределительного и в воздушной среде прессовального устройства; в исследовании влияния воздушного потока от вращающихся вместе с водилом пресса роликов на равномерность ее поступления к прессующим роликам, установлении влияния частоты вращения водила пресса и секундной подачи на измельчение сечки в матрице пресса, установлении влияния частоты вращения водила пресса на удельную энергоемкость брикетирования и нагрев производимых брикетов.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

- методика расчета усовершенствованного приемно-распредели-тельного устройства брикетного пресса с кольцевой матрицей;

- формулы для определения конструктивных параметров воронки и усовершенствованного распределительного устройства в зависимости от физико-механических свойств сечки и пропускной способности.

- обоснование скоростного режима пресса при соответствующей подаче сечки, обеспечивающего повышение его производительности при качественном получении брикетов.

В работе приводится анализ процесса распределения сечки различными распределительными устройствами в брикетных прессах с кольцевой матрицей. На основании анализа их работы и предварительных опытов было установлено влияние воздушного потока от вращающегося вместе с водилом пресса роликов на поверхность поступления сечки к прессующим роликам и устойчивость работы брикетного пресса.

Результаты теоретических исследований позволили определить рациональный тип и оптимальные геометрические параметры отдельных элементов приемно-распределительного устройства: воронки для направления сечки, лопаток разбрасывающего диска, отражателя и их положение в прессовальном устройстве брикетного пресса.

При проведении теоретических исследований были использованы результаты исследований по определению основных физико-механических свойств сечки.

Приведены экспериментальные данные сравнительных испытаний брикетного пресса, оснащенного тремя типами распределительных устройств: дискового (серийного), шнекового и усовершенствованного (направленного типа).

Экспериментально определены:«равномерность распределения прессуемого материала по периметру матрицы при работе брикетного пресса, оснащенного дисковым и усовершенствованным распределительными устройствами, измельчение сечки роликами пресса, и качества получаемых брикетов при работе брикетного пресса на различных скоростных режимах и подачах сечки к рабочим органам прессовального устройства.

Обоснованы соотношения секундной подачи сечки и скоростные режимы пресса ПБС-3,0, оснащенного усовершенствованным распределительным устройством, обеспечивающие получение брикетируемого корма в пределах агрозоотребований.

На основе проведенных исследований обоснованы конструктивные параметры приемно-распределительного устройства и скоростные режимы работы пресса, позволяющие увеличить его производительность до 5 тонн в час при получении качественных брикетов.

Результаты исследований и методика расчета приемно-распре-дедительного устройства брикетного пресса с горизонтальной кольцевой матрицей использованы предприятием-калькодержателем (ГСКБ завода сельскохозяйственного машиностроения им, Ухтомского) при изготовлении пресса с усовершенствованными рабочими органами.

Оборудование 0БК-3,0 включено в Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 19811990 гг. (шифр ЖЛ0.2.13).

- 10

- 173 -ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Установлено, что существующие распределительные устройства брикетных прессов с кольцевыми матрицами не обеспечивают равномерной подачи и распределения сечки в прессовальном устройстве и не позволяют повысить его производительность за счет увеличения частоты вращения водила и секундной подачи сечки без существенного изменения конструктивных параметров рабочих органов,

2, Установлено, что при оптимальной для брикетирования влажности 15-17$ коэффициенты трения сечки злаковых трав и зернофуражных культур по листовой необработанной стали одинаковы и составляют 0,26, сечки бобовых трав - 0,32, С увеличением давт т ления от 0,02 10 до 0,18 I0""1 МПа и скорости от I до 10 м/с они уменьшаются. Скорости витания листьев бобовых трав отличаются незначительно от скоростей витания листьев злаковых трав и зернофуражных культур и находятся в пределах 2,1-2,5 м/с.

Скорости витания стеблей бобовых, злаковых трав и зернофуражных культур с увеличением их длины от 25 до 150 мм при расположении стеблей продольной осью перпендикулярно и вдоль вектора относительной скорости воздуха находятся соответственно в пределах 3,5-3,7 и 4,5-6,5 м/с,

3. Разработана методика расчета приемно-распределительного устройства брикетных прессов с горизонтальной кольцевой матрицей, позволяющая определить его оптимальные конструктивные и установочные параметры.

4, Применение усовершенствованного приемно-распределительного устройства на брикетном прессе ПБС-3,0 позволяет уменьшить влияние воздушного потока, создаваемого вращающимися роликами на прессуемую сечку, что обеспечивает: а) уменьшение неравномерности распределения сечки по периметру кольцевой матрицы в три раза; б) уменьшение на Ъ% крошимости брикетов; в) снижение в 1,5 раза пиковых значений крутящего момента на приводном валу пресса; г) увеличение производительности пресса в 1,4 раза (при удлинении его прессовальных камер на 50 мм и увеличении мощности электродвигателя,

5, Для получения брикетов, соответствующих агрозоотребова-ниям, рекомендуется следующий оптимально г го пресса ПБС-3,0: частота вращения водила - 240 мин"*, подача сечки злаковых трав и зернофуражных культур - I кг/с, сечки бобовых трав - 1,4 кг/с.

6, Увеличение частоты вращения водила от 120 до 400 мин"* не приводит к дополнительному нагреву элементов пресса и формируемых брикетов, 7. Разработанное усовершенствованное приемно-распредели-тельное устройство (а,с. 631113) обеспечивает устойчивую работу брикетного пресса ПБС-3,0 с кольцевой горизонтальной матрицей при увеличении его скоростного режима до 240 мин"* и производительности до 4,7-5,0 т/ч для бобовых трав и 3,6 т/ч для злаковых трав,

8, Применение брикетного пресса, оснащенного разработанным приемно-распределительным устройством и удлиненными до 358 мм прессовальными камерами позволяет по сравнению с серийным прессом увеличить сезонную выработку с 2280 до 3780 т и получить экономическую эффективность в размере 2514 рублей в год.

1. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и ме-ры по ее реализации. Материалы майского Пленума 1 ЦК КПСС 1982 г. М.: Правда, Политическое самообразование, 1982, № 7.

2. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О мерах подальнейшему увеличению производства и повышения качества кормов в I978-1985 гг." от 15 июня 1978. КПСС в резолюциях и решениях съездов, конференций и пленумов ЦК. - М.: Политиздат, 1981.

3. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981 г.

4. Агрозоотехнические требования (техническое задание) на комплекты оборудования для производства кормовых брикетов (гранул) из грубых кормов. М.: МСХ СССР, 1973.

5. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Наука,1965.

6. Бурмистров М.Ф. Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений. М.: Сельхозгиз, 1956.

7. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики. Часть I.- М.: "Наука", Главная ред. физико-математич. литературы. 1965. с. 81-82.

8. Брикеты и гранулы кормовые. Технические условия. ГОСТ 23513

9. Издание официальное. Государственный комитет по стандартам. М. 1979.

10. Валушис В.В. Основы высокотемпературной сушки кормов. М.:1. Колос", 1977.

11. Василенко П.М. Теория движения частиц по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. Киев: УАСХН, I960. - с. 70-283.t

12. Васильев В.И. Влияние предварительного уплотнения торфянойсушенки на качество брикетов и производительность прессов. Дисс. канд. техн. наук. М. 1967.

13. Воропянский Н.П. Объемный вес измельченной соломы. "Механизация и эл. соц. с.х", № 10, 1968 с. 41-43.

14. Вашкявичус А.Ю. Исследование процесса брикетирования травяной резки искусственной сушки на кольцевом прессе и обоснование основных параметров пресса. Дисс. канд. техн. наук. Минск, 1977.

15. Вентцель Е.С. "Теория вероятности" М.: Наука, 1969, с. 576.

16. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: "Колос", 1967.- 159.

17. Волков В.А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде. Труды ВИСХОМа, вып. 24. М., 1959.

18. Гребеник В.М. Вопросы теории роторных метательных машин. "Вестник машиностроения", № 5, 1952.

19. Гячев Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах.- М.: Машиностроение, 1968 с 24-48.

20. Долгов И.А. Научные основы методики расчета рабочих органовпрессующих и прокатывающих сеноуборочных машин. Дисс. докт. техн. наук. М., 1971.

21. Долгов И.А. Математические методы в земледельческой механике.- М.: Машиностроение, 1967. с 203.

22. Дейкстра Н.Д. Характер и величина потерь при искусственнойсушке. Перевод: ЦНСХБ, № 15283.

23. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. М.: Государственноенаучн.-техн. изд-во машиностроит лит-ры, 1952. -с 138-147.

24. Зленко Н.И., Еремченко В.И. Определение аэродинамическихсвойств листостебельной сечки. Научно-технический бюллетень ВИМ, М., 1977, вып. 34, с. 26-28.

25. Еремченко В.И. Интенсификация процесса брикетирования напрессе с горизонтальной кольцевой матрицей. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции (13-15 октября 1981 г., г. Киев) - М., 1981, с. 5758.

26. Зленко Н.И., Еремченко В.И. Обоснование частотного режимабрикетного пресса. Механизация и электрификация соц. с.-х., 1979, № 3, с. 23-24.

27. Зленко Н.И., Еремченко В.И. Выбор параметров направляющейворонки для подачи сечки листостебельных материалов. Научно-технический бюллетень ВИМ, М., 1977, вып. 32, - с. 22-26.

28. Киров B.C. Исследование рабочего процесса вентиляторов броскового типа. Дисс. канд. техн. наук. Л.-П., 1964.

29. Кенигер В., Гаммер В. Искусственная сушка зеленого корма. .

30. Л.: ЛОИЗ, 1936. с. 78-118.

31. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: "Машиностроение",1968. с 231-297.

32. Красников В.В. Исследование рабочего процесса швырялки силосопогрузчика и разработка основ ее расчета. Дисс. канд. техн. наук. М., 1965.

33. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. Спра^вочное пособие. Издание 2-е М.: Машгиз 1962. - с 220.

34. Кушилкин Б.А. Исследование процесса высева минеральных удобрений горизонтальным аппаратом. Дисс. канд. техн. наук. Воронеж, 1966.- 178

35. Лифанов Ю.Н.Некоторые данные исследований погрузчиков роторного типа при погрузке торфокрышки на удобрение -Минск, АСХН БССР, I960.

36. Лаврентьев В.И., Пелль В.Г. Скоростная кинокамера CKC-I М.:1. Искусство, 1963.

37. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. БИСХОМ, М., I960.

38. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.- М.: Колос, 1980, с 11-12.

39. Методика определения эююмической эффективности внедрения новой техники, механизации и автоматизации производства, М., 1969.

40. Методы экономической оценки ГОСТ 23728-79, ГОСТ 23730-79. Издание официальное. Государственный комитет СССР по стандартам, М., 1979.

41. Маликов М.Ф. Основы метрологии. Ч.-1. М.: 1949, с 476

42. Методы, приборы и оборудование, применяемые при исследованиии испытании с/х техники. М.: ЦИНТИМАШ, 1961.

43. Нелюбов А.И., Ветров Е.Ф. Пневмо-сепариругощие системы сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1977.- с 7-12

44. Омельченко А.А., Кулаковский И.В., Зайцев А.Н. Аэродинамическое сопротивление полету сельскохозяйственных материалов. Механизация и электрификация соц с-х 1972, № II с 39-40.

45. Особов В.И. Исследование процесса брикетирования сена. Дисс.канд. техн. наук. М., 1962, с 50-65.

46. Оборудование для гранулирования и брикетирования кормов. Типыи основные параметры, общие технические требования. ГОСТ 23169-78, ГОСТ 23169-79. Издание официальное. Государственный комитет СССР по стандартам. М., 1978.

47. Попов С.Г. Измерение воздушных потоков. М. - Л.: ОГИЗ. Гос.изд-во технико-теоретической литературы, 1947, с 1673.

48. Прищеп Л.Г., Долгов И.А., Герасимов Н. Кормовые брикеты. Оновом в технологии приготовления полнорационных кормов. Газета Сельская жизнь, 1973 от 2 июня.

49. Павловский. И.В. Основы проектирования машин для внесения удобрений в почву. М. Машиностроение, 1965, - с 52.

50. Подкользин Ю.В. Исследование рабочего процесса и обоснованиеконструктивных параметров пресса для гранулирования и брикетирования кормов. Дисс. канд. техн. наук. Л.-П., 1976.

51. Пиуновский И.И. Теоретические основы работы центробежногоразбрасывателя с радиальными лопастями. Труды Института торфа АН БССР, т. УШ). Минск, 1939, т. Ж.

52. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - с 172-174.

53. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Ч.П. М.: Колос,1968. с I08-112.

54. Соболев Г.В. Определение геометрии кольцевых прессов и грануляторов. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства ВИМ, М., 1967, т 41 - с I65-I7I.

55. Соболев Г.В. Геометрические параметры прессов иггрануляторовс кольцевой матрицей. Механизация и электрификация соц. с/х, 1965, № 6, с 12-15.

56. Всесоюзное объединение "Союзсельхозтехника" СМ СССР. Управление заказов, испытаний и внедрения новой техники. Сборник отраслевых нормалей по эксплуатационной и экономической оценке сельскохозяйственных машин при государственных испытаниях. М., 1967.

57. Сапкаускас В.П. Потери каротина при различных условиях хранения витаминной муки. Записки Ленинградского СХИ. 1930, т. 149, вып. 2, с 55-59.

58. Турбин Б.Г. и др. Сельскохозяйственные машины. Л.: "Машиностроение", 1967 с 163-178.

59. Ткач В.Д., Куцын Л.М., Кулаковский И.В. Результаты экспериментального исследования аэродинамики кормовых материалов. Тракторы и сельхозмашины, 1973, № 2, с 22-23.

60. Тыльный С.А. Теоретическое и экспериментальное обоснованиеработы центробежных метательных аппаратов с вертикальной осью вращения. Дисс. канд. техн. наук. М.,1969.

61. Технологичность конструкций в машиностроении. Л.: ВНИТОМАШ,1950.- 181

62. Уотсон С.Дж., Нэш М.Дн. Приготовление и использование сенаи силоса. М.: Колос, 1964, - с I0I-II3.

63. Уайт Р., Иео М. Сушка зеленых кормов, М. Л., 1954.

64. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И. Исследование влияния конструкцииприемника травяной муки на параметры процесса гранулирования, Записки ЛСХИ, 1970, т. 149, вып. 2 -с 40-44.

65. Фарбман Г.Я. К определению максимальной скорости вращенияматрицы пресса-гранулятора. Записки ЛСХИ, 1972, т. 174, вып. 2, ч. 2, - с 18-24.

66. Фатеев М.Н. Аэродинамические свойства измельченной массыкукурузы и подсолнечника. Труды ВИСХОМ, М., 1963, вып. 41. 1963 - с 16-32.

67. Хоменко Ю.В. Скорость витания частиц измельченной растительноймассы. Труды ВИСХОМа, М., 1963, вып. 41, с 33-44.

68. Хилков Н.В. Экспериментально-теоретические исследования режимов работы брикетировщика грубых кормов. Дисс. канд. техн. наук. Л., 1977.

69. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерений.- М.-Л., изд-во технико-теоретической литературы, 1950.71. : Patterson ЪЛ„ Reece CL.R. JRe Tkuny. ofиЫви+оъ tiyaf CLtytU. Re%" i962f7,A/3,

70. O'Deii *.o. „У bai^f ici\ iQBb.biJ,8гиАп Н.Й itAf ^Uc, -^nqj.nzetLh-g " 1957 38 7 '4, boiu у в. и.о. „Ш£ Papet 640 1965,