автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования бункерного измельчителя-раздатчика стебельных кормов путём оптимизации параметров молоткового ротора

На правах рукописи

КОШУРНИКОВ ДМИТРИИ НИКОЛАЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БУНКЕРНОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ-РАЗДАТЧИКА СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ ПУТЁМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МОЛОТКОВОГО

РОТОРА

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

< 8 \\V0n

Киров - 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре технологического и энергетического оборудования

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный

изобретатель РФ Мохнаткин Виктор Германович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Горбунов Борис Иванович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Чернятьев Николай Александрович

Ведущее предприятие: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и

проектно-технологический институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится 2 июля 2009 года в 15 часов 00 минут на заседании объединённого диссертационного совета ДМ 006.048.01 в Государственном учреждении Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо - Востока имени Н.В. Рудницкого по адресу: 610007, г. Киров, ул. Ленина, 166 А, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ ЗНИИСХ Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого

С авторефератом можно ознакомиться на сайте: www.nish-sv.narod.ru

Автореферат разослан^ мая 2009 года.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Ф.Ф. Мухамадьяров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Стебельные корма создают основу кормовой базы животноводства. Они являются необходимым компонентом рационов для крупного рогатого скота, овец, лошадей, а в небольших количествах даются также свиньям и птице. Такой стебельный материал, как солома, широко используется в качестве подстилки.

Одним из наиболее важных процессов приготовления кормов является их измельчение и раздача в кормушки. Благодаря образованию частиц с большей поверхностью улучшается переваримость и усвояемость кормов, обеспечивается возможность качественного их дозирования при внесении в кормушки.

Для измельчения и раздачи стебельных кормов в основном используют измельчители с молотковыми, ножевыми и штифтовыми рабочими органами. Наибольшее распространение сегодня получили молотки. Последние обладают рядом преимуществ: просты по устройству, надёжны в работе, универсальны, не требовательны к измельчаемому продукту. Наряду с неоспоримыми преимуществами им присущи и недостатки: высокая энергоёмкость процесса, значительная неравномерность гранулометрического состава продукта измельчения, низкая пропускная способность.

Следовательно, создание новых и совершенствование существующих средств для измельчения и раздачи стебельных кормов является весьма актуальной задачей на сегодняшний день.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия», номер государственной регистрации 01.2.006-0989 Г - плана НИР академии на 2006-2010 гг.

Цель исследований. Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования бункерного измельчителя-раздатчика стебельных кормов путём снижения удельных энергозатрат и увеличения пропускной способности за счёт оптимизации конструктивно-технологических параметров молоткового ротора.

Объект исследования. В качестве объектов исследования выбраны механизмы разрушения стебельных материалов молотковыми рабочими органами, усовершенствованный образец измельчителя - раздатчика стебельных кормов, его рабочий процесс.

Научная новизна:

- аналитические выражения процесса распространения напряжений в стебле при ударном воздействии рабочего органа;

- экспериментальные зависимости разрушающего усилия по нормальной и тангенциальной составляющим, как функции скорости и угла наклона рабочей грани молотка при измельчении стебельных материалов;

- усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов, молотки ротора которого образуют при вращении конус с осью, перпендикулярной оси вращения бункера;

- математические модели функционирования усовершенствованного измельчителя-раздатчика, позволяющие оптимизировать параметры молоткового ротора.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии разработки обосновать основные конструктивные параметры и режимы работы молотковых измельчителей стебельных кормов с подающими устройствами бункерного типа, которые могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями, занимающиеся вопросами создания и исследования данных машин.

Реализация результатов исследований. Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской государственной сельскохозяйственной академии, Казанском государственном аграрном университете. Результаты исследований одобрены департаментом сельского хозяйства и продовольствия Кировской области, техническим советом ООО «ДОЗА-АГРО» и переданы в ЗАО «Арзамасская Сельхозтехника - Регион» (ACT - Регион), Нижегородская обл. Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета Вятской ГСХА (Киров 2006 г.); I и II Всероссийских научно-практических конференциях «Наука-Технология-Ресурсосбережение» (Киров, 2007, 2008 гг.); Международной научно-практической конференции «Наука-Технология-Ресурсосбережение» (Киров, 2009 г.); 6, 7, 8 и 9 городских конференциях аспирантов и соискателей (Киров, 2006...2009 гг.); научно-практической конференции «Совершенствование технологий и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства» НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (Киров, 2006 г.); 10-й Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», посвященной 120-летию академика В.П. Мосолова (Йошкар-Ола, 2008 г.); научно-практической конференции по теме: «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники» (Москва, 2008 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи -путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008 г.). На защиту выносятся следующие научные положения: - теоретические исследования процесса распространения напряжений в стебле при ударном воздействии рабочего органа и обоснования конструктивных и режимных параметров молоткового ротора применительно к горизонтальному подающему бункеру;

-результаты экспериментальных исследований разрушающего усилия по нормальной и тангенциальной составляющим, как функции скорости и угла наклона рабочей грани молотка при измельчении стебельных материалов;

-усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов с горизонтальным подающим бункером, молотки ротора которого образуют при вращении конус с осью, перпендикулярной оси вращения бункера;

-математические модели функционирования, оптимальные конструктивно-технологические параметры и режимы работы молоткового ротора при подаче материала горизонтальным подающим бункером;

- технико-экономическая и энергетическая эффективность применения усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 166 страниц, 63 рисунка, 15 таблиц и 6 приложений. Список литературы включает 131 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, её научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса, цель и задачи научных исследований» проведён анализ исследований процесса измельчения стебельных материалов, обзор конструкций лабораторных установок для исследования процесса разрушения стебельных кормов, анализ конструкций молотковых рабочих органов, возможные схемы подачи материала к ротору, анализ конструкций бункерных измельчителей-раздатчиков стебельных кормов. Выявлено, что на рынке сельскохозяйственной техники на сегодняшний день практически отсутствуют высокоэффективные измельчители-раздатчики стебельных кормов.

На основании проведённого анализа и в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Теоретически выявить зависимость распространения напряжений в стебле при ударном воздействии рабочего органа и обосновать конструктивные параметры молоткового ротора применительно к горизонтальному подающему бункеру;

2. Провести лабораторные исследования разрушающего усилия по нормальной и тангенциальной составляющим, как функции скорости и угла наклона рабочей грани молотка при измельчении стебельных материалов;

3. Усовершенствовать конструкцию измельчителя-раздатчика стебельных кормов с горизонтальным подающим бункером путём изменения расположения и конструкции молоткового ротора;

4. Провести испытания измельчителя-раздатчика, с целью оптимизации конструктивно-технологических параметров и режимов работы молоткового ротора;

5. Определить технико-экономическую и энергетическую эффективность применения усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов.

Во втором разделе «Теоретические исследования процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом» проведён анализ распространения напряжений в стебле в процессе ударного разрушения, обоснован угол установки рабочей грани молотка, определены конструктивные параметры измельчителя-раздатчика стебельных кормов.

Рассмотрим распространение упругой деформации и напряжения в стебле при движении одной из его точек с постоянной скоростью. Пусть движение происходит в координатной плоскости (X, у) (рисунок 1).

о

Рисунок 1 - Схема сил, действующих на элементарный участок стебля ск

На элементарный участок сЬ действуют силы: Т-продольная сила в стебле; dФ - сила инерции элементарного участка длиной сЬ. Силой тяжести пренебрегли. Предположим что угол 0 мал. Сила инерции будет равна:

<5?2

йФ = р-Р-<к--^, (1)

где р-Р -сЬс - масса элементарного участка длиной сЬ; ^ -ускорение элементарного участка за промежуток времени Э? по оси У \ Р - плотность материала; .Р - площадь поперечного сечения стебля; I - время. Проецируя все силы на ось у получим:

-р-Р -Ах- —Лг - Г • Бт 0 + Г • зт(0 + — ■ ¿¿с) = 0, (2) д I дх

Тогда, учитывая малое значение угла 0, имеем:

дх2 т ' д /2'

Пусть а — скорость распространения поперечной волны:

(3)

а =

р-Р

стебля:

(4)

ний

(5)

Подставляя (4) в (3) получаем волновое уравнение поперечных колебаний

дх2 а2 д ¡2

Исследуем распространение продольной деформации и для правой половины симметричного стебля (рисунок 2).

Продольная сила в стебле в данном случае равна:

Т = Е-Р (6)

дх

„ ди

где Е - модуль упругости Юнга;--относительная деформация.

дх

Продифференцируем выражение (6) и спроецируем на ось л:

д2и

(Т + с1Т)-Т-~-р-Р-ск = 0.

Преобразуем:

д2и д2и р

<к

}>мш8 о

X

-X

и

Т+с1Т

ск

_

_

Т (<12и/й12) ф РсЬс

Рисунок 2 - Схема сил, действующих на элементарный участок стебля в продольном направлении: х - координата по месту положения на стержне; и - координата перемещения (и - функция двух переменных)

Пусть с - скорость распространения продольной волны: с- —.

\Р

Подставляем (9) в (8):

дги _52Ц 1 .2 ~ ' „2 ■

(9)

(10)

В результате получили два уравнения поперечной и продольной волн (5) и (10) распространения напряжения в стебле.

Рассмотрим схему удара молотка по стеблю (рисунок 3).

л/2-В*

Рисунок 3 - Схема удара молотка по стеблю: 1 - молотковый рабочий орган; 2 - стебель

При / = 0, 0 = 0, Т-0: а-0, т.к. а = = /——- = 0, т.е. излом толь-

* • ' \ р-Р ур-р

ко в точке контакта.

При ? > 0, 0 > О проекция скорости ом на направление стебля равна

с^и

и = ом ^¡п©. Напряжение стебля Т-Е-Р--(формула 6),

поэтому:

дх

с

После преобразования: Напряжение, возникающее в стебле:

_ Т _ 4р7Ё-Р-Ум-ът(д _

Vр-Е-ом -эт©.

ди _ 1 ди _ и дх с 5? с'

(П) (12)

(13)

(14)

Условие разрушения стебля:

(7>[аР],

Пользуясь выражением (13) и значениями предельных напряжений для различных материалов можно построить поверхность напряжений, возникающих при ударе, двумерные сечения которых позволяют определить значения а как функции скорости V и угла 0 (рисунок 4).

&

Линия

пересечения поверхности

6, град.60 40^сГ~^2040

100 м/с

Рисунок 4 - Пересечение поверхностей напряжения, возникающего при ударе, и предельного напряжения разрушения для стеблей ячменя

Предположим, что положение стеблей в рулоне равновероятно, тогда вероятность угла © при различных скоростях рабочего органа можно рассчитать по формуле (15):

„ 90°-©

Р =-г—. (15)

90°

Угол Э может изменяться в пределах от 25° до 90°. Нижняя граница угла обусловливается предельным углом трения, а верхняя - предельным условием разрушения стебля.

При анализе поверхностей напряжений на примере стеблей ячменя (рисунок 4) при 0 = 25° скорость молотка составит 43,0 м/с. Для стеблей пшеницы и ржи разрушающая скорость лежит в пределах 40.. .60 м/с.

Таким образом, при работе в реальных условиях, необходимо стремиться к тому чтобы угол 0 приближался к 25°, этого можно достичь при скорости молоткового рабочего органа 40.. .60 м/с в зависимости от культуры.

Молотковые измельчители стебельных кормов имеют шарнирно-закреплённые рабочие органы. На частицу материала, отделённую от монолита и соприкасающуюся с рабочей гранью молотка, действуют: сила трения , направленная вдоль рабочей грани молотка и нормальная составляющая разрушающей силы N (рисунок 5).

Угол наклона СС рабочей грани молотка определится из условия:

Г = (16)

Угол трения:

<-р^аг£•/&/, (17)

где/- статистический коэффициент трения.

Предельное условие скольжения материала возникает при условии: <р = СС.

Статический коэффициент трения соломы по стали равен: рыхлой - 0,50, уплотнённой-0,33. Отсюда делаем вывод, что угол ф = 18...26°. Таким образом угол (X. должен быть выбран именно в зависимости от статического коэффициента трения (<р = ОС) и находиться в пределах 18...26°.

Проведенный в первом разделе обзор измельчителей выявил, что сельское хозяйство РФ испытывает острый дефицит в машинах данного вида. В то же время имеются разработки в большинстве своём лишённые выявленных недостатков, но требующие совершенствования конструкции с точки зрения снижения энергоёмкости процесса. В качестве такого объекта выбран измельчитель-раздатчик с горизонтальным подающим бункером.

Сущность усовершенствования агрегата заключается в том, что ось молоткового ротора расположена перпендикулярно оси вращения бункера, а молотки выполнены различной длины, при вращении образующие конус, вершиной направленный внутрь бункера (рисунок 6).

ных кормов: 1 - бункер-питатель; 2 - рама; 3 - молотковый конический ротор; 4 - выгрузной дефлектор; 5 - регулируемая по высоте подающая платформа; 6 -борт гидравлический

При вращении конического ротора каждый ряд молотков будет снимать свой определённый слой. Площадь срезаемого слоя определяли из геометрического анализа рабочих органов агрегата.

Из геометрических построений видно, что в процессе работы площадь 5 срезаемого материала составит (рисунок 7, а):

5, = 51+5'2+5'з+5'4, (18)

где , 5"2, ^з, 54 - площади срезаемого материала соответственно первым, вторым, третьим и четвёртым рядами молотков.

Условие равномерной работы ротора следующее:

5,=52=53=54, (19)

Зная соотношение радиусов и расстояние между двумя соседними рядами молотков, можно определить угол /? наклона образующей к оси конического ротора (рисунок 7, б): = ага&(—-—-—--). (20)

Ы-к

Рисунок 7 - Схема ротора, вид спереди (а) и схема для определения угла Р наклона образующей к оси конического ротора и вылет первого ряда молотков у (б): 1 - молотковый ротор; 2 - регулируемая по высоте подающая платформа; 3 - молотки ротора

Таким образом оптимальный угол /? наклона образующей к оси конического ротора зависит от таких параметров, как Л,, к и И, при Л, =0,315м, к = 0,0265 м, N = 5, у = 0,010...0,030 м, а оптимальный угол наклона образующей к оси конического ротора ¡5 = 12.. .30°.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложена программа исследований, представлены приборы и измерительная аппаратура, применяемые в ходе работы.

Программа предусматривала проведение как однофакторных, так и многофакторных экспериментов. Экспериментальные исследования проведены в соответствии с действующими ГОСТами, общепринятыми и частными методиками испытаний сельскохозяйственной техники, обеспечивающими получение первичной информации в виде реализаций процессов с последующей их обработкой на персональном компьютере. Полевые испытания проводились с привлечением специалистов и оборудования Кировской зональной МИС.

В четвёртом разделе «Результаты экспериментальных исследований» представлены: результаты экспериментальных исследований процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом, полученные на лабораторной установке, результаты работы по совершенствованию конструкции измельчителя-раздатчика стебельных кормов и полученные математические модели функционирования измельчителя-раздатчика.

Для исследования влияния на энергоёмкость измельчения стебельных материалов таких факторов, как угол установки рабочей грани молотка по отношению к радиус-вектору, скорости молотка и влажности измельчаемого материала была изготовлена лабораторная установка (рисунок 8), позволяющая определить соот-

ношение между радиальной и тангенциальной составляющими, и, следовательно, направление движения материала.

Рисунок 8 - Схема лабораторной установки: 1 - рабочий орган; 2 - балка; 3 - вал; 4 - подшипниковая опора; 5 - шкив; 6 - трос; 7 - пружина; 8 - тензомет-рическая балка; 9 - усилитель постоянного тока; 10 - аналогово-цифровой преобразователь; 11 - компьютер; 12 - станина; 13 - устройство для определения линейной скорости молотка

Для получения общей картины изменения нормальной N и тангенциальной составляющей т силы разрушения И в зависимости от угла а были проведены од-нофакторные эксперименты с отклонением молотка не только «вперед» по направлению вращения ротора, но и «назад». При этом отклонение молотка «вперед» по направлению вращения ротора считалось положительным и значения угла а указывались со знаком «плюс» (+40°, +35°, +30° и т.д.), а отклонение против направления вращения ротора считалось отрицательным и значения угла а указывалось со знаком «минус» (-40°, -35°, -30° и т.д.). В качестве измельчаемого материала использовалась солома ячменя влажностью 10%, 15% и 20%. Скорость рабочего органа во всех опытах составляла 25,0 м/с, 33,0 м/с и 41,0 м/с. В результате однофакторных экспериментов были получены следующие зависимости (рисунок 9, а, б, в).

Анализируя полученные зависимости (рисунок 9, а), делаем вывод, что тангенциальная т составляющая силы разрушения Б в диапазоне углов -23°... +23° изменяется незначительно и близка к 0, далее её значение начинает стремительно расти. Это можно объяснить появившимся скольжением материала по рабочей грани молотка

Анализ зависимостей (рисунок 9, б) позволяет заключить: значение нормальной N составляющей силы разрушения Б в диапазоне углов -23°...-18° и от +18°...+23° минимально. Так как зависимость носит симметричный характер, рассмотрим только положительный диапазон углов 0...+400 (правая часть рисунка 9, б), так как зависимость носит симметричный характер. Значение кривой N сначала снижается примерно до 18°, далее происходит перегиб до 23°, затем незначительный рост (примерно до 30...35°) и затем кривая постепенно переходит в горизонтальную прямую линию.

Рисунок 9 - Графики изменения тангенциальной г (а), нормальной N составляющей (б) и результирующей силы разрушения Б (в) в зависимости от угла установки рабочей грани молотка а при разрушении стеблей соломы

Анализируя полученные зависимости (рисунок 9, в), делаем вывод, что значение результирующей силы разрушения Б в диапазоне углов -25°...-18° и от+18°...+25° минимально. Далее для простоты рассмотрим только положительный диапазон углов 0°...+40° (правая часть рисунка 9, в). Значение кривой Р сначала снижается примерно до 18°, далее происходит перегиб до 25°, а затем рост. Это явление можно объяснить изменением коэффициента трения со статического на динамический.

С целью оптимизации значений скорости молотка V и угла а проведены двухфакторные эксперименты. Для соломы с относительной влажностью \У= 10, 15, 20%. Каждый опыт проводили в 15-ти кратной повторности. За критерии оптимизации приняты: тангенциальная т составляющая, вертикальная N составляющая и результирующая силы разрушения Б. Толщину молотка не меняли, она составляла 3 мм, окружная скорость молотка V (х/) варьировалась от 25,0 м/с до 41,0 м/с, а угол а (х2) изменялся от 0° до 40°. После реализации опытов и обработки экспериментальных данных рассчитаны оценки коэффициентов регрессии и получены математические модели регрессии:

- для влажности 10%:

т = 0,350-0,237 +1,200 • х2 -0,381 • х, • х2 + 0,218 • х,2 +0,925 • х], (21) N = 1,500-0,185 • х, -0,633 • х2 -0,012 • х, • х2 + 0,988 • х,2 +1,675 • х2, (22) F = 1,540-0,274 • х, -0,168 • х2 -0,191 • х, • х2 + 0,999 • х,2 + 2,170 • х2, (23)

- для влажности 15%:

т = 0,550-0,199 • х, +1,678 • х2 -0,271 • х, • х2 + 0,270 ■ х,2+1,200 • х\, (24) N = 2,770-0,355 • х,-0,841 ■ х2-0,006 ■ х, • х2 +1,109 • х2 +1,559 • х2, (25) F = 2,820-0,416-х, -0,230 • х2 -0,127 • х, • х2 +1,112 • х2 + 2,219 • х2, (26)

- для влажности 20%:

г = 0,610-0,251 • х, + 2,135 • х2-0,283 • х, • х2 + 0,325 • х,2+1,675 • х2, (27) N = 3,680-0,447 • х, -0,778 • х2 +0,029 • х, • х2 +1,084 • х,2 +1,974 • х22, (28) F = 3,730-0,514 ■ х, -0,007 • х2 -0,092 • х, • х2 +1,05 5 • х2 + 2,849 • х\. (29)

Модели (21...29) проверены с 95% уровнем значимости на однородность по критерию Кохрена, значимость оценок коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента и адекватность моделей результатам опытов по критерию Фишера. В моделях (21...29) опыты однородны, оценки коэффициентов регрессии значимы и модели адекватны.

По математическим моделям построены двумерные сечения поверхностей отклика. На рисунке 10 представлены двумерные сечения результирующей силы

влияние исследуемых факторов на результирующую силу разрушения Б в процессе измельчения стеблей соломы влажностью 10%

Минимальное значение результирующей силы разрушения Р = 1,51 Н (рисунок 10) достигается при окружной скорости рабочего органа К= 34,12 м/с и угле установки рабочей грани молотка а = 21,0°.

Таким образом, снижения результирующей силы разрушения стеблей соломы необходимо добиваться путем установки рабочей грани молотка на угол 17. ..26° «вперед» по направлению вращения ротора.

При изготовлении макетного образца усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов (рисунок 6) предусматривалась возможность изменения угла Р наклона образующей к оси конического ротора и вылета рабочей грани молотков у согласно высказанных ранее теоретических предпосылок.

Исследования выполнены на соломе яровых зерновых в рулонах влажностью ]У = 15,0%. Все опыты проведены в трехкратной повторности (рисунок 11).

6 О, т/ч

5--2-

4-М

э ггг

" /г

¡^х <

Чк \ Ризм.

■2,5 Э,

•2,0

.1,5

0 бр_ град.12 " ' '0 бр, град.12

а) X -Ризм. к - О о - А д-Э б)

Рисунок 11 - Графики изменения пропускной способности Q, мощности Р,т„ степени измельчения Я и удельных энергозатрат Э, в зависимости от угла /? наклона образующей к оси конического ротора: (а) - у = 10 мм; (б) - у = 30 мм

По приведенным графикам (рисунок И) можно сделать вывод, что увеличение угла Р наклона образующей к оси конического ротора в исследуемых пределах приводит: к росту пропускной способности измельчителя Q, мощности, потребляемой измельчителем-раздатчиком Рцм, степени измельчения Я , тогда как удельные энергозатраты Э уменьшаются. Наименьшие удельные энергозатраты на единицу степени измельчения составляют 1,36 кВт-ч/(т.ед.ст.изм) и достигаются при у = 30,0 мм и р = 6°, при этом мощность, потребляемая измельчителем-раздатчиком, составляет 25,5 кВт, степень измельчения материала - 2,32, а пропускная способность - 8,6 т/ч.

Для определения оптимальных конструктивных параметров и режимов работы установки после реализации однофакторных экспериментов проведена серия опытов с использованием методики планирования эксперимента. Для этого реализована матрица плана на шестиугольнике (таблица).

При проведении эксперимента оценивалось влияние на критерий оптимизации следующих факторов: угол Р (х/) наклона образующей к оси конического ротора; вылет рабочей грани молотков у (х^). В качестве критериев оптимизации приняты следующие показатели: мощность, потребляемая измельчителем-

раздатчиком Ри]М, кВт; пропускная способность измельчителя (), т/ч; степень измельчения Л; удельные энергозатраты Э, кВт-ч/(т.ед.ст.изм.).

Таблица

Матрица на шестиугольнике исследования измельчителя-раздатчика сте-_ бельных кормов_

№ опыта Фактор X] Фактор Х2 Критерии оптимизации

Угол у образуй рото 3 наклона эщей к оси за, град. Вылет рабочей грани молотков у мм р 1 изм 0 Л Э

уровень численное значение, град уровень численное значение, мм кВт т/ч ■ кВгч/ (т.ед.ст. изм.)

1 0 6 -1 10 17,4 5,25 1,66 1,99

2 0 6 +1 30 25,6 8,06 2,32 1,36

3 +0,866 12 +0,5 25 31,6 7,83 2,41 1,67

4 -0,866 0 +0,5 25 22,2 7,05 1,69 1,86

5 +0,866 12 -0,5 15 18,2 5,64 1,92 1,68

6 -0,866 0 -0,5 15 15,0 5,13 1,67 1,75

7 0 6 0 20 18,3 6,51 1,86 1,51

После реализации опытов и обработки экспериментальных данных рассчитаны оценки коэффициентов регрессии и получены математические модели:

=18,30+3,64-х,+6,13-^+3,58-*,.х2+3,54-Л12 + 3,15-*22,(30)

д = 6,51+0,37 дг, +1,62-х,+0,16-х, -х2 -0,18-х2 +0,14-х2, (31)

Л = 1,86+0,28 • х, + 0,30 ■ х2 +0,27 • х, • х2 + 0,04 • х2 + 0,13 • х\, (32)

Э = 1,51-0,08-х, -0,19-х2-0,07-х,-х2+0,25-х,2+0,16-х2. (33)

Модели (30...33) проверены с 95% уровнем значимости на однородность по критерию Кохрена, значимость оценок коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента и адекватность моделей результатам опытов по критерию Фишера. В моделях (30...33) опыты однородны, оценки коэффициентов регрессии значимы и модели адекватны.

На основе полученных данных определены координаты экстремума функций (30...33), построены модели. Изучаем свойства поверхностей отклика в окрестностях экстремума (рисунок 12).

Двумерные сечения поверхностей отклика (рисунок 12, а) в координатах угла Р наклона образующей конуса к оси конического ротора и вылета рабочей грани молотков у показывают, что минимальная мощность, потребляемая измельчителем Р,^, = 15,33 кВт достигается при угле /? = 5,84° и у - 10,40 мм.

Анализ сечений (рисунок 12, б) показал: минимальные удельные энергозатраты измельчителя-раздатчика стебельных кормов Э= 1,44 кВт-ч/(т,ед.ст.изм.) достигаются при угле ¡3 = 7,5° и величине у = 26,5 мм.

влияние исследуемых факторов на мощность, потребляемую измельчителем-раздатчиком Ризм (а) и удельные энергозатраты Э (б)

В пятом разделе «Технико-экономическая эффективность использования усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов» приведено сравнение показателей рабочего процесса усовершенствованного измельчителя -раздатчика и базового варианта - измельчителя-раздатчика стебельных кормов (патент на полезную модель №45067). Годовой экономический эффект 75646,0 руб., максимальный срок окупаемости менее двух лет. Энергетическая эффективность использования усовершенствованной машины, оцененная уровнем интенсификации, составила 13%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретическими исследованиями получены аналитические зависимости (13, 17 и 20), характеризующие напряжения, возникающие в стебле при ударе его молотком, конструктивные и режимные параметры молоткового ротора. Для подающих механизмов с горизонтальным бункером ротор следует выполнять в виде конуса вращения с углом наклона образующей к оси ротора /3= 12° при диаметре бункера 2,0 м, оси ротора и бункера должны быть перпендикулярны. Этим достигается равномерная загрузка каждого ряда молотков, а, следовательно, повышается пропускная способность агрегата в целом.

2. Экспериментально определены зависимости изменения тангенциальной и нормальной составляющих разрушающей силы, как функции угла отклонения рабочей грани молотка. Минимальные усилия имеют место при угле отклонения рабочей грани а = 17...26° и скорости молотка У= 37 м/с.

3. Усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов представляет собой горизонтальный бункер, снаружи которого установлен молотковый ротор, конструктивно выполненный в виде конуса вращения, вершиной направленного внутрь бункера, при этом оси ротора и бункера взаимно пер-

пендикулярны, а днище бункера с внутренней стороны имеет подающую платформу.

4. Математические модели рабочего процесса усовершенствованного измельчителя-раздатчика (30...31) позволяют определить оптимальные параметры агрегата, исходя из наименьших удельных энергозатрат: угол наклона образующей к оси конического ротора ß= 7,5°, величина вылета рабочей грани молотков у =26,5 мм, частота вращения ротора прот = 1700 мин"1 при частоте вращения подающего бункера щ = 9 мин'1. При этом пропускная способность агрегата составляет Q = 7,8 т/ч, удельные энергозатраты Э = 1,44 кВт-ч/(т.ед.ст.изм.), потребляемая мощность Ризм = 25,5 кВт, степень измельчения - Л= 2,23. Наибольшая пропускная способность Q = 8,5 т/ч достигается при угле наклона образующей к оси конического ротора ß= 12° и величине вылета рабочей грани молотков у =30,0 мм.

5. Результаты испытаний на Кировской МИС показали, что энергоёмкость процесса составляет 3,08 кВт.-ч./т. Экономические и энергетические расчёты подтверждают целесообразность применения усовершенствованного измельчителя-раздатчика на измельчении и раздаче стебельных кормов. За счёт увеличения производительности и снижения удельных энергозатрат экономический эффект на одну машину составил 75646,0 руб. Капитальные вложения окупятся менее чем за 2 года (в ценах января 2009 года). Уровень интенсификации опытного образца усовершенствованного измельчителя-раздатчика составляет 13%.

Положения диссертации изложены в 18 работах и 5 патентах РФ на полезные

модели, основные из них:

1. В журналах, рекомендованных ВАК

1. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Экспериментальные исследования разрушения стебельных материалов // Техника в сельском хозяйстве. 2007. №2. С. 7-9.

2. Статьи в материалах конференций и сборников научных трудов

2. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Измельчитель-раздатчик грубых кормов // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: межвузовский сб. науч. тр. Киров: Вятская ГСХА, 2006. Вып. 6. Ч. 3. С. 125-129.

3. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Обзор конструкций некоторых измельчителей-раздатчиков грубых кормов // Науке нового века - знания молодых: сб. науч. тр. 6-й науч. конф. аспирантов и соискателей. - 4.1. Киров: Вятская ГСХА, 2006. С. 134-137.

4. Кириллов И.А., Кошурников Д.Н. Анализ исследований процесса измельчения стебельных кормов // Совершенствование технологии и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства: сб. науч. тр. науч,-практ. конф. Киров: НИСХ Северо-Востока, 2007. С. 69-72.

5. Мохнаткин В.Г., Кириллов И.А., Кошурников Д.Н. Исследование процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: сб. науч. тр. I Всероссийской

науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение». Киров: Вятская ГСХА,

2007. Вып. 7. С. 21-25.

6. Мохнаткин В.Г., Кошурников Д.Н., Кириллов И.А. Исследование процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом // Разработка и внедрение технологий и технологических средств для АПК Северо-Восточного региона Российской Федерации: сб. науч. тр. Международной науч.-практ. конф. Киров. НИИСХ Северо-Востока, 2007, 430 с.

7. Кириллов И.А., Кошурников Д.Н. Исследование процесса разрушения стебельных материалов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловкие чтения: сб. науч тр. Международной науч.-практ. конф. Вьш X. Йошкар-Ола: Марийский гос. ун-т,

2008. С. 430-431.

8. Кошурников Д.Н. Обоснование величины установки угла рабочей грани молотка в процессе разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения: сб. науч. тр. Международной науч.-практ. конф. Вып X. Йошкар-Ола: Марийский гос. ун-т, 2008. С. 417-419.

9. Мохнаткин В.Г., Кошурников Д.Н., Кириллов И.А., Разрушение стебельных материалов молотком // Агротехнические и экологические аспекты развития растениеводства на Евро-Северо-Востоке Российской Федерации: сб. науч. тр. научной сессии и школы молодых учёных по эколого-генетическим основам северного растениеводства. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2008. С. 241-245.

10. Теоретические исследования процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом, анализ распространения напряжения в стебле в процессе ударного разрушения / Д.Н. Кошурников [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: сб. науч. тр. II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение». Киров: Вятская ГСХА, 2008. Вьш. 8. С. 111-118.

11. Методика проведения испытаний мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов / Д.Н. Кошурников [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: сб. науч. тр. Киров: Вятская ГСХА, 2009. Вып. 9. С. 191-193.

3. Изобретения и патенты

12. Патент на полезную модель №58846 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников (РФ). - №2006126348/22; Заявлено 20.07.2006 // Бюл. 2006. - №34 -2 с.

13. Патент на полезную модель №67816 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников, И.А. Кириллов (РФ). - №2007113466/22; Заявлено 10.04.2007 // Бюл. 2008.-№31.-2 с.

14. Патент на полезную модель 71056 РФ, МПК7 А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников, И.А. Кириллов (РФ). - №2007137286/22; Заявлено 08.10.2007 / Бюл. 2008. - №6. - 1 с.

Подписано в печать 28.05.09 Формат 60x84/16 Усл. печ. л.1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 155 Отпечатано с оригинал-макета.

Типография Вятской ГСХА, 610017, Киров, Октябрьский проспект, 133

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ исследований процесса измельчения стебельных материалов

1.2 Обзор конструкций лабораторных установок для исследования процесса разрушения стебельных кормов

1.3 Анализ конструкций молотковых рабочих органов

1.4 Возможные схемы подачи материала к ротору

1.5 Анализ конструкций бункерных измельчителей стебельных кормов

1.6 Цель и задачи научных исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ СТЕБЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ МОЛОТКОВЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ

2.1 Анализ распространения напряжений в стебле в процессе ударного разрушения

2.2 Обоснование угла установки рабочей грани молотка

2.3 Теоретическое обоснование конструктивных параметров измельчителя-раздатчика стебельных кормов

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика экспериментальных исследований

3.2.1 Приборы и аппаратура

3.2.2 Экспериментальная установка

3.2.3 Оценка эффективности процесса измельчения стебельных кормов

3.2.4 Методика проведения испытаний усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов

3.2.5 Общая методика исследований

3.2.6 Методика определения физико-механических свойств исходного материала

3.2.7 Оценка фракционного состава измельченных частиц 75 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Исследование процесса разрушения стебельных материалов молотковым рабочим органом 76 4.1.1 Влияние окружной скорости, угла наклона рабочей грани молотка и влажности измельчаемого материала на усилие разрушения стеблей

4.2 Результаты экспериментальных исследований усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов

4.2.1 Совершенствование конструкции измельчителя-раздатчика стебельных кормов

4.2.2 Результаты исследований агрегата методом однофакторных экспериментов

4.2.3 Оптимизация рабочего процесса усовершенствованного измельчителя-раздатчика

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ-РАЗДАТЧИКА СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ

5.1 Технико-экономические показатели

Одним из важнейших условий для успешного развития животноводства является степень механизации процесса кормления животных. Только при своевременном полноценном и сбалансированном кормлении проявляется их генетический потенциал [56].

Стебельные корма создают основу кормовой базы животноводства [11, 14, 32, 45, 54, 56, 65]. Они являются необходимым компонентом рационов для крупного рогатого скота, овец, лошадей, а в небольших количествах даются также свиньям и птице [44, 51, 52, 67, 75]. Такой стебельной материал, как солома, широко используется в качестве подстилки [58, 60, 65,66, 111].

В стебельных кормах содержится значительное количество энергии, но из-за наличия труднопереваримой клетчатки (до 40% сухого вещества) они являются весьма жесткими и без предварительной подготовки плохо поедаются животными и, как следствие - используется лишь 30.35% содержащейся в них энергии [52].

Одним из наиболее важных процессов приготовления кормов является их измельчение и раздача в кормушки. Благодаря образованию частиц с большей поверхностью улучшается переваримость и усвояемость кормов, обеспечивается возможность качественного их дозирования при внесении в кормушки [11, 75].

В нашей стране и за рубежом значительное распространение получила заготовка стебельных кормов в прессованном виде, особенно в рулонах. Несмотря на то, что данная технология заготовки кормов является преобладающей в большинстве хозяйств Волго-Вятского региона, все же недостаточно технических средств в области механизации животноводства, позволяющих одновременно производить транспортирование, разделку и раздачу стебельных кормов животным [26, 57, 81].

Для измельчения и раздачи стебельных кормов в основном используют измельчители с молотковыми, ножевыми и штифтовыми рабочими органами. Наибольшее распространение сегодня получили молотки [3, 44, 58, 61, 65, 66, 76, 92, 111, 113, 122]. Последние обладают рядом преимуществ: просты по устройству, надёжны в работе, универсальны, не требовательны к измельчаемому продукту. Наряду с неоспоримыми преимуществами им присущи и недостатки: высокая энергоёмкость процесса, значительная неравномерность гранулометрического состава продукта измельчения, низкая пропускная способность.

Следовательно, повышение эффективности функционирования бункерного измельчителя-раздатчика стебельных кормов путём совершенствования конструкции и оптимизации параметров молоткового ротора является актуальной задачей, особенно в современных условиях.

Цель исследований. Целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования бункерного измельчителя-раздатчика стебельных кормов путём снижения удельных энергозатрат и увеличения пропускной способности за счёт оптимизации конструктивно-технологических параметров молоткового ротора.

Работа выполнена на кафедре технологического и энергетического оборудования Вятской государственной сельскохозяйственной академии в соответствии с целевой научно-технической программой (номер государственной регистрации 01.2.006-09891" - плана НИР академии на 2006-2010 гг.).

Объект научного исследования. В качестве объектов исследования выбраны механизмы разрушения стебельных материалов молотковыми рабочими органами, усовершенствованный образец измельчителя - раздатчика стебельных кормов, его рабочий процесс.

Методы исследований. Общая методика предусматривала разработку теоретических предпосылок снижения затрат энергии на разрушение стебельных материалов, экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях, энергетическую оценку полученных результатов. При проведении экспериментальных исследований использованы как стандартные, так и частные методики.

Научная новизна:

- аналитические выражения процесса распространения напряжений в стебле при ударном воздействии рабочего органа;

- экспериментальные зависимости разрушающего усилия по нормальной и тангенциальной составляющим, как функции скорости и угла наклона рабочей грани молотка при измельчении стебельных материалов;

- усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов, молотки ротора которого образуют при вращении конус с осью, перпендикулярной оси вращения бункера;

- математические модели функционирования усовершенствованного измельчителя-раздатчика, позволяющие оптимизировать параметры молоткового ротора.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии разработки обосновать основные конструктивные параметры и режимы работы молотковых измельчителей стебельных кормов с подающими устройствами бункерного типа, которые могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями, занимающиеся вопросами создания и исследования данных машин.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской государственных сельскохозяйственных академий, Казанском государственном аграрном университете. Результаты исследований одобрены департаментом сельского хозяйства и продовольствия Кировской области, техническим советом ООО «ДОЗА-АГРО» и переданы в ЗАО «Арзамасская Сельхозтехника - Регион» (ACT - Регион), Нижегородская обл. Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами.

Совместно с автором при выполнении отдельных разделов работы участвовали кандидат технических наук Е.В. Косолапов, аспирант И.А. Кириллов. Автор приносит им искреннюю благодарность.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю заслуженному изобретателю РФ, доктору технических наук, профессору Виктору Германовичу Мохнаткину.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета Вятской ГСХА (Киров 2006 г.); I и II Всероссийских научно-практических конференциях «Наука-Технология-Ресурсосбережение» (Киров, 2007, 2008 гг.); Международной научно-практической конференции «Наука-Технология-Ресурсосбережение» (Киров, 2009 г.); 6, 7, 8 и 9 городских конференциях аспирантов и соискателей (Киров, 2006.2009 гг.); научно-практической конференции «Совершенствование технологий и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства» НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (Киров, 2006 г.); 10-й Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», по-свящённой 120-летию академика В.П. Мосолова (Йошкар-Ола, 2008 г.); научно-практической конференции по теме: «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники» (Москва, 2008 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008 г.).

По основным положениям диссертации опубликовано 18 работ, в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Получено 5 патентов РФ на полезные модели.

На защиту выносятся следующие положения:

- теоретические исследования процесса распространения напряжений в стебле при ударном воздействии рабочего органа и обоснования конструктивных и режимных параметров молоткового ротора применительно к горизонтальному подающему бункеру;

- результаты экспериментальных исследований разрушающего усилия по нормальной и тангенциальной составляющим, как функции скорости и угла наклона рабочей грани молотка при измельчении стебельных материалов;

- усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов с горизонтальным подающим бункером, молотки ротора которого образуют при вращении конус с осью, перпендикулярной оси вращения бункера;

- математические модели функционирования, оптимальные конструктивно-технологические параметры и режимы работы молоткового ротора при подаче материала горизонтальным подающим бункером;

- технико-экономическая и энергетическая эффективность применения усовершенствованного измельчителя-раздатчика стебельных кормов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 166 страниц, 63 рисунка, 15 таблиц и 6 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретическими исследованиями получены аналитические зависимости (2.34, 2.42 и 2.74), характеризующие напряжения, возникающие в стебле при ударе его молотком, конструктивные и режимные параметры молоткового ротора. Для подающих механизмов с горизонтальным бункером ротор следует выполнять в виде конуса вращения с углом наклона образующей к оси ротора /?= 12° при диаметре бункера 2,0 м, оси ротора и бункера должны быть перпендикулярны. Этим достигается равномерная загрузка каждого ряда молотков, а, следовательно, повышается пропускная способность агрегата в целом.

2. Экспериментально определены зависимости изменения тангенциальной и нормальной составляющих разрушающей силы, как функции угла отклонения рабочей грани молотка. Минимальные усилия имеют место при угле отклонения рабочей грани а = 17.26° и скорости молотка V= 37 м/с.

3. Усовершенствованная конструкция измельчителя-раздатчика стебельных кормов представляет собой горизонтальный бункер, снаружи которого установлен молотковый ротор, конструктивно выполненный в виде конуса вращения, вершиной направленного внутрь бункера, при этом оси ротора и бункера взаимно перпендикулярны, а днище бункера с внутренней стороны имеет подающую платформу.

4. Математические модели рабочего процесса усовершенствованного измельчителя-раздатчика (4.10.4.13) позволяют определить оптимальные параметры агрегата, исходя из наименьших удельных энергозатрат: угол наклона образующей к оси конического ротора /?= 7,5°, величина вылета рабочей грани молотков у = 26,5 мм, частота вращения ротора прот. = =1700 мин"1 при частоте вращения подающего бункера пб = 9 мин"1. При этом пропускная способность агрегата составляет О = 7,8 т/ч, удельные

-тс энергозатраты Э = 1,44 кВт-ч/(т.ед.ст.изм.), потреб

Рт = 25,5 кВт, степень измельчения - Л = 2,23. Наибольшая пропускная способность Q = 8,5 т/ч достигается при угле наклона образующей к оси конического ротора /?= 12° и величине вылета рабочей грани молотков у = 30,0 мм.

5. Результаты испытаний на Кировской МИС показали, что энергоёмкость процесса составляет 3,08 кВт.-ч./т. Экономические и энергетические расчёты подтверждают целесообразность применения усовершенствованного измельчителя-раздатчика на измельчении и раздаче стебельных кормов. За счёт увеличения производительности и снижения удельных энергозатрат экономический эффект на одну машину составил 75646,0 руб. Капитальные вложения окупятся менее чем за 2 года (в ценах января 2009 года). Уровень интенсификации опытного образца усовершенствованного измельчителя-раздатчика составляет 13%.

124

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 297 с.

2. Алёшкин В.Р. Повышение эффективности процесса и технических средств механизации измельчения кормов: дисс. . докт. техн. наук. Киров, 1995.412 с.

3. Алёшкин В.Р., Красиков Д.Ю., Филинков А.С. Основы научных исследований: тетрадь для лабораторных работ / Киров: Вятская ГСХА, 2005. 45 с.

4. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Анализ рабочего процесса молотковых измельчителей грубых кормов // сб. науч. тр. Пермь: Перм. с.-х. ин-т, 1988. С. 5-9.

5. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Анализ конструкций бункерных измельчителей грубых кормов // Механизация процессов в животноводстве кормопроизводстве: сб. науч. тр. Пермь: Перм. с.-х. ин-т, 1989. С. 5-16.

6. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Оптимизация конструктивных параметров измельчителей кормов с использованием симплекс-решётчатого планирования // сб. науч. тр. Киров: Киров. С.-х. ин-т, 1990. С. 25-30,

7. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Оптимизация рабочего процесса измельчителя-питателя // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. №9. С. 41-43.

8. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г. Питатель-измельчитель грубых кормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1989. №11. С. 41-42.

9. Алёшкин В.Р., Мохнаткин В.Г., Костин Г.Н. Измельчитель рулонов грубых для технологических линий кормоцехов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1991. №9. С. 42-43.

10. Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. М.: Аг-ропромиздат, 1985. 335 с.

11. Алтай Сервис ООО: Метал: http://www. met-ms.ru/ flrm-card/aspx?ibf=50139 (дата обращения: 11.03.2009).

12. Американская техника и промышленность. Сборник рекламных материалов. 1978. Вып. VII. 86 с.

13. Антонов Н.М., Селиванов А.П. Исследование реологических свойств сенажной массы // Техника в сельском хозяйстве. 1992. №4. С. 15-16.

14. А.с. №873968 СССР, МКИ3 А 01 F 29/10. Измельчитель кормов /

15. B.В. Мусорин, И.М. Каретко (СССР). №2926175/30-15; Заявлено 16.05.1980 // Бюл. 1981. №39. 5 с.

16. А.с. №912113 СССР, МКИ3 А 01 F 29/02. Измельчитель тюков /

17. C.И. Назаров, М.К. Бралиев, B.C. Сыманович, В.А. Жабко, В.Н. Савиных (СССР). №3001218/30-15; Заявлено 31.10.1980 // Бюл. 1982. №10. 6 с.

18. А.с. №1021411 СССР, МКИ3 А 01 F 29/00. Устройство для разрезания тюков и сбора обвязочного материала / В.В. Платонов (СССР). №3325697/30-15; Заявлено 24.07.1981 //Бюл. 1983 №21. 5 с.

19. А.с. №1381793 СССР, МКИ4 В 02 С 13/02. Молотковая дробилка / В.Р. Алёшкин, В.Г. Мохнаткин, В.А. Сысуев, З.М. Кучинскас, Р.П. Гашка, Ю.Р. Свирскас, Г.И. Сорокин (СССР). №3928637/29-33; Заявлено 27.05.1985 //Бюл. 1987. №46 2 с.

20. А.с. № 1531933 СССР, МКИ3 А 01 К5/00. Раздатчик-измельчитель рулонных тюков / С.М. Доценко, В.Ю. Фролов (СССР). №4350556/30-15; Заявлено 17.11.1987//Бюл. 1989. №48. 4 с.

21. А.с. №1611259 СССР, МКИ5 А 01 D 90/10. Устройство для разматывания рулонов стебельчатого корма / Я.П. Тупиньш, А.Я. Айзпурвс (СССР). №4460350/30-15; Заявлено 13.06.1988 //Бюл. 1990 №45. 4 с.

22. А.с. №1613045 СССР, МКИ5 А 01 D 90/10. Устройство для разматывания рулонов стебельчатого корма / В.Т. Прекерис, Р.В. Сабаляускене (СССР). №4431228/30-15; Заявлено 27.05.1988 // Бюл. 1990. №46. 5 с.

23. А.с. № 1667922 СССР, МКИ5 В 02 С 12/02. Измельчитель кормов / В.Р. Алёшкин, В.Г. Мохнаткин, В.А. Сысуев, Н.Ф. Баранов (СССР). №4647193/33; Заявлено 06.02.1989 // Бюл. 1991. №29. 3 с.

24. А.с. №1724130 СССР, МКИ5 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Раздатчик-измельчитель кормов / В.А. Сысуев, Н.Ф. Баранов, A.JI. Коромыслов, В.Р. Алешкин, В.Г. Мохнаткин (СССР). №4810644/15; Заявлено 05.04.1990 // Бюл. 1993. №13. 4 с.

25. Ашихмин И.П., Сысуев В.А. Оценка энергетических показателей рабочего процесса линии ЛИС-3 // Механизация процессов кормоприготов-ления и содержания животных: сб. науч. тр. Пермь, 1988. С. 76-80.

26. Баженов Ю.М., Вознесенский В.А. Перспективы применения математических методов в технологии сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 192 с.

27. Банхази Дюла. Совершенствование технологии уборки кормов // Техника в сельском хозяйстве. 1980. №1. С. 60-62.

28. Баранов Н.Ф. Совершенствование технологических процессов и технических средств приготовления кормов для сельскохозяйственного производства на базе роторных измельчителей: дис. . д-ра техн. наук. Киров, 2001.622 с.

29. Баранов Н.Ф. Сапожников В.Д. Определение скорости витания измельченного зерна // сб. науч. тр. Киров: Киров, с.-х. ин-т, 1990. С. 38-41.

30. Башков А.Ф. Обоснование параметров и совершенствование рабочих органов двухроторного измельчителя грубых кормов открытого типа: ав-тореф. дис. . канд. техн. наук. Оренбург, 1985. 17 с.

31. Берлингер М.А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973. 400 с.

32. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1972. 416 с.

33. Биологическая полноценность кормов / Григорьев Н.Г и др. // М.: Агропромиздат, 1989. 287 с.

34. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1965. 135 с.

35. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1975. 157 с.

36. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. М.: Изд. лит. по строительству, 1965. 448 с.

37. ГорячкинВ.П. Теория соломорезки и силосорезки // Собрание сочинений. М.: Колос, 1968. Т.З. 197 с.

38. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Т. 3. М.: Колос, 1968. 384 с.

39. ГОСТ 23728-88-ГОСТ 23730-88. Методы экономической оценки. М.: Гос. комитет СССР по стандартам, 1988. 25 с.

40. Дрейнер П., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. 392 с.

41. Завалишин Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1982. 231 с.

42. Завалишин Ф.С., Маунов М.Г. Методы исследований по механизации с/х производства. М.: Колос, 1983. 230 с.

43. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и хранения кормов. М.: Агропромиздат, 1990. 239 с.

44. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник / Сечкин B.C. и др. // Л.: Агропромиздат, 1988. 480 с.

45. Зоотехнический анализ кормов. / Петухова Е.А., и др. // М.: Агропромиздат, 1989. 239 е.; ил.

46. Ковалёв А.И. Способы и установка для обработки грубого корма давлением с обоснование параметров и режимов её работы: автореф. дис. . канд. техн. наук. Рязань, 1998. 17 с.

47. Конопелькин А.Ф., Вороневский С.И. Механизация кормления крупного рогатого скота. М.: Агропромиздат, 1985. 239 с.

48. Корма: приготовление, хранение, использование: Справочник / Щеглов В.В. и др. // М.: Агропромиздат, 1990. 255 с.

49. Кормановский Л.П., Тищенко М.А. Обоснование параметров многофункциональных кормовых агрегатов // Техника в сельском хозяйстве. 1998. №4. С. 7-10.

50. Кормовая база Нечерноземья. / Мухина Н.А. и др. // Л.: Колос, Ленингр. отд., 1980. 248 с.

51. Кормщиков А.Д., Курбанов Р.Ф. Разработка механизированной операционной технологии выполнения сельскохозяйственной работы: Методическое пособие по курсовой работе. Киров: Вятская ГСХА, 2006. 62 с.

52. Короткевич А.В. Технологии и машины для заготовки кормов из трав и силосных культур. Минск: Ураджай, 1991. 383 с.

53. Косолапов Е.В. Совершенствование конструкции и оптимизация параметров мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов: дис. . канд. техн. наук. Киров, 2007. 152 с.

54. Красиков Д.Ю. Повышение эффективности функционирования мобильного измельчителя-разбрасывателя соломы путём совершенствования его конструкции: дис. . канд. техн. наук. Киров, 2004. 171 с.

55. Кулаковский И.Ф., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов: 4.1 Справочник. М.: Россельхозиз-дат, 1987. 288 с.

56. Кутлембетов А.А., Воеводский С.М., Зилов Ю.В. Размотчик-разрезчик рулонов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1990. № 12. С. 43-44.

57. Кутлембетов А.А., Милев А.Д. Машины для раздачи прессованных грубых кормов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1988. №6. С. 39-43.

58. Мальков Г.В. Расход энергии на измельчение стебельчатых кормов // Техника в сельском хозяйстве. 1988. №5. С. 58-59.

59. Матушкин О.П. Совершенствование мобильного измельчителя -раздатчика стебельных кормов роторного типа для ферм крупного рогатого скота: дис. . канд. техн. наук. Киров, 2003. 202 с.

60. Махнев E.JI. Совершенствование конструкции и оптимизация параметров молоткового измельчителя-разбрасывателя соломы из валков: дис. . канд. техн. наук. Киров, 2000. 205 с.

61. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, 1978. 560 с.

62. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. Л.: Агропромиздат, 1985. 640 с.

63. Мельников С.В., Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.

64. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, 1995. 96 с.

65. Методические рекомендации по определению показателей энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции / Дехнин И.Н. и др. // М.: ВИЭСХ, 1990.41 с.

66. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации / Ф.Ф. Мухамадьяров и др. // Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. 62 с.

67. Механизация и технология производства продукции животноводства / Коба В.Г. и др. // М.: Колос, 2000. 528 с.

68. Милев А.Д. Универсальные средства для подготовки и раздачи кормов на фермах КРС // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1999. №4. С.11-15.

69. Моисеев П.И. Сравнительный анализ способов приготовления кормов // Техника в сельском хозяйстве. 1983. №1. С. 21-22.

70. Мохнаткин В.Г. Повышение эффективности функционирования измельчителей и создание оборудования мобильного типа для приготовления кормов в животноводстве: дис. . д-ра техн. наук. Киров, 1995. 427 с.

71. Мохнаткин В.Г. Разработка технологической линии приготовления кормов на основе блочно-модульной системы комплектования оборудования // сб. науч. тр. науч.-практ. конф. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1990. С. 74-79.

72. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Измельчитель-раздатчик грубых кормов // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: межвузовский сб. науч. тр. Киров: Вятская ГСХА, 2006. Вып. 6. Ч. 3. С. 125-129.

73. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Обзор конструкций некоторых измельчителей-раздатчиков грубых кормов // Науке нового века знания молодых: сб. науч. тр. 6-й науч. конф. аспирантов и соискателей. 4.1. Киров: Вятская ГСХА, 2006. С. 134-137.

74. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Повышение эффективности измельчения стебельных материалов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2007. №2. С. 31-32.

75. Мохнаткин В.Г., Косолапов Е.В., Кошурников Д.Н. Экспериментальные исследования разрушения стебельных материалов // Техника в сельском хозяйстве. 2007. №2. С. 7-9.

76. Мурзагалиев К.Г. Совершенствование технологического процесса и обоснование параметров измельчителя грубых кормов молоткового типа: автореф. дис. . канд. техн. наук. Оренбург, 1983. 17 с.

77. Новая техника и прогрессивные технологии // Экспресс информация Всесоюз. н. исслед. ин-т информ. и техн. - эконом, исслед. по с. - х. 1988. №3.29 с.

78. Опыт работы ОАО «Крестьянский дом» // Техника и оборудование для села. 1998. №6. С. 53-54.

79. ОСТ 10.2.2.-2002. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки. М.: Изд-во стандартов, 2002. 65 с.

80. OCT 10.19.1-90. Испытания сельскохозяйственной техники. Раздача кормов. Методы оценки функциональных показателей. М.: Изд-во стандартов, 1990. 114 с.

81. Оценка качества грубого корма / Некрашевич В.Ф. и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1998. №4. с. 17.

82. Палкин А.В. Повышение эффективности функционирования молотковой безрешётной дробилки кормов: дис. . канд. техн. наук. Киров, 2000. 160 с.

83. Патент №2001549 РФ, МКИ3 А 01 F 12/10. Установка для разматывания рулонов / Ю.В. Бурлаков, Г.Е. Чепурин, В.П. Антонов, А.П. Цегельник, С.В. Чистов (РФ). №4945704/15; Заявлено 17.06.1992 // Бюл. 1993. № 39-40. 4 с.

84. Патент №2017381 РФ, МПК5 А 01 D 90/01, А 01 F 29/00. Установка для разматывания рулонов / Ю.В. Бурлаков, Г.Е. Чепурин, А.П. Цегельник, В.П.Антонов (РФ). №4932028/15; Заявлено 29.04.1991 // Бюл. 1994. №34. 3 с.

85. Патент №2053658 РФ, МПК6 А 01К 5/00. Раздатчик-измельчитель кормов / В.А. Сысуев, В.Д. Сапожников (РФ). №93040671/15; Заявлено 10.08.1993 //Бюл. 1996. №4. 7 с.

86. Патент на полезную модель №56775 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин,

87. Н.Ф. Баранов, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников (РФ). №2006102116/22; Заявлено 25.01.2006 //Бюл. 2006. № 27. 2 с.

88. Патент на полезную модель №58846 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников (РФ). №2006126348/22; Заявлено 20.07.2006 // Бюл. 2006. №34 2 с.

89. Патент на полезную модель №67816 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель-раздатчик кормов / В.Г. Мохнаткин, А.А. Рылов, Е.В. Косолапов, Д.Н. Кошурников, И.А.Кириллов (РФ). №2007113466/22; Заявлено 10.04.2007 // Бюл. 2008. №31.2 с.

90. Передня В.И., Жандаренко О.Б., Башко Ю.А. Измельчитель-смеситель кормов для малых ферм // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1998. №4. С. 20-21.

91. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. М.: Наука, 1985. Т.2. 560 с.

92. Протокол исследовательских испытаний мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов: протокол от 28 ноября 2008 г. Оричи: Кировская МИС, 2008. 20 с.

93. РевенкоИ.И. Интенсификация процесса переработки кормов молотковыми измельчителями: автореф. дис. .д-ра техн. наук. Глеваха, 1991. 38 с.

94. Юб.Резник Е.И. Машины и оборудование для обработки грубых кормов. М.: Россельхозиздат, 1984. 284 с.

95. Резник Е.И. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Россельхозиздат, 1975. 320 с.

96. Резник Е.И. Основные тенденции развития конструкций бункерных измельчителей кормов // Тракторы и сельхозмашины. 1985 №6. С. 51-55.

97. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчёта режущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1975. 311 с.

98. Результаты исследований по определению коэффициентов трения растительных материалов / Савиных П.А. и др. // Аграрная наука Северо-Востока Европейской части на рубеже тысячелетий: состояние и перспективы: сб. науч. тр. ВГСХА. Киров, 2000. Т.1 С. 51-55.

99. Рылов А.А. Повышение эффективности работы молоткового ротора измельчителя стебельных кормов: автореф. дис. . канд. техн. наук. — Киров, 2002. 22 с.

100. Рыжов С.В. Механизация переработки соломы на корм. М.: Колос, 1983.239 с.

101. Савиных П.А. Повышение эффективности функционирования технологических линий приготовления и раздачи кормов путём совершенствования процессов и средств механизации: дис. . д-ра техн. наук. С.Петербург-Пушкин, 2000. 567 с.

102. Свидетельство на полезную модель №28423 РФ, МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00. Измельчитель раздатчик кормов / В.Г. Мохнат-кин, А.А. Рылов, О.П. Матушкин (РФ). №2002128220/20; Заявлено 23.10.2002 //Бюл. 2003. №9. 2с.

103. Сертификационные испытания резчика рулонов ИРК-01: Протокол №06-40-2002 (7060066) от 21 ноября 2002 г. Оричи: Кировская МИС, 2002. 72 с.

104. Совершенствование размотчика рулонов хлебной массы / Башто-вой А.Г. и др. // Техника в сельском хозяйстве. 2001. №5. С. 33-34.

105. Совершенствование конструкции и исследование параметров измельчителя-раздатчика рулонированных грубых кормов / Сысуев В.А. и др. // Общие проблемы технического обеспечения агропромышленного производства: сб. научн. тр. ВИМ, 2000. С. 187-193.

106. Суханов О.В., Сапожников В.Д. Мобильный измельчитель-раздатчик рулонированных грубых кормов: сб. науч. тр. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1993. С. 99-102.

107. Сухоруков П.Н., Бутейко B.C., Кецко Б.Н. Тенденция развития зарубежной кормоуборочной техники // Обзорная информация. М.: ВНИИ-ТЭИМ, 1989. с. 48.

108. Сысуев В.А. Мобильный измельчитель-раздатчик грубых кормов и подстилки // Техника в сельском хозяйстве. 1993. № 5-6. с. 25.

109. Сысуев В.А. Энергосберегающие технические средства и технологические линии приготовления и раздачи кормов в скотоводстве: автореф. дис. . д-ра техн. наук. Киров, 1994. 452 с.

110. Сысуев В.А., Мухамадьяров Ф.Ф. Методы повышения агробио-энергетической эффективности растениеводства. Киров. НИИСХ Северо-Востока, 2001. 216 с.

111. Сычугов Ю.В. Повышение эффективности функционирования измельчителя-раздатчика рулонированных кормов и подстилки: автореф. дис. . канд. техн. наук. Киров, 2000. 19 с.

112. Тищенко М.А., Сергиенко А.Г. Результаты испытаний малогабаритного измельчителя грубых кормов и подстилки // Механизация технологических процессов в животноводстве: сб. науч. тр. Зерноград: ВНИПТИ-МЭСХ, 1992. С. 27-32.

113. Тургумбаев К.У. Совершенствование рабочих органов измельчителя грубых кормов молоткового типа: автореф. дис.канд. техн. наук. Рязань, 1990. 24 с.

114. Ферма зона, свободная от ручного труда! // Деловой крестьянин. 2003. № 9. с. 26.

115. Хазанов Е. Тищенко М. Корма приготовит и раздаст // Сельский механизатор. 2005. № 12. С. 30-31.

116. Maschinen und Anlagen, 1985 VEB Deuscher Landwirschaftsverlag DDR-1040 Berlin, Reinhardtstrasse 14. S. 92-323.1. ИР