автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования поточных технологических линий приготовления и доставки кормов на свинокомплексах за счет оптимизации их состава, совершенствования эксплуатационных режимов и технических средств

г\

«г» о

I ( Г

К и •

На правах рукописи

НИКОЛАЕВ Денис Иванович | .

оИ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ДОСТАВКИ КОРМОВ НА СВИНОКОМПЛЕКСАХ ЗА СЧЁТ ОПТИМИЗАЦИИ ИХ СОСТАВА, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

0 S.20.0I - Механизация сельскохозяйственного производства 05.20.03 Эксплуатация восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

А В ТОРЕФЕРА Т диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин 1997

Работа выполнена в Новгородской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный консультант: заслуженный деятель науки и техники Р.Ф., доктор технических наук, профессор Б.И.Вагин.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники Р.Ф., доктор технических наук, • профессор В.С.СечкиН;

доктор технических наук Ю.К.КовальчуК; доктор технических наук В.В.РЯДНЫХ.

Ведущая организация - Научно - исследовательский и проектно - технологический институт механизации и электрификации Нечернозёмной зоны РФ (НИП'ГИМЭСХ)

Защита состоится « ¿Г» 1997г. в 14ч. 30 мин.

на заседании диссертационного совета Д 120.37.04 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу:

189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « »

Учёный секретарь диссертационного совета

_1997г.

А.В.Соминич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

! Актуальность работы. В структуре производства мяса свинина занимает' во многих странах 1 -е место и составляет более 40% от общего объёма потребления. Основным источником производства свинины в нашей стране (65%) продолжают оставаться крупные свинофермы и комплексы, работающие на базе индустриальных технологий, которые позволяют получать более дешёвую и конкурентоспособную продукцию. Продуктивность свиней на 65...70% определяется уровнем кормления, а приготовление кормов и доставка их животным в общей структуре затрат составляют 23...36% при уровне механизации 70%. Поэтому вопросы, связанные с повышением эффективности работы поточных технологических линий (Г1ТЛ) кормоприго-товления и доставки, снижения при этом всех видов затрат, формирующих себестоимость конечной продукции, представляют собой актуальную проблему, которая имеет большое научное и практическое значение.

: Цель исследования. Обоснование и разработка способов повышения качества функционирования поточных технологических линий приготовления и доставки кормов на свиноводческих фермах и комплексах, обеспечивающих снижение затрат и повышение работоспособности технических средств.

Научную новизну работы составляют:

• метод ол о ги ч еский подход к оценке качества функционирования машин оборудования в составе ПТЛ с помощью показателей, объединяющих технологические, технические и экономические, факторы, позволяющих учесть специфику процесса и наметить пути энергосбережения при приготовлении и доставке кормов;

• использование основных положений системного подхода, что позволило рассмотреть операции производства витаминных кормов, приготовления кормосмесей и доставки их животным во взаимосвязи , оптимизировать состав, структуру и режим работы поточных линий;

: • экономико-математическая модель, алгоритм и программа расчёта ;ла ЭВМ при выборе рационального набора машин для комплектования ПТЛ приготовления и доставки кормосмесей;

• математические модели по определению: рациональных режимов работы агрегата АВМ-0.65 в условиях эксплуатации; качества гранул при изменении режимных и конструктивных параметров;

• методы: определения загруженности прессующею узла гранулятора; расчёта расположения прессовальных каналов и предкамер на рабочей поверхности кольцевой матрицы; восстановления работоспособности прессующей пары;

• обоснование применимости метода диагностирования для определения технического состояния оборудования для производства грапулиро-

ванных витаминных кормов; установление периода диагностирования, выбор диагностических показателей, разработка алгоритма проверки работоспособности оборудования и технологических карт.

- Практическая ценность. Результаты проведённых исследований позволили повысить эффективность функционирования технических средств приготовления и доставки кормов животным. В частности: выбран рациональный состав оборудования и сформированы технологические линии приготовления и доставки кормовых смесей; обоснован рациональный режим работы пневмосистемы транспортирования смеси; определены рациональные режимы работы агрегата типа АВМ при производстве витаминной муки из злаковых и бобовых трав; предложен метод расчёта рационального размещения прессовальных каналов на рабочей поверхности матрицы и предкамер относительно оси канала; установлена величина и характер износа рабочей поверхности матрицы и ее ресурсный износ; предложен метод восстановления работоспособности прессующей пары; обоснована и предложена более совершенная конструкция приёмно-распределительного узла; обоснована применимость метода диагностики технического состояния оборудования для гранулирования кормов.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы: при реконструкции кормоцеха репродукторного комплекса АОЗТ «Новый Свет»; при управлении процессом доставки кормосмеси в ходе эксплуатации линии; при работе агрегатов АВМ в период заготовки травяной муки в АО им. Мичурина Брестской области, Рокишским опытно-экспериментальным заводом «Рркишксельмаш» (Литва) при производстве матриц ОГА11141 с рациональным размещением прессовальных каналов и предкамер. Технология диагностирования оборудования ОГМ принята в АО «Россия» Новгородской области.

Материалы исследований включены:

1. В «Руководство по текущему ремонту оборудования для гранулирования травяной муки ОГМ-О.8А, РТ70.004.172-84», ВНИИТИМЖ Минск, 1985.

2. В «Методические рекомендации по техническому диагностированию оборудования для гранулирования травяной муки (ОГМ)», ВНИИТИМЖ Минск, 1985.

По материалам исследований издано два учебных пособия для студентов ВУЗов по специальности 31.13 «Механизация сельского хозяйства», которые используются в учебном процессе.

Апробация. Начиная с 1975 года, материалы диссертации ежегодно докладывались на научных конференциях СПГАУ (ЛСХИ) и на научно-технических конференциях Головного экспериментально-конструкторского института по машинам для переработки травы и соломы (ГЭКИ г. Виль-

шос) в 1974 - 1976 г.г.; 1978 - 1983 г.г.; 1985 - 1989 г.г. Отдельные этапы работы и практические рекомендации доложены на 7-й научной, конференции ЛитНИИМЭСХ (Раудондварис, Каунас, 1974); на координационном совете ВИИТиН по решению научно-технической проблемы 0.сх108 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности ТО, ремонта и хранения тракторов, автомобилей, с-х машин и оборудования животноводческих ферм по союзным республикам и зонам страны» (Тамбов, 1982г.); на научной конференции НГСХА (Новгород, 1996г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 50 работах.

Объём работы. В диссертации 5"90 страниц, в том числе № страниц приложений. Она состоит из введения, 7 разделов, основных выводов и предложений. В составе диссертации имеется 125 рисунков, 3? таблиц и список; использованной литературы, включающий 295 наименований, из которых 13 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность проблемы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние проблемы и задачи исследования» рассмотрено состояние и перспективы развития кормовой базы свиноводческих хозяйств. Анализ литературных источников и производственного опыта показал, что полноценное кормление свиней и эффективная работа кормоприготовительного оборудования являются одним из основных условий получения дешёвой продукции. Исследованиями Л.А.Андронова, Е.Н.Бакеевой, В.Г.Козловского, В.Д.Кабанова и другими учёными установлена высокая эффективность от кормления свиней сбалансированными по питательным веществам кормовыми смесями на основе концентратов и витаминной травяной муки. Обзор способов производства травяной муки в гранулах, приготовления кормовых смесей и доставки их животным позволил установить, что возможности улучшения технико-экономических показателей технических средств, с помощью которых реализуются вышеуказанные процессы, не исчерпаны: необходимо работать над созданием рациональных по составу и структуре поточных линий приготовления и доставки кормовых смесей, повышением работоспособности технических средств в составе технологических линий производства витаминных гранулированных кормов, совершенствованию рабочих органов этих машин. Научной основой работ по исследованию функционирования машин и технологических линий приготовления и раздачи кормов являются труды академика В.П.Горячкина, получившие развитие в исследованиях В.Р.Алёшкина, А.А.Артюшина, Н.А.Барсова, Б.И.Вагина, В.А.Голикова,

И.А.Долгова, В.А.Желиговского, А.И.Завражнова, В.И.Земского, Н.Ф.Игнатьевского, В.Г.Кобы, Ю.К.Ковальчука, Л. ГХКормановсхого, Г.М.Кукты, П.М.Леонтьева, С.Е.Маркаряна, С.В.Мельникова, В.Ф.Некрашевича, В.И.Особова, В.И.Передни, Н.Б.Резника, В.С.Сечкина, В.И.Сыроватки, В.А.Сысуева, Ю.А.Цоя и других учёных.

Изучению процессов дозирования, смешивания, оценки качества кормовых смесей и транспортирования их животным посвящены работы А.А.Артюшина, В.Н.Афанасьева, В.П.Белова, Б.И.Вагина,

A.И.Завражнова, П.К.Жевлакова, В.В.Кашоги, А.А.Лапшина,

B.И.Передни, В.Ф.Чеберко и других учёных. Исследование технологических и рабочих процессов производства витаминных кормов в гранулах представлены в трудах В.Ю.Валушиса, И.А.Долгова, С.В.Мельникова, В.Ф.Некрашевича, В.И.Особова, В.Ю.Подкользина, Г.Я.Фарбмана и других специалистов и учёных. Вопросы оптимизации режимов работы машин и оборудования в кормопроизводстве, приготовлении и доставке кормов рассматривались в трудах Л.Е.Агеева, А.А.Артюшина, Б.И.Вагина, Н.А.Барсова, А.И.Завражнова, В.И.Земского, В.С.Сечкина, В.Ф.Скробача и других исследователей. В исследование вопросов эксплуатационной надёжности технических средств и поточных линий в кормопроизводстве существенный вклад внесли Л.Е.Агеев, В.А.Аллилуев, II.С. Ждановский, В.И.Земско», С.А.Иофинов, В.М.Кряжнов, В.И.Михлин, В.С.Мкртумян, А.В.Николаенко, В.Л.Сковородин, В.Ф.Скробач, Б.А.Улитовский и многие другие учёные.

Анализ литературы показал, что наряду с глубокими исследованиями отдельных технологических и технических средств в кормоприготовлешш, не проведено комплексных исследований по повышению эффективности работы технических средств при производстве, приготовлении и раздаче кормов на свиноводческих фермах и комплексах. Выполненные ранее исследования не создают достаточной научной базы для решения ряда практических задач, связанных этой проблемой.

Для решения поставленной проблемы предусматривалось выполнение следующих основных задач исследования.

1.Провести общее методологическое описание технологических процессов приготовления витаминных кормов, кормосмесей и доставки их к бункерам - накопителям свинарников.

2. Теоретически и экспериментально выбрать и обосновать рациональный состав машин и оборудования для формирования ПТЛ приготовления витаминных кормовых смесей и доставки их животным на репродук-торном свинокомплексе с учётом обеспечения программы производства, эксплуатационной надёжности, снижения энергетических и трудовых затрат.

3. Экспериментально исследовать качество функционирования в про- • изводственных условиях ПТЛ доставки витаминных кормосмесей животным* с целью проверки соответствия выбранного оборудования установленным требованиям.

4. Установить основные показатели, характеризующие устойчивость технологического процесса при производстве витаминной травяной муки на агрегатах типа АВМ и определить численные их значения в процессе их рядовой эксплуатации.

; 5. Обосновать показатель эффективности работы агрегатов в условиях производства и определить рациональный набор и сочетание факторов, обеспечивающих его наивыгоднейшее значение при различных условиях работы.

6. Определить пути повышения качества функционирования оборудования для гранулирования кормов, установить предельные значения параметров, влияющих на работоспособность прессующей пары при различных вариантах её привода.

7. Определить численные значения эксплуатационных параметров процесса гранулирования кормов, установить режимы работы прессующего узла, обеспечивающие устойчивость процесса получения гранул требуемого качества.

8. Обосновать и определить способ совершенствования конструкции сборочных единиц прессующего узла с кольцевой матрицей, определить пути обеспечения работоспособности пресса - гранулятора типа ОГМ.

9. Провести производственную проверку предложенных технологических и технических решений.

10. Разработать и реализовать практические рекомендации и методические указания по использованию результатов исследования в сельскохозяйственном производстве и учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов.

Во втором разделе «Теоретические предпосылки к выбору состава ПТЛ приготовления кормовых смесей и доставки их животным на свинофермах и комплексах» рассмотрены основные принципы формирования поточных линий, где они представляются как комплекс технологических звеньев, связанных между собой материально-сырьевыми и энергетическими потоками. Задержка выполнения работ в одном из звеньев может привести к значительным задержкам в последующих звеньях и, как следствие, к снижению требуемой производительности, значение которой является основным критерием выбора технологического оборудования кормоцеха.

Одним из важнейших факторов, определяющих фактическую производительность (Q®) ПТЛ является уровень надёжности применяемых

средств механизации. Фактическая производительность определяется длительностью рабочего цикла и величиной внецикловых потерь:

А-РДТ^а),

где Р - количество продукции, полученной за один рабочий цикл;

У - продолжительность рабочего цикла; £Ъп - суммарные внецик-ловые потери.

Рассмотрим период работы линии, наиболее характерной для условий кормоцеха свинокомплекса, при котором было установлено П отказов, П промежутков безотказной работы и, следовательно, п простоев. Если длительность единичного простоя составляет в среднем 0ср , то суммарное время собственных простоев линии за рассматриваемый период будет:

И0ор -Г10СР..........(2)

Количество отработанных циклов, а, следовательно, и выпущенной продукции за это время будет

Я = а Кн , (3)

где Кн - среднее количество отработанных циклов между двумя отказами (наработка на отказ).

Простои, отнесённые к рабочему циклу или единице выпущенной продукции, представляют собой внецикловые потери:

1/Ь п = Вср/я = 8ср/а Кн ~Сх)Вер, (4)

где^а 1/ки - параметр потока отказов.

Поэтому собственные внецикловые потери являются одновременно и обобщённой характеристикой надёжности в работе оборудования ПТЛ. Подставив в формулу (1) значение Д;, получим

а Ф=р/(т+ш8в4. и

Выражение (5) позволяет оценить зависимость производительности линии от параметра потока отказов (характеризует безотказность) и длительность единичного простоя машин (характеризует ремонтопригодность). Поэтому в качестве показателя уровня надёжности выбираемых средств механизации целесообразно принять коэффициент готовности, учитывающий эти два свойства надёжности. Известно, что любая технологическая цепочка машин может быть скомпонована по различным структурным вариантам, имеющим различные показатели надёжности, производительности и экономической эффективности. В разделе методом аналитического описания переходов определена зависимость коэффициента готов-

ности линии от её структурного решения. Для определения зависимости производительности поточной линии от структурных вариантов её построения использована обобщённая формула производительности, которая охватывает всевозможные структурные решения:

где Ох - технологическая производительность линии; "Ьх - время, затрачиваемое на холостые ходы; Г1 - внецикловые потери времени; Ъ,Г\~ - количество машин и сблокированных участков в линии; Д - коэффициент межучасткового наложения потерь.

Эти варианты при одинаковом числе машин Ъ и величине внецикло-вых потерь Ъ, отличается числом участков П, величиной межучасткового наложения А и, соответственно, величиной производительности С?.

Возникающие нарушения режимов кормления, вызванные отказами кормоприготовительного оборудования на свиноводческих комплексах приводят к значительным потерям животноводческой продукции. Поэтому требования к его надёжности являются превалирующими. При обосновании требуемого уровня надёжности проектируемой линии необходимо исходить из вероятности выполнения всего объёма работ в заданное время и стоимости реализации способа повышения надёжности ПТЛ. Взаимосвязь этих показателей может быть представлена уравнением:

К, , Й+НЕ,)1д«-НЕ) -п го

& ______________ -1-Н ~иу

где Н - требуемое значение обобщённого показателя надёжности; Ро -вероятность выполнения задания в установленный срок, достижение которой не сказывается на продуктивности животных; а - коэффициент, учитывающий способ повышения надёжности линии.

Значение Р() для кормоприготовителъных линий свиноводческих предприятий рекомендуется выбирать не менее 0,95, а при обосновании требуемого значения Н, коэффициент а следует принимать не более 0,3.

При разработке теоретических предпосылок к исследованию режимов работы ПТЛ приготовления и раздачи кормов в разделе обоснована целесообразность привлечения статистических методов моделирования и оптимизации, определены условия и требования к их применению.

В третьем разделе «Теоретические предпосылки к обоснованию конструктивных параметров технических средств, эксплуатационных режимов и оценки технического состояния ПТЛ приготовления гранулированной травяной муки» рассмотрены закономерности изменения состояния параметров в процессе эксплуатации оборудования. Продление сроков использования

названного оборудования и обеспечение при этом энерго и ресурсосбережения представляет собой большую народнохозяйственную задачу. Для решения задачи выбора рациональных сроков технического воздействия на оборудование необходимо определить его технологическую надёжность (ТН) в реальных условиях эксплуатации. В качестве показателя ТН принята вероятность безотказной работы технологической линии, позволяющая оценивать степень изменения во времени основных свойств по обобщённому критерию качества. Таким критерием принята относительная влажность травяной муки, от величины которой зависит содержание в ней протеина и каротина. Агрегат следует считать работоспособным, если за межконтрольный период влажность травяной муки не выходит за пределы 8...12%. Вероятность безотказной его работы (на основании теоретического анализа) можно выразить:

Р0М=й5+Ф

CLz

(8)

где Ф - нормированная функция Лапласа (0<Ф<0,5); 6т - неизрасходованный резерв допуска влажности, %; аг - зона рассеяния значений влажности.

Показатель ТН агрегата в зависимости от технических, технологических факторов и физико-механических свойств материала будет:

шм

ш «В* и щ^Х^ЩИН^Щ

Йо +

а > \J ®

где (f t и W-t - подача и влажность травы; ci^ и (Lz - начальное и конечное влагосодержание теплоносителя; JU. - весовая концентрация продукта в. потоке теплоносителя; Ц - испарительная способность агрегата; cLy- коэффициент теплообмена; ti - начальная температура теплоносителя; trt " температура поверхности высушиваемого материала; К - коэффициент, учитывающий влияния изменения аэродинамических условий на длительность нахождения продукта в сушильном тракте;

ё - длина сушильного тракта; Q0T - угол поворота барабана, при котором происходит отлёжка частиц; - частота вращения сушильно-

го барабана; h, - высота падения частиц в барабане; § - ускорение свободного падения; ¥ - коэффициент заполнения барабана;цр^ -плотность исходного и конечного-продукта; /г. - удельная теплота фазового превращения воды; Сса. - удельная теплоёмкость сушильного агента! "Ьм ' температура материала при выходе из барабана; t - температура поступающего на сушку сырья; J^q - скорость теплоносителя;

7? - скорость витания частиц.

Полученное уравнение было решено на ЭВМ и на его базе построена номограмма, с помощью которой можно оперативно определить значения режимных параметров и осуществлять подналадку их в процессе работы агрегата.

Гранулирование витаминной травяной муки является продолжением процесса её обработки и осуществляется на оборудовании типа ОГМ, которое необходимо рассматривать как поточную технологическую линию, состоящую из систем (элементов): дозирования, кондиционирования, загрузки прессующего узла, прессования, охлаждения, сепарирования и кондиционирования гранул. Анализ показал, что наиболее нагруженной является система прессования (45,7% у (ЭГМ-0,8 и 83,9% у ОГМ-1,5А от общих энергозатрат на гранулирование), соответственно, и менее надёжной : 66,4% отказов от общего их количества. Подготовительные операции (дозирование, кондиционирование, подача материала к прессующей паре) менее энергоёмки, однако они оказывают существенное влияние на рабочий процесс гранулятора. В работе рассмотрены условия и процесс кондиционирования травяной муки в серийном оборудовании типа ОГМ. Для наилучшего протекания процесса образования гранул необходимо выполнять условие

Ькант < Тк.к. , (Ю)

где - время контакта частицы материала с водой; - время

капиллярной конденсации (намокание частицы).

Время определяется физико- и биохимическими свойствами материала и физическим состоянием воды. Время контакта частиц с водой (тк.к.) складывается из времени перемещения частиц: в смесителе (тсм); по лотку в приёмник (тл); от приёмника к прессующим вальцам (хпр.в). Снижение общего; времени контакта является весьма важным обстоятельством для повышения качества гранул и особенно времени перемещения частиц от приёмника к прессующим вальцам, где из-за повышенной температуры активность влаги возрастает и время капиллярной конденсации резко уменьшается.

На устойчивость протекания процесса, его энергоёмкость, долговечность прессующего узла решающее значение оказывает приёмно-распределительная система, которая в серийном оборудовании типа ОГМ состоит из приёмника и направляющих лопаток. В данном разделе рассматривается работай процесс приёмно-распределительной системы с конусной конфигурацией приёмника. Исходя из анализа и экспериментальных исследований была предложена усовершенствованная система с цилиндрической конфигурацией приёмника и, соответственно, изменённой

формой направляющих лопаток 12, 3, 4/. С учётом физико-механических свойств травяной муки, получены выражения для его расчёта (рис. 1):

з ШслУ2

ЩЩт)

в (п)

где а - ширина приёмника; ср - угол откоса материала в приемнике;

II : внутренний радиус приёмника; Ук - объём кольцевого слоя материала.

(12)

где Ь - высота приёмника; а' - вылет (по ширине приёмника) нижней направляющей лопатки.

Приёмником такой конфигурации комплектуются прессы-грануля-торы ОГМ-0,8.

Рабочий процесс формирования гранул в прессующем узле с кольцевой матрицей состоит в следующем (рис. 2). Поступивший на поверхность матрицы материал слоем высотой

защемляется между вальцом и матрицей сжимает-Рис. 1. Схема конструкции и рабочего процес- ся до высоты слоя Д'Д и са приёмно-распределитеяьного устройства грануля- проталкивается В рабо-хора цилиндрической конфигурации. чий канал матрицы. В за-

висимости от величины зазора между вальцом и матрицей на её поверхности в момент прохождения вальца образуется слой А'А, равный плотности гранулы. После прохождения вальца этот слой начинает расширяться и при повторном подходе к вальцу высота его будет равна В"В. Чем больше первоначальная тол-

щина слоя А'А, тем больше будет его приращение к"Б. В разделе рассмотрены и проанализированы закономерности процесса деформаций прессуемого материала и на основе этого определены основные геометрические параметры сжимаемого слоя (рис. 2).

44'=/1о=80; ЯЗМг-Ьо^ к"6МЫ. <14)

где е - деформация в начальный момент времени при т=0 ; тп - время, за которое порция материала проходит путь от одного_вальца до другого; т- время деформации порции. ' '

Номинальная величина зазора между вальцом и матрицей (АА') должна быть соизмерима с толщиной частиц и составлять 0,35...0,45 мм. При эксплуатации величина износа поверхностей прессующей пары неравномерна не только по периметру матрицы, но и по ширине. При этом возникают зоны, в которых образуется слой спрессованного материала («подушка»), плотность которого близка к плотности гра-яул. Глубина этих зон значительно превышает величину номинального зазора и в ряде случаев достигает 2... 10 мм. Протолкнуть порцию вновь полупившего материала через такой слой трудно, а иногда практически не-зозможно, так как происходит рассеяние (диссипация) напряжений и дав-тевие, приложенное со стороны вальца, недостаточно для проталкивания зчередной порции внутрь канала матрицы. При этом порция многократно деформируясь измельчается, за счёт чего снижается производительность, юзникают динамические нагрузки на вал вальцов и подшипники и резко зозрастает удельная энергоёмкость процесса. В работе на основании анали-¡а напряжённого состояния материала в уплотнённых зонах, используя метод Г.И.Покровского «эквивалентного слоя», закономерность изменения

Рис.. 2. Схема рабочего процесса прессующей пары.

давления на поверхности матрицы от толщины кольцевого слоя представлена формулой М.И.Якунина:

О _ Рос, тал _ р

^-чщщт^•тйХ ;

где Нэи> - толщина эквивалентного слоя; Дэю - диаметр круглого штампа, равновеликого по площади отпечатка следа вальца при сжатии материала; К - безразмерный коэффициент {К=[1+( Нэю> / Джв)]"1}.

Нэкб =£'|ЕМ/ЕСЛ I О.6)

где Б - величина зазора в прессующей паре; Ем ; Есл- модули упругости материала матрицы и спрессованного слоя.

Величина давления для этапа сжатия материала определяется форму-

ШМИ: Р=СМИ; С=539,5; т=2,426 (17) р-Я: С-5,0; 0.-2,59'10"5 <|8>

где 8 - толщина слоя материала в момент наибольшего сжатия; Нел -толщина захватываемого слоя материала; р; ро - соответственно, плотность спрессованной порции и начальная плотность материала.

Модуль упругости для стебельных кормов вычисляется по формуле:

о,

для материала матрицы Еи принимается 2« 10й МПа.

Величину эквивалентного диаметра Д экв можно определить из выражения: _

д\ _ /ЦВНвсж )0,5

^ Ш 7 > (20)

где В - ширина матрицы; Р« - угол сжатия по матрице; 11 - внутренний диаметр матрицы.

Величина давлений, рассчитанная по выражению (15) с учётом (17, 18) определяет предельное значение величины зазора, при которых обеспечивается работоспособность прессующего узла.

С учётом геометрических размеров прессующей пары, физико-механических свойств, получено выражение для определения работы сжатия, которое может быть использовано при прогнозировании изменения энергозатрат в процессе эксплуатации оборудования. Намечены основные пути снижения расхода энергии при гранулировании: поддержание номинальной величины зазора в прессующей паре по всей площади контакта,

обеспечение равномерной толщины слоя на рабочей поверхности матрицы, снижение площади перемычек (повышение коэффициента перфорации).

Основной задачей при эксплуатации оборудования является обеспечение его работоспособности. Наиболее экономичным и менее трудоёмким способом его реализации является диагностирование. В работе предлагается обобщённый критерий оценки работоспособности, контролируя который мотаю определить уровень технического состояния оборудования

где О - текущее и предельное значения параметра работоспособности;'. т^ - весовые коэффициенты параметров работоспособности, характеризующие степень их влияния на обобщённый параметр.

Оценив объём информации, который несёт каждьш параметр, можно определить вероятность Р(у) достоверной оценки действительного состояния ПТЛ, достигаемую при осуществлении выбранной категории проверок:

(22)

где к,~1/Р, - коэффициент, учитывающий безотказность при техни-геской реализации 1-того параметра; г, - индекс 1-того параметра; и и п- соответственно, количество контролируемых показателей и общее соличество параметров, характеризующих работоспособность ПТЛ.

Выбраны и обоснованы диагностические показатели при оценке тех-шческого состояния: редуктора - величина тока холостого хода, прессую-цего узла - величина температуры прессующих вальцов. Установлена по-ледовательность проверки уровня работоспособности ПТЛ и поиск неис-[равностей системы. При плановом диагностировании целесообразную по-ледователыюсть проверок следует проводить в порядке уменьшения от-юшения

В к > ..... ><%

м ,

- где Р], Р2...РП - вероятность отказов ¡-й проверяемой системы за меж-онтрольный период; 3|, 32...3П - стоимость проверки ¡-й системы.

Рп =^¿(^ т Сау > <23)

где и,, Пн - число общих отказов по конкретной системе; N - число си-тем в ПТЛ.

Стоимость проверок

3n=c?+cf ,

где С," - издержки на диагностирование системы; Qn - дополнительные издержки, связанные с вероятностями ошибок 1 и 2 рода (а и ß) при косвенных измерениях.

В четвёртом разделе «Оптимизация состава поточных технологических линий, режимов их работы и выбора основных диагностических параметров» рассмотрены основные принципы и методы моделирования, оптимизации выбора оборудования для формирования ПТЛ приготовления и доставки кормов, оптимизации режимов работы ПТЛ производства витаминной муки и выбора минимального числа параметров работоспособности ПТЛ гранулирования кормов. При оптимизации выбора машин и оборудования для приготовления и доставки кормов на свинофермах и комплексах в качестве критерия оценки и оптимизации состава ПТЛ выбран показатель (S), учитывающий удельные приведённые затраты по варианту механизации (П) и соответствующий этому варианту коэффициент готовности (Кг).

S = n/Kr . (25)

Взаимосвязь выбранного критерия с характеристиками поточной линии формализована с помощью математической модели

т п.

Sui/= Ш S Н —fTZ LH. (26)

Krulj

при ограничениях: - по затратам труда: € га а

_. 51 Зии^Зтр

ни 14 ¿и 0 (27)

- по надёжности:

К гид ^ Кптр - ' '

-' по согласованности машин в потоке:

, (29)

где Пщ - удельные приведённые затраты при использовании уй машины на ¿-той операции и-й технологической линии, руб/т; Х„ц - количество ^х машин на йэй операции; КГ.Ш] - расчётное значение коэффициента готовности )-й машины, 1-й операции, и-й технологической линии; 3Ш] - затраты труда на выполнение основного технологического процесса при использовании ^й машины на ьй операции и-й технологической линии, ч/т;

Зтр - максимальное значение затрат труда, установленное по комплекту машин, ч/т; Кггр - требуемое значение коэффициента готовности комплекта машин; - часовая производительность машин на смежных опера-

циях, т/ч; Хц, х^ц-Ц) - количество машин на смежных операциях; п - общее количество машин на операции; ш - количество операций в технологической линии; 1,- количество технологических линий, предусмотренных в комплекте машин.

Наиболее эффективным считается вариант, обеспечивающий минимальное значение критерия оптимизации и соответствующий предъявленным требованиям. При необходимости выбора варианта с более высоким значением коэффициента готовности, критерий оптимизации следует определять по формуле -

5' = п/к/,

где Г - показатель степени. .

С использованием разработанного моделирующего алгоритма выбран состав машин и оборудования ПТЛ приготовления и доставки кормов для свинокомплекса с заданными специализацией, объёмом производства и технологией приготовления кормов. Расчёты проводились на ЭВМ ВЦ, СП ГАУ. Программа, блок-схемы алгоритмов по критериям 8 и Б' приведены в диссертации.

Выбор рациональных режимов работы агрегата для приготовления витаминной муки в производственных условиях был проведён методом планирования эксперимента. В качестве параметра оптимизации принята величина прибыли от реализации травяной муки: ■ ,

й=Л-3, . (31)

где Д - доход от реализации произведённой травяной муки за период работы агрегата в ^том режиме; 3 - эксплуатационные затраты за период работы агрегата в этом режиме.

Зависимыми переменными при расчёте параметра оптимизации являются количество и качество травяной муки, расход топлива и электроэнергии. Независимыми переменными - факторами были выбраны начальная температура теплоносителя в топке теплогенератора (Х1); подача резки ( хг); частота вращения сушильного барабана ( хз) и расход теплоносителя (Х4). Опыты проводились при полном прогреве и установившемся режиме работы агрегата через 0,5 часа после изменения уровней управляющих факторов. Продолжительность каждого опыта составляла 0,5 часа с пятикратной повторностью. Показатели качества травяной муки определялись по стандартным методикам. Наибольшая относительная ошибка составляла 4,1%, равноточность опытов определялась по критерию Кохрена, значи-

и 6)

мость коэффициентов регрессии - по критерию Стыодента, адекватность уравнений регрессии - по критерию Фишера.

На завершающем этапе реализации метода ПЭ был использован план Бокса-Бенкина. В, результате анализа полученных математических моделей установлены рациональные режимы работы агрегатов, при которых величина прибыли максимальна (см. вывод 5).

Для выбора и обоснования минимального числа параметров, характеризующих работоспособность ПТЛ гранулирования кормов, был использован метод, который устанавливал между входными и выходными параметрами элементов ПТЛ причинно-следственные связи с целью их оптимизации. В соответствии с этим методом функциональная модель ПТЛ (рис. За) была преобразована в логическую (рис. 36). Для выходов ъх всех блоков С>, логической модели составлены логические уравнения вида гг=С№. При этом блок логической модели правильно преобразует внешние воздействия в выходной сигнал, если С>;=1 («высказывание истинно») и блок неисправен, когда 01=0 («высказывание ложно»).

^гг/-

х,-

%

Да^А» —тЛг^Г

X,

» и,. р

н

ж,

т

Рис. 3. Функциональная - (а) и логическая - (б) модель ПТЛ гранулирования кормов: Р1...Р5 - функциональные блоки; СЬ-С}« - логические блоки; Х1...Х9 - внешние воздействия (входы); Ъ\. :.Ъ\<> - реакции блоков (выхода).

На основании системы логических уравнений заполняем таблицу функций неисправностей. Применив законы логической логики к логи-

ческой модели ПТЛ, представленной в виде ориентированного графа (рис. 36) и проведения анализа таблицы функций неисправностей, определена минимальная проверяющая совокупность проверок работоспособности, состоящая из двух контрольных точек: проверка производительности ПТЛ и проверка крошимости гранул. Определение диагностических показателей проверяющих контрольных точек проведено на основе логической модели и таблицы функций неисправностей с применением теоремы о подчинённой системе, В результате анализа установлено, что в качестве диагностических показателей следует принять: влажность травяной муки, частоту вращения шнека дозатора, величину тока, расходуемого электродвигателем редуктора пресса, подачу, воды на кондиционирование, износ рабочей поверхности матрицы и зазор в прессующей паре. -

; В пятом разделе приведена методика и результаты экспериментальных исследований по оценке эффективности работы выбранного. состава поточной линии в реальных условиях производства, а также результаты исследования физико-механических и реологических свойств кормов. Исследования проводились в кормоцехе репродукторного комплекса АОЗТ «Новый Свет» Ленинградской области, состав основного технологического оборудования которого соответствует составу ПТЛ, выбранному по изложенной методике. Основное внимание уделено оценке качественных показателей линии, соответствию предъявляемым к ним зоотехтребований.

В результате проведённых в производственных условиях исследований установлено: а) наиболее энергоёмкой операцией является транспортирование кормов (84,2% всех энергозатрат ПТЛ); б) степень однородности кормосмеси соответствует зоотехтребованиям и составляет 0=95,7%; в) случайный характер выбора режимов транспортировки кормосмеси пс трубам привод не обеспечивает требуемой точности доз. Вероятность нахождения в поле технологического допуска норм кормления (РД) составила 0,55. С?ис4)>

В связи с этим дальнейшие исследования были направлены на повышение качества работы машин доставки кормов путём выбора рациональных режимов её работы. С учётом большого количества факторов, влияющих на процесс транспортирования кормов и сравнительно узких пределоЕ колебаний параметров при установившейся технологии, использован ста-тактический метод исследования с накоплением исходного материала в ходе пассивного эксперимента. Исходные данные представляли собой наборь: значений контролируемых переменных уь уг-.у* и XI, хг...хк, зафиксирован' ные в дискретные моменты времени. В качестве входных переменных приняты: расстояние транспортирования. Ь, м (х|); структурная вязкость кормосмеси г), Па»с (хг); масса транспортируемой порции корма, кг (хз); расход воздуха Ов, м3/ч (х4); плотность кормосмеси р, кг/м3 (Х5). В качестве выход

ной характеристики (у) принята глубина остаточного слоя корма в трубопроводе по окончании цикла транспортирования. Для выделения и оценки значимости входных переменных, экспериментальные данные первой серии опытов обработаны с использованием релейного метода, что позволило получить приближённое линейное уравнение регрессии.

У-^»67+0,032^X1 -2,0500X^ + 0,0037X3 - 0,0108X4 +

----------------. " (32)

Р(Ги> +0,0033X5-.

При статистической ; проверке переменная Х5 оказалась незначимой и была исключена. Экспериментальные данные, полученные в результате проведения всех опытов (56 циклов транспортирования) были обработаны с использованием метода множественной регрессии, получено линейное уравнение и после статистической обработки оно приняло вид

-отткч.

(33)

Оценка по у - критерию (у=1,857) позволила считать уравнение (33) адекватно описывающим процесс доставки кормосмеси. На его основе разработана номограмма с помощью которой можно управлять основным регулирующим воздействием 0В (расход воздуха) при произвольном изменении возмущающих воздействий Ьицс целью стабилизации глубины остаточного слоя кормов Но.

В шестом разделе приведена методика и результаты экспериментальных исследований процессов и технических средств для производства гранулированной травяной муки с целью повышения качества их функционирования. В соответствии с поставленными задачами, в первой части данного раздела рассматриваются вопросы выявления связи между параметрами структурных элементов ПТЛ для производства витаминной муки, усгано-

3№ 5100МШ№ чтш чт

Рис. 4. Экспериментальное (1) и теоретическое (2) распределение массы порции кормосмеси, поступившей в бункер-накопитель по окончании цикла гранспортирования:

вление закономерностей их изменения и определения показателей надёжности. В эксперименте исследовалось 15 агрегатов АВМ-0.65Ж и АВМ-1,5Ж. Изучение закономерностей изменения технического состояния узлов агрегата выполнялось по планам NUT и NPT. Методика проведения исследований изложена в диссертации. Закономерности изменения параметров, определяющих режим работы сушильной системы агрегатов выражается линейной зависимостью, аппроксимация которых позволила получить уравнения, с помощью которых можно прогнозировать состояние параметра при любой наработке элемента ПТЛ (табл. 1).

: Таблица 1

Параметры режима сушильной системы агрегата в функции от наработки

Параметры Марка агрегата Вид аппроксимирующей' зависимости Коэф. корреляции Среди еквадр. Ошибка коэф. корреляции

Подача топлива, т/ч АВМ-0,65 АВМ-1.5А Q-0.366-0.094« 103Т 0=1,251-0.384» 10-3Т 0,89 0,84 0,02 0,06

Частота вращения барабана, с1 АВМ-0,65 АВМ-1,5А ш=4,40-0,4.10-3Т а=4,55-0,4.10 3Т 0,92 0,89 0,01 0,02

Скорость сушильного агента, м/с АВМ-0,65 АВМ-1,5А V= 17,7-4,5.10-5Т vV= 18,6-7,4* 105Т 0,95 0,94 0,06 0,03

Подача исх. ■ Сырья, кг/ч АВМ-0,65 АВМ-1,5А Gi=2000+21.9T Gi=5000+55.0T 0,87 0,96 0,01 0,04 i

Таблица 2

Показатели технологической надёжности агрегатов

Марка агре- Время без- Зона рассея- Резерв допус- Вероятность

гата остановочной ния влаж- ка влаж- безотказной

работы, ч ности, % ности, % работы

. 1 0,48 2,63 0,9999...

2 0,58 1,55 0,9999...

АВМ-0,65 • 3 ' ' 0,61 0,95 0,9999...

4 0,65 0,55 0,9997

5 0,72 0,22 0,9989

1 0,50 2,44 0,9999...

2 0,72 0,67 0,9999

3 0,77 -0,10 0,9955

АВМ-1.5А 4 0,84 -0,74 0,6406

5 0,92 -1,29 0,1160

Статистическая обработка показала положительную воспроизводимость результатов. Агрегат считается работоспособным, если за межнала-

¿и

дочный период влажность Щ не выходит за пределы 8... 12%. Результаты исследований приведены э таблице 2.

Анализ результатов показывает, что за 5 часов непрерывной работы агрегата АВМ-0,65Ж остаточный резерв допуска влажности составляет 0.22%, а вероятность работы близка к единице. У агрегата АВМ-1,5АЖ резерв допуска влажности используется за 3 часа, затем вероятность безотказной работы резко падает. Межконтрольный период для АВМ-0,65Ж составляет 5...6 часов, а для АВМ-1>5АЖ - 2...3 часа.

Во второй части раздела приведены результаты лабораторных и экспериментально-теоретических исследований рабочего процесса прессующего узла. Время пребывания элементарного слоя в прессовальном канале матрицы и повышение долговечности матрицы зависят от величины оценочных показателей гранул - плотности и крошимости (при прочих равных условиях - качестве/подготовки материала, равномерности подачи его в зону прессования и другие).

Получена математическая зависимость влияния интенсивности нагрузки прессовальных каналов матрицы и времени пребывания в них материала на качественные показатели процесса гранулирования. Зависимость величины показателей крошимости (у 0 и плотности (уг) от объёма (хО и массовой (хг) интенсивности нагрузки на прессовальный канал и времени пребывания в нём элементарного слоя (хз) приведена в уравнениях регрес-

ши: -о,тъ~ о^ыг +

ЧШхз - 0,№хгХз а/Ю&,Н312х|+0М062У2 . (34)

Уг =%442+й,214х-01Шг--0,031Хз+0,022х1Х2 -0,01Шз+ ■+0,01Шз ~М'ЗХ,2- 0,0Ш?~Ц<Ю9хг + 0,004. (35)

Анализ уравнений показывает, что при уменьшении времени пребывания материала в рабочем канале матрицы (хз) и при возрастании скорости перемещения материала в канале (хД показатель крошимости (у|) возрастает. Увеличение времени пребывания материала в канале (хз) и снижение интенсивности нагрузки прессовального канала по массе (хг) приводит к повышению плотности (у г).

В процессе эксплуатации матрицы, характер износа передней части перемычки, движущейся навстречу вальцу, идентичен и не зависит от марки стали, из которой изготовлена матрица, способа упрочнения поверхности и величины наработки. Однако динамика износа перемычки зависит от её начальной толщины, величина которой должна быть не менее 1,5 мм и не более 3,4 мм. Износостойкость матрицы находится в непосредственной зависимости от толщины перемычки (коэффициента перфорации), которая

взывает существенное влияние на энергоёмкость процесса прессования. 1лучена формула для расчёта ширины ряда гранулирующих каналов (1), гспечмвающей равномерный износ перемычек в ряду и между смежными ^ами. '

^^ЧгМЯ+ОЛдЮ,

(36)

где АН - рабочий ресурс по радиусу матрицы, мм.

Коэффициент перфорации матрицы рассчитывается по формуле:

.■■М^пгб&т* <37>

где й - диаметр прессовального канала, мм; т - толщина перемычки кду каналами одного ряда, мм.

Количество прессовальных каналов в матрице определяется по фор-

1с: _ 0. Т

' (38)

где - номинальная производительность пресса, т; Т - ресурс работы грицы, ч.

Анализ характера и величины износа рабочей поверхности матрицы ширине в зависимости от наработки показывает, что:

• наиболее активной рабочей поверхностью является средняя часть, за лючением первых и последних (со стороны приёмника) 1...2 рядов прес-альных каналов, которые нагружены недостаточно или совсем не. пажены;

• начиная с наработки 300...400 т уже трудно установить оптималь-\ зазор, а с наработки 600..Л200 т это становится практически невоз-кным. Причём, при наработке 300...400 т максимальное превышение над ималъным зазором составит 1,2 мм (к передней части матрицы - приёму), при наработке 600...700 т - эта величина будет в среднем 1,6 мм (уже глубине, к планшайбе); при наработке, близкой к ресурсу - 800...900 т -мм, а при наработке 1100...1200 т - 3,9 мм.

Исследование характера загрузки материалом поверхности невра-ощейся (пассивной) матрицы показали, что по периметру она загру-тся только на 2/3 его величины. По ширине - не загружены крайние 1...2 а как со стороны приёмника, так и со стороны планшайбы. Для обеспе-яя равномерного износа прессовальных каналов, в процессе эксплуата-

необходамо. через определённый промежуток времени (наработке .40 т гранул) матрицу поворачивать на 1/4 оборота.

При исследовании и оценке работоспособности элементов ПТЛ гра-ярования установлено, что на систему прессования приходится 66,4% ; отказов, а прессующие вальцы являются самым ненадёжным узлом 'о). Ухудшение технического состояния оборудования приводит к посто-

и

янному снижению работоспособности линии, уровень которой может быть определён по динамике изменения диагностических показателей: частоте вращения дозатора и количеству несгранулированной травяной муки (Кг). Для частоты вращения шнека дозатора (первая контрольная точка проверки) установлена взаимосвязь с производительностью дозатора и током, потребляемым электродвигателем пресса. Построенная номограмма позволяет при диагностировании ПТЛ определять уровень её работоспособности по параметру производительности (рис. 5).

т Г* Л

Ш. *чч Г

<т / + С

1700 а та змтас 500 /-V 3 4 5 б гьг-8 ■30 /с .£5 80 .«г -з «о 455

Л

*

3«! *

к

3*5

335

295*

* - Л .. ..А —Л—

\ у. -> -* -

!) 'Г/

ш у

г

360

720 -то± ММ

Рис. 5' Номограмма для определения работоспособности по параметру производительности.

Рис. ,6 Влияние температуры нагрева вальца от величины зазора между вальцом и матрицей: 1 - 0,35мм; 2 - 0,75мм; 3 - отсутствие зазора; 4 -1,5мм.

Для этого необходимо при номинальном токе электродвигателя пресса 130 А определить по номограмме частоту вращения дозатора и сравнить её с действительной. Минимально допустимая частота вращения дозатора 7,4 с-!, что соответствует производительности ПТЛ 1550 кг/ч.

В качестве диагностического показателя прессового оборудования принята температура нагрева поверхности вальцов (и), которая зависит от величины зазора между вальцом и матрицей (рис. б7)- Получена функциональная зависимость Чв от величины подачи муки на гранулирование (0) и величины зазора (Б) в виде уравнения регрессии:

и=356,5+5 5+110000.. (39)

С увеличением срока эксплуатации оборудования ОГМ-1,5 ток холостого хода электродвигателя пресса возрастает и к 7 годам эксплуатации достигает 35 А. Увеличение необходимой мощности на привод редуктора приводит к снижению производительности пресса (при номинальном по-

■ li I

требляемом токе 130 А). Для тока холостого хода 20...25 А это снижение ставило 110...120 кг/ч, что находится в допустимых пределах. Анализ э периментальных исследований по изучению влияния износа матрицы крошимосгь гранул показал, что уменьшение длины прессующих канал на 1 мм увеличивает в среднем крошимосгь на 0,9 %. Предельной вели1 ной износа следует считать уменьшение длины каналов на 11 мм. В эт случае при номинальной подаче травяной муки 1500 кг/ч и влажности 10 крошимость составит 11,8%, что соответствует требованиям ГОСТа 235 79.

В седьмом разделе приведены результаты производственной провер предложенных технологических процессов и технических решений при nj готовлении и доставки кормов на свинофермах и комплексах, их реали: ции и оценки экономической эффективности. . '

При заданной величине вязкости кормосмеси и расстоянии достав пррций , режим, выбранный с помощью предлагаемой номограммы (при глубине остаточного слоя смееи 10 мм) позволяет снизить расход вс духа на транспортировку до 20,0% и повысить точность порций на 42,7 Если принять, что при снцжении уровня кормления свиней до 20% коэфф циент использования кормов находится в пределах 0,9...0,95, то коэффиг ент, учитывающий снижение продуктивности животных при их недокор Кн=0,85, при перекорме Кн=0,95. Результаты расчётов показывают, что п управлении процессом доставки кормовой смеси животным (при пользот нии номограммой) недополучение и выдача сверх нормы кормов снижает до 2,8%, потери массы, вызванные недокормом животных до 2,1%, пе{ кормом - до 2%. Экономический эффект, рассчитанный с учётом нормаг вов, составляет 8920,5 »f 0 н руб./год.

При производстве витаминной муки на агрегатах типа АВМ в rf ничных режимах допустимой области, производительность на 8... 10% в ше, чем у агрегата, работающего в произвольных режимах. При этом первом случае качество травяной муки на класс выше. За счёт улучшен качественных и количественных показателей, прибыль за 1 час работ опытного агрегата больше на 9,4...!4% чем в контрольном. Рациональн сочетание факторов позволяет получить режим, обеспечивающий повьш ние прибыли на 9,5... 14% по сравнению с агрегатом, режим работы котор го является обычным. Экономия затрат при проведении ТО агрегатов по i состоянию по сравнению с регламентным обслуживанием в денежном bi ражении составляет 22,3%, труда - 19,5%. Время эксплуатации агрегата нарушениями режимов работы снижается на 75%.

При повышении работоспособности прессующего узла гранулято] путём шлифования рабочих поверхностей матрицы и вальца, дополнител ная наработка на матрицу увеличилась в среднем до 54,3%, что составля 464,6 т гранул. Рациональное размещение прессовальных каналов на п верхности матрицы' по данным Киргизской МИС позволило повьют производительность за час эксплуатационного времени по сравнению с с

рийной с 1,29 до 1,67 т/ч (на 22,8%), удельный расход электроэнергии на 23,7%. Годовой экономический эффект от использования матриц с восстановленными рабочими поверхностями составляет 9,2*104 руб на матрицу, с рациональным расположением прессовальных каналов 14,76» 104 руб.

Стоимость поиска неисправности при отказе за межконтрольный период элемента ПТЛ гранулирования составляет (от общей стоимости): приём и дозирование материала - 13,5%; кондиционирования - 30,9%; прессования - 46,9%; охлаждения - 7,4%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Процесс приготовления витаминных кормов на свинофермах и комплексах и доставку её животным необходимо рассматривать как сложную многоуровневую техническую систему, в которой менее разработанными звеньями следует считать: комплектование поточных технологических линий рациональным набором машин для приготовления кормосмесей; обеспечение необходимого качества функционирования поточных линий.

2. Критерием при оптимизации состава ПТЛ выбран комплексный показатель: S=n/Kr, руб. т., который позволяет подобрать комплект оборудования, при минимальных удельных приведённых затратах на процесс и максимальном уровне надёжности. Разработанная математическая модель (26), алгоритм и программа расчёта на ЭВМ, обеспечивают выбор машин и оборудования с учётом поточности производственного процесса, структурных и технологических связей между ними.

3. Экспериментальные исследования технологической линии доставки кормов на свинокомплексе позволили предложить математическую модель и на её базе разработать номограммы управления процессом. За счёт выбора рациональных режимов и транспортировки кормо-смеси повышается точность порций, поступающих в бункера - накопители свинарников на 4! ,2% и снижается расход сжатого воздуха на 19,0%.

4. Основным показателем, характеризующим устойчивость процесса получения витаминных кормов на агрегатах типа АВМ, является технологическая надёжность, оценочным показателем которой служит влажность конечного продукта (W). Продолжительность времени выхода параметра W за пределы технологического допуска, характеризует величину межналадочного периода, который для агрегата АВМ-0.65 составляет 5...6 ч.; для АВМ-1.5А - 2...3 ч. времени чистой работы. Номограммы, построенные на базе функциональной зависимости W от конструктивных, технологических, эксплуатационных факторов, а также физико-механических свойств муки позволяет прогнозировать устойчивость процесса при изменении величины режимных факторов.

5. Анализ математических моделей, полученных в результате реализаций метода планирования эксперимента, позволил установить наиболее выгодные режимы работы агрегата АВМ-0.65Ж в производственных условиях. Режим, характеризуемый параметрами: температура теплоносителя (t) 1053К, его расход (Qca) 3,1 м3/с, величина подачи резки на сушку (G) 2200 кг/ч, частота вращения сушильного барабана (юб) 0.55 с1, обеспечивает получение чистой прибыли 1378,8 тыс. руб./т , что на 14,7% выше по сравнению с работой вне этого режима. Для бобовых трав оптимальным будет режим t (1053К); Qca (3.3) м3/с; G (1980) кг/ч; т (0.48) с1 при котором прибыль составит 932,1 тыс. руб./т, что превышает на 19,3%. г

;6. Наиболее энергоёмким процессом является прессование: 45,7% (для оборудования ОГМ-О.8) и 83,9% (для ОГМ-1.5А) от общих затрат энергии. Отказы прессующего узла составили 66,4% от всех отказов ПТЛ гранулирования. Средняя наработка на отказ равна 511 часам; наибольшее количество из них приходится на матрицу (14.8%), бандаж прессующего вальца (13.3%) и сальниковый уплотнитель (18,4%). Причины отказов дифференцируются следующим образом: конструктивные - 6,6%; технологические - 25,4%; эксплуатационные 68%.

7. Снижение энергозатрат прессования и повышение работоспособности прессующего узла можно достичь следующими путями: совершенствованием конструкции приёмно - распределительного узла, конструктивным совершенствованием матрицы, восстановлением рабочих поверхностей матрицы и вальца, проведением операций ТО по фактическому состоянию сборочных единиц.

8. Изменение конфигурации приёмного устройства с конусной на цилиндрическую с соответствующим изменением направляющих лопаток позволило повысить равномерность распределения травяной муки по ра-5очейлговерхности матрицы (по периметру) на 14,3%, по ширине матрицы - на 16,4%, равномерность загрузки прессующих вальцов возросла на 18,6%, коэффициент крошимосга гранул снизился на 13,4%. Это снизило щнамические нагрузки в работе прессующей пары и интенсивность за-рузки прессовальных каналов, в результате чего крошимость гранул 'меньшилась на 13,4%, и соответственно удельные затраты энергии - на 1,7%.

9. Наиболее рациональным расположением прессовальных каналов ia поверхности матрицы следует признать, когда их оси в рядах находят-я на расстоянии, равном 1,16... 1,36 диаметра канала, а ширина ряда пределяется по формуле 36. Для матриц ОГМ-О.8 прессовальные каналы иаметром 10 мм должны быть расположены: по дайне ряда через 1,6...13,6 мм; по ширине - 13,92 мм. Это позволит повысить коэффици-

2Ь)

ент перфорации на 4,3%, увеличить производительность и снизить удельный расход энергии.

10. Экспериментальные исследования величины и характера износа входных частей прессовальных каналов показали, что вершина перемычки при износе «переносится» против хода вращения матрицы на величину Хо, равную половине толщины перемычки, поэтому центр окружности входных предкамер необходимо смещать относительно осевой линии прессовального канала на величину Хо в ту же сторону, что позволит уменьшить износ перемычек, улучшить условия проталкивания и снизить энергоёмкость прессования.

11. Результаты экспериментов и их анализ, показали, что интенсивность работы матрицы характеризуется массовой загрузкой одного прессовального канала (я г»отв/с), скоростью движения гранулы в прессовальном канале (V мм/с), которая от зависимости его длины (1) определяет время выдержки порции материала в напряжённом (сжатом) состоянии (1). Номинальные значения этих показателей для серийных матриц прессов ОГМ-О.8 и ОГМ-1.5А соответственно равны q=0,386 (0,648 г«отв/с), V-= 4,91 (5,96 мм/с), при 1=60 (75) мм и времени выдержки 12...15 с, обеспечивая производительность пресса 800 (1500) кг/ч. Резервом повышения производительности прессующего узла и, соответственно, снижением удельных энергозатрат следует считать сокращение времени выдержки до 8...10 с при номинальной длине канала 1=60 (75) мм, качественные показатели гранул в этом случае сохраняются в допускаемых пределах (Ккр = 11...13%), а производительность увеличивается при этом на 22 (37) %. Вместе с тем экспериментально установлено, что при сохранении номинальной массовой нагрузки (ц) на канал и скорости перемещения (у) гранул при выдержке спрессованных порций в течение 8...10 с, длине канала 1, для матрицы ОГМ-О.8 и ОГМ-1.5А будет 40 и 45 мм, то есть толщина матрицы может быть снижена на 33 (40) %. Это значит, что максимальный износ матрицы ОГМ-1.5 - 15мм.

12. Величина и характер износа рабочей поверхности прессующей пары (матрица - валец) определяется количеством сгранулированного материала. При наработке 300...400 т гранул снижение производительности составляет 8...12%, при наработке 600...700 т - 26...32% и при наработке 800...900 т - 48...52%, при соответствующем повышении удельных энергозатрат. Работоспособность прессующего узла может быть достигнута путём обеспечения параллельности площадей контакта матрицы и вальца за счёт шлифования рабочей поверхности матрицы в пределах ресурса рабочего канала (вывод 11) и заменой бандажей вальцов ремонтными размерами. Рекомендации по обоснованию и технологии восстановления матриц были приняты Госкомсельхозтехникой СССР и вклю-

чены в руководство по текущему ремонту оборудования для гранулирования.

13. Методом поддержания в работоспособном состоянии оборудования для гранулирования кормов является оперативный контроль за значениями диагностических параметров и своевременным вмешательством в предотвращение сбоев в работе. В качестве диагностических показателей прессового оборудования следует принять ток холостого хода, величина которого равна 22...25А и температуру нагрева вальца, допускаемое значение которой составляет 377...379К. Алгоритм диагностирования и поиска неисправностей позволяет с минимальным числом проверок определить звено, а также неправильно функционирующий элемент этого звена. Разработанные приёмы диагностирования применительно оборудования для гранулирования позволили обосновать периодичность проведения ТО и снизить затраты труда при этом на 19,3%.

14. Предложенные в диссертации технологические решения и приёмы повышения качества функционирования поточных линий приготовления витаминных кормов, кормосмесей и доставки их к производственным помещениям свиноферм и комплексов пригодны для широкого внедрения в производство. Они обеспечивают: снижение удельных затрат на 22%, затрат труда на 25%, повышение коэффициента готовности на 7,9% от рационального подбора машин, формирующих ПТЛ в кормоцехах свинокомплексов, снижение расхода воздуха на 19% при доставке кормосмесей животным; снижение энергозатрат гранулирования на 14,3%, повышения производительности на 16,5% и ресурса матрицы на 36% за счёт совершенствования конструкции матрицы, а также повышения ресурса до 30% при восстановлении матриц и снижение энергозатрат при совершенствовании подающе-распределительной системы травяной муки на гранулирование.

Содержание диссертации отражено в 50 работах. Основными из них являются следующие.

1. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И. Расход энергии при гранулировании комбикормов. // Микромольно-элеваторная промышленность,- 1969.-М?21.-С.29.

2. Николаев Д.И., Фарбман Г.Я. Исследование систем питания прессов-грануляторов.// Материалы 7 конф. ЛитНИИМЭСХ.- Раудондварис, 1969.-C.10-U.

3. Николаев Д.И., Фарбман Г.Я. Исследование влияния конструкции приёмника травяной муки на параметры пресса гранулирования // Зап. ЛСХИ,- 1970,-т. 149,- Вып. 2, С.31-32.

4. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И. Влияние способа подачи на параметры процесса гранулирования. Н Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства.-1970.- №5.-С.29.

5. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И. Новые способы консервирования зелёных кормов,- Л., 1970,- 42с.

6. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И., Сапкаускас В.П. Замер микротермис-торами температуры. // Тракторы и сельхоз машины.-1971.-№2.-С.14.

7. Фарбман Г.Я., Николаев Д.И. Оптимизация режимов кондиционирования травяной муки паром. // Зап. ЛСХИ.-Л.-1971.-t.175.-C.31-34.

В. Николаев Д.И., Гуров Ю.П. Исследование процесса подготовки травяной муки неред гранулированием // Тез. докл. Всесоюзн. н.-т конф,-1971.-С.24-25.

9. Николаев Д.И. Оптимальный режим работы пресса - гранулятора ОГМ-0,8 // В сб. Анализ и оценка эфф. конструкций. - РИСХМ.- Ростов-на-Дону.-1973.-С.45-47.

10. Мельников C.B., Николаев Д.И., Кузнецов Н.И. и др. К методике технологического расчёта высокопроизводительной молотковой дробилки с упорядоченным воздушным режимом // Сб. научн. тр. ДонСХИ.-Персиановка.-Т974,- С.37-44.

11. Николаев Д.И. Определение и исследование области оптимизма при изучении процесса гранулирования травяной муки. // Зап. ЛСХИ.-1973,-т. 145.-С.46-49.

12. Николаев Д.И. К определению коэффициента трения травяной муки //Зап. ЛСХИ.-1972.-т.199.-С.34-35.

13. Мельников C.B., Гиршин М.Е., Николаев Д.И. Применение ЭВМ при обработке и анализе опытных данных планирования эксперимента // Зап. ЛСХИ.-1974,- Т.260.-С.12-19.

14. Мельников C.B., Николаев Д.И. Сетевое планирование монтажных работ в животноводстве: учебное пособие,- Л., 1975,- 49с.

15. Мельников C.B., Николаев Д.И. Опыт механизации приготовления кормов на молочных фермах.-Л.: Знание, 1974.-С.48.

16. Николаев Д.И., Большаков Г.И. Анализ затрат времени смены слесарей на молочном комплексе совхоза «Красногвардейский» // Зап. ЛСХИ.-1977.-т.т.245.-С.43-47.

17. Николаев Д.И. К анализу эксплуатационных показателей машин и оборудования ферм и комплексов // Зап. ЛСХИ.-1978.-т.362.-С.37-41.

18. Николаев Д.И., Новосёлов М.Ю. Выбор параметра оптимизации при изучении режимов работы агрегата АВМ-0.65Ж. // Зап. ЛСХИ.-1981,-т.394. С.46-49.

19. Николаев Д.И., Аллилуев В.А. К методике диагностирования машин и оборудования ферм и комплексов // Совершенствование, технологий и средств механизации приготовления кормов. -Л., 1982.-С.24-27.

20. Николаев Д.И., Новосёлов М.Ю. Оценка технологической надёжности поточных линий приготовления обезвоженных кормов методом функциональной диагностики. // Совершенствование технологий и средств механизации и приготовления кормов. Л.,-1982.-С.31-35.

21. Николаев Д.И., Аллилуев В.А. Особенности диагностирования технологического оборудования приготовления витаминизированных кормов: учебное пособие.-Л., 1982.-46с.

22. Николаев Д.И., Фарбман Г.il. Технологическая надёжность машин и поточных линий в кормопроизводстве: учебное пособиеГ-Л., 1983.-44с.

23. Николаев Д.И., Тесля А.И. Оценка условий функционирования гра-нуляторов ОГМ-1.5 // Совершенствование технологии и средств механизации кормопроизводства на фермах и комплексах.-Л .,1984.- С.46-49.

24. Макаренко В.А., Гладыш В.В., Николаев Д.И. и др. Руководство по текущему ремонту оборудования травяной муки ОГМ-0,8А. - Минск.: ВНИИТИМЖ, 1985.-50С.

25. Николаев Д.И., Токарев В.Ф. Повышение эффективности работы прессующего узла гранулятора.- Тезисы докл. научн. конф.: Вильнюс, 1986.-С.65-66.

26. Эксплуатация технологического оборудования ферм и комплексов. / Агеев Л.Е., Квашенников В.И., Мельников C.B.,.Николаев Д.И., Рощин П.М.: Под ред. C.B. Мельникова. -М.: Агропромиздат, 1986.367с.

27. Эксплуатация технологического оборудования ферм и комплексов: учебная программа для ВУЗов / Мельников C.B., Николаев Д.И., Рощин П.М./.-// Гл. упр. высшего и среднего с-х образования.- М,- 1984. С.13.

28. Нам А.К., Николаев Д.И. Экспериментальное исследование по оценке эффективности использования поточной технологической линии приготовления кормов на свиноводческом комплексе / ЛСХИ^Л., 1987.-17с.-Деп. во ВНИИТЭИ агропром 16.06.87, №300.

29. Николаев Д.И., Нам А.К. Методика выбора оптимального состава технологических линий кормоприготовления на свиноводческих предприятиях промышленного типа/ ЛСХИ.-Л., 1987.-27с.-Деп. во ВНИИТЭИ агропром 16.06.87, №308.

30. Николаев Д.И., Нам А.К. Оптимизация режимов транспортирования жидких кормов при использовании пневматической установки // Совершенствование технологических процессов и средств механизации кормоприготовления на фермах и комплексах.-Л., 1987.- С.58-64.

31. Николаев Д.И., Токорев В.Ф., Фарбман Г.Я. и др. Динамика процесса гранулирования и обоснование допустимых износов рабочих органов

прессов // Реферат, журн. серии:-Корма и кормление с/х животных,- М.-1988.-С.17-23.

32. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и хранения кормов: учебное пособие для ВУЗов.- М.: Агропромиздат, 1990.-336с.

33. Николаев Д.И. Проектирование и расчёт поточных линий обработки корнеклубнеплодов: учебное пособие. - Л., 1990.-34с.

34. Николаев Д.И. Повышение экономичности работы теплогенераторов агрегатов для приготовления травяной муки II Повышение эффективности технологических процессов и совершенствование рабочих органов машин в растениеводстве и животноводстве. - Л., 1993.-С.37-39.

35. Николаев Д.И., Вагин Б.И. Повышение качества хранения гранулированной травяной муки / СПГАУ.- С.-П., 1995.-36с.- Деп. в ВНИИТЭИ агропром, № 114ВС-95.

36. Вагин Б.И., Николаев Д.И. Повышение эффективности процесса кондиционирования рассыпчатых мучнистых кормов при их прессовании / СПГАУ,- С.-П., 1995.-38с,- Деп. в ВНИИТЭИ агропром, № 143ВС-95.