автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества измельчения корнеплодов путем совершенствования питающего устройства измельчителя

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Значение корнеплодов в кормлении сельскохозяйственных животных.

2.2. Классификация и анализ способов дозирования и подачи сочных кормов к измельчителям.

2.3. Основные требования к питателям и дозаторам корнеклубнеплодов.

2.4. Обзор исследований по работе питателей.

2.5. Цель и задачи исследования.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ПОДА ЧИ КОРНЕПЛОДОВ.

3.1. Совершенствование технологического процесса питающего устройства.

3.2. Обоснование качества конструкции питателя.

3.3. Обоснование параметров питателя.

3.4. Обоснование типа питателя корнеплодов.

3.4.1. Технологическая схема питателя-измельчителя «Волгарь-5».

3.4.2. Технологическая схема многоручьевого эластичного питателя.

3.4.3. Технологическая схема многоручьевого плавающего питателя.

3.4.4. Технологическая схема питателя с оптимальным составом активных элементов.

3.4.5. Технологическая схема питателя-калибратора корнеплодов.

3.4.6. Технологическая схема питателя-ориентатора корнеплодов.

3.4.6.1. Технологическая схема питателя-вибратора.

3.4.6.2. Схема оптимального питателя-ориентатора.

3.4.6.3. Схема колосникового питателя-ориентатора.

3.5. Выводы по разделу.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПОДА ЧИ И ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПИТАТЕЛЯ-ОРИЕНТАТОРА.

4.1. Описание экспериментальной установки.

4.2. Методика экспериментальных исследований.

4.2.1. Задачи исследования.

4.2.2. Отличительные признаки корнеплодов.

4.2.3. Установка и приборы замера физико-механических свойств корнеплодов.

4.2.4. Методика определения центра тяжести корнеплодов.

4.2.5. Методика оценки технологичности корнеплода к обработке.

4.2.6. Методика определения оптимальных режимов работы питателя-ориентатора.

4.2.7. Последовательность проведения опыта.

4.3. Экспериментальные исследования.

4.3.1. Исследования влияния технологичности корнеплода на качество конечного продукта.

4.3.2. Выводы по разделу.

5. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ИЗМЕЛЬ ЧИТЕЛЕЙ КОРНЕПЛОДОВ.

5.1. Модели сравнительных испытаний.

5.2. Описание экспериментальной установки.

5.3. Программа проведения сравнительных испытаний питателей.

5.4. Результаты сравнительных испытаний питателей.

5.5. Вывод.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ ПИТА ТЕЛЯ-ОРИЕИТА ТОРА.

6.1. Выводы по разделу.

В соответствии с концепцией развития АПК Саратовской области на 1995-2000 гг. и до 2005 г. намечено повышение уровня продуктивности всех видов животных и увеличение поголовья, улучшение селекционно-племенной работы, совершенствовании технологии содержания и кормления, рационального размещения скота по микрозонам области, что позволит обеспечить население продуктами питания, повысить окупаемость расхода кормов, энергоресурсов, и затрат труда [1].

Постановлением Минсельхозпрода России отмечены положительные тенденции в развитии животноводства в Волгоградской, Ленинградской, Нижегородской, Саратовской и других областях [2,3].

Постановлением и Программой развития области предусматривается увеличить поголовье крупного рогатого скота на 15%, свиней на 25%, лошадей на 26%, и только птица останется на уровне 1996 года.

Продуктивность крупного рогатого скота в общественном секторе Саратовской области планировалось поднять по удоям в 2000 году к уровню 1996 года на 164% и соответственно вырастить мяса на одну голову КРС на 219%), свиней - 227%, овец - 250%, настричь шерсти на 167%, яйценоскость кур довести до уровня 108%.

Причем особое влияние уделяется качеству животноводческой продукции, а также снижению потерь исходного сырья и конечной продукции.

Основной прирост (55%) мяса планируется достичь за счет интенсификации технологии на фермах крупного рогатого скота и создания новой отрасли мясного скотоводства.

Программа увеличения производства животноводческой продукции и вывода АПК из кризиса [2,6,118] в 2000 г. основывалась на укреплении кормовой базы, в том числе увеличении сенажа на 384%, корнеплодов на 944%, зернофуража на 430% к уровню 1996 года.

Существенным резервом улучшения качества продукции животноводства является максимально возможное включение в состав рациона корнеклубнеплодов [36,51,54]. Кормовая единица которых в 10 раз дешевле, чем концентрированных кормов, а их использование позволяет получить более биологически ценные продукты, снизить расходы комбикормов на 15.20%.

Однако в последнее десятилетие в технологии подготовки корнеклубнеплодов к хранению и скармливанию произошли большие изменения, вызванные разукрупнением животноводческих ферм, ростом цен на энергоносители, а также переоценкой взглядов на взаимоотношение между природой и обществом.

Проведенные учеными и практиками исследования дали фермерам, крестьянам и колхозникам новые измельчители, смесители, дозаторы, питатели, которые удовлетворяют их запросы на пропускную способность [28,37,38,53,68], но не дали затребованного качества на измельченный корм, который формирует потребительские свойства конечного продукта. Поэтому на рынок поступают молоко и мясопродукты низкого качества, так как большинство хозяйств производят неконкурентный товар, отрицательно влияющий на здоровье россиян и экономику аграрного сектора. По данным академика Н.М. Морозова, прежнее количество и качество будет достигнуто не ранее чем через 25 лет.

Уровень прямых затрат живого труда на единицу животноводческой продукции в России выше, чем на Западе, в 15-22 раза, а затраты энергии кормов в 25-30 раз [2,50,65,118]. Это объясняется сохранением традиционных способов воздействия на корма вообще и корнеплоды в частности [65,70,106,108].

По мнению В.Шмидта, Г.Веттерау [116] несовершенство старых типов корнерезок и роторных машин заключается в плохом калестве предварительной подготовки измельчаемого продукта, который отрицательно влияет на качество силоса, а также снижает отдачу хранилищ и средств выемки готового продукта. В работах Мердоха (1965) говорится, что на поедаемость силоса влияют его физико-механические свойства. При одинаково исходном материале поедаемость снижается в следующей убывающей очередности: измельченный до длины частиц 20-40мм - не измельченный и раздавленный [35].

Несовершенство измельчителей академик В.П. Горячкин усматривал в высокой энергоёмкости их питающих устройств, на привод которых потребляется от 30 до 50% общей энергии привода машины, причем от 25 до 100% энергии, затраченной вальцами на преодоление усилий деформации корма, вновь приходится преодолевать измельчающим органам [21,43,70]. При этом происходит переизмельчение частиц, возрастают потери исходной массы в виде сока, загрязняется среда, перерасходуется энергия. Исходя из этого, необходимо найти закономерности по снижению материалоёмкости, энергоёмкости процесса измельчения на российских машинах повышения качества конечного продукта и удовлетворить «банк» запроса потребителя -среды, человека, животного.

Данная диссертационная работа содержит анализ «узких» мест в рабочем процессе измельчения корнеплодов, определяет направления совершенствования питающих устройств с целью повышения качества измельчения корнеплодов путем совершенствования питающего устройства измельчителя для производства конкурентоспособной продукции животноводства.

Согласно цели работы, на защиту выносятся следующие положения:

- классификация питателей;

- новая конструктивно-технологическая схема питателя-ориентатора измельчителя корнеплодов;

- закономерности формирования качества измельчения корнеплодов от способа подачи, свойства исходного сырья и режимов работы;

- результаты экспериментальных и производственных испытаний разработанной модели;

7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Кормовая еденица полученная от корнеплодов обходится в 10 раз дешевле чем от других видов кормов, но эффективной обработки до сегодняшнего дня нет в животноводстве нет.

2. Лучшие в мире измельчители корнеплодов допускают до 3,0 % потери исходной массы, 79,9% частиц переизмельчают или недоизмельчают, Причиной чему является питатель, потребляющий до 30% подведенной энергии и поглощающий эффект от скармливания корнеплодов/

3. На основе анализа первоисточников разработана классификация питателей, основными критериями оценки которых являются безопасность деятельности человека, животных, среды, оценка качества подготовки продукта, оптимальный путь его траектории, показатели сохранности кормов, стандартизации составляющих элементов и др.

4. Дано теоретическое обоснование путей совершенствования питателя-измельчителя корнеплодов в виде восьми технологических схем, в т.ч.

- операторные схемы поточных линий переработки корнеплодов и пути их совершенства на ориентацию и фиксацию;

- уравнение движения корнеплода по решету доочистителя к ориентатору;

- условия, обеспечивающие вход корнеплода только головкой вперед в щель лотка или при укладке на подающий транспортер;

- основные уравнения расчета элементов колосникового решета.

5. Результаты экспериментальных исследований питателя на свекле и моркови выявили следующие оптимальные параметры:

- число каскадов, шт

- производительность, кг/с

- выход качественных частиц, по ТУ 105-3-1000 - 85,%

- амплитуда колебаний, с"1 4

- угол наклона плоскости ориентаторатрад.

3,89 74,2 11,5 6-7

156

6. Определены новые физико-механические свойства корнеплодов в виде поперечной и продольной асимметрии, центр тяжести, направление шероховатостей и др.

7. Производственные испытания доочистителя-ориентатора корнеплодов показали, что эффективность доочистки корнеплодов составила от 1,66 до 5 раз от исходной загрязненности; потери сока сократились на 55-75%, а переизмельченных частиц на 65,1 при этом; пропускная способность возросла на 30-40%; выход качественных частиц возрос примерно в 4 раза, а годовой экономический эффект составил 132 тыс. руб. на 1000 голов КРС.

8. Учебное пособие по механизации приготовления и раздачи кормов, рекомендованное УМО, используется при изучении дисциплины по «Механизации, электрификации и автоматизации животноводства» в ИВМ и БТ СГАУ, ПГСХА и др. вузах

1. Концепция развития агропромышленного комплекса Саратовской области до 2005 года. Саратов, 2000.

2. Постановление координационного совета и коллегии Минсельхозпрома России. №1/1-2 от 15 марта 1999 г. / Информ. бюл.1999. № 5-6. С.20-23.

3. Программа развития сельскохозяйственного машиностроения в Саратовской области до 2005 года. Саратов, 2001.

4. Аблаутов В. М. Измельчитель корнеплодов. А. 01 К 5/00, СССР № 1189403. 1985.Б.Н. №41.

5. Александров Е. В. Исследования процесса работы вальцов для отрыва початков / Тр. РИСХМ. Ростов/н/Д/, 1962. Вып. 15.

6. Алексеев OA., Косьгрев И.П., Свистунов ИИ. Социальные институты села как фактор развития местного самоуправления в России. Саратов, 1998.

7. Алешкин В. Р., Рощин 77. М Механизация животноводства. М., 1993.

8. Батраков А. Я. Лечение и профилактика незаразных болезней на молочных фермах. Л., 1980.

9. Булавин И. А., Силенок С.Г. Машины для производства строительных материалов. М., 1959.

10. Бурман ME. и др. Технология, технологический контроль и учет крахмало-паточного производства. М., 1992.

11. Быков С.Т. Исследования процесса питания барабанного измельчающего аппарата силосоуборочных комбайнов типа КС: Автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1972.

12. Большая советская энциклопедия. Т.4, 16, 23. М., 1971.

13. Василенко П.М., Василенко ИИ. Механизация и автоматизация процессов приготовления и дозирования кормов. М., 1985.

14. Востоков А. И., Лепешкин И. 77. Свеклосахарное производство. М., 1973.

15. Вертинский B.C. и др. Очерки истории науки и техники с древнейших времен до середины 15 века. М., 1993.

16. Гонка В.В., Кузьмич Н.И, Сакал О.Ф. Автоматизация раздачи кормов в индивидуальные кормушки/Науч. техн. бюл. по электрификации сельского хозяйства. М., 1976. Вып. 1(28).

17. Ю.Горская Н.А. и др. История крестьянства СССР с древнейших времен до Великой Октябрьской социалистической революции. М., 1990. Т.221 .Горячкин В.П. Собр. соч.: 3 т. 2-е изд. Т.З. М., 1968.

18. ГОСТ 2. 105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. Издание официальное. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, 1995.

19. ГОСТ 240226-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. М., 1980.

20. Дженике Э.В. Складирование и выпуск материалов. М., 1968.

21. Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства СССР. Постановление Совета министров СССР. 1990. № 1072. 22 окт.

22. ЪХ.Емелин Ю.Б. Методология прогнозирования технического прогресса и моделирование инвестиционно-технической политики в сельском хозяйстве. Автореф. дис. д-ра тех. наук. Саратов, 1995.

23. Жиянов И.П. Промывка сахарной свеклы и других корнеплодов в водоструйной мойке. М., 1962.

24. ЪЪ.Зенков Р.Л., Гриневич Г.Н., Исаев B.C. Бункерные устройства. М., С.98-142. 1977.

25. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и раздачи кормов. М., 1990.

26. Использование питательных веществ жвачными животными /Пер. с нем. Н.С. Гельман; Под ред. A.M. Холманова. М., 1978.

27. Ъ6.Калашников А.П. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных/Справочное пособие. М., 1985.

28. Карташов Л.П., Чугунов А.И., Аверкиев А.А. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. М., 1997.

29. З&.Коба В.Г. и др. Механизация и технология производства продукции животноводства. М., 1999.

30. Коба В.Г. и др. Кормораздатчик МКК А01К5/00. A.c.l 165325А. 1985. Б.И. №25.

31. Комплексная программа интенсификации молочного скота в колхозах и госхозах РСФСР на 1986-1990 годы: Постановление Совета Министров РСФСР. М., 1985. №215.

32. Кононов Б.В., Овчинников А.А., Лифатов В.Б. Устройство для измельчения корнеплодов МКИ. С. 13 с 1/06; В02 С18/06. А.с. 1096842. 1984. Б.Н. № 20.

33. Корма в хозяйстве. Производство и использование./Под ред.В.Д. Кузьмина. Саратов, 1977.

34. Корн Н.Г., Корн Т.Г. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров/Пер. с англ.; Под ред. И.А. Абрамовича. М., 1973.

35. Аб.Костинов А. И. Прессование соломы вальцами в закрытой и открытой прессовальных камерах/Механизация и электрификация сельского хозяйства. Минск, 1968. Вып. 2.

36. Красников В.В. Подъемно-транспортные машины. М., 1981.

37. Краснокутский Ю.В., Рыжов С.В. Практикум по машинам и оборудованию для животноводческих комплексов. М., 1987. С. 117-135.

38. Кунта Г. М. Технология переработки и приготовления кормов. М., С.53-57. 1978.

39. Куръянов В. Д. Исследование работы измельчителя кормов «Волгарь-5»: Автореф. Дис. канд. тех. наук. Саратов. 1968. 25 с.

40. Cullongh Е. Обеспечение молочных коров кормами местного производства. // Корма и кормление 1997. № 7.

41. Лев И. Усовершенствование измельчителя кормов ИКС-5// Бюро технической информатики. Сер.З. Механизация трудоемких процессов в сельском хозяйстве и животноводстве. М., 1967.

42. Lucas N. New version of mobile mill mixer-Pawer Farmg., 1971. №47. (2)p. 12.13.

43. Лифатов В.Б. Повышение эффективности машин для измельчения корнеклубнеплодов и отделения камней за счет совершенствованиятехнологического процесса и рабочих органов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Саратов, 1986. 26 с.

44. Макаров А. П. Механизация приготовления и раздачи кормов на фермах. М., 1966. С.128-194.

45. Машины и оборудование для цехов и предприятий малой мощности по переработке сельскохозяйственного сырья// Отечественная и зарубежная техника. Каталог 4.1. М., 1992. С. 179- 241.

46. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АГЖ//Рыбоперерабатывающая промышленность. Каталог. Т.4. М., 1990.

47. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Часть пятая. Пищеконцентратная, соляная и чайная промышленность. Каталог. Т.П. М., 1990. С.45, 93- 96.

48. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Каталог. М., 1990. Т.П. Часть вторая. Масло-жировая и эфиромасличная промышленность. С. 50-51.

49. Мейлаж И.И. Оценка качества измельчения сочных кормов// Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1968. № 9. С.48-49.63 .Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. JL, 1978.

50. Методика определения экономической эффективности исследования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М., 1980.

51. Механизация животноводства и кормопроизводства на малых фермах/Под ред. А.П. Кормановского М., 1989.

52. Новиков Ю.Ф., Гопка В.В. Электромобильные машины для животноводства. М., 1988.

53. Овчинников А.А., Кононов В. Б., Голубое Б.А. Дозатор кормов. А.с. 932246 СССР. МКИ C01F11/20 1982. Б.И. №20.

54. Овчинников А.А., Свистунов И.И., Васильева Л.Г. Пути повышения точности дозирования грузов./ Сб. науч. тр. СГАУ им. Н.И. Вавилова. Пенза, 1999.

55. Овчинников А.А., Свистунов И.И., Спирин В.Ф. Исследование корнеплодов и обоснование параметров питателя//Повышение эффективности процессов механизации и электрификации АПК. Сар Гос. агр. ун-т им. Н.И. Вавилова. Саратов. 2001. с. 148-153.

56. Овчинников А.А., Степко B.C. Дозатор сыпучих материалов /а. с. 956994. СССР. МКИ C01F13/00 1982. Б.И. №33.

57. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота. ОНТП 1-77. Минсельхоз СССР. М., 1979. 83 с.

58. Общесоюзные нормы технологического проектирования свиноферм. ОНТП2- 85. Минсельхоз СССР. М., 1986. 64 с.

59. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. М., 1988.

60. Особое В.И. и др. Машины и оборудование для уплотнения сено-соломистых материалов. М., 1974.81 .Pirkelmann Н. Nenue Aspekte bei der Lagerung und verfiltterung. Von Futter-tiben. DLD- Mitt., 1977.92. 1: 6-7.

61. Пустыгин A.M. Теория и технологический расчет молотильных устройств. М., 1948.

62. Проектирование и расчет подъемно-транспортных машин с.х. назначения/ М.Н. Ерохин, А.В. Карп, Н.А. Выскребенцев, В.Ф. Дубинин. М., 1999.

63. Рамазанов Л. Н. Исследование и совершенствование конструкции рабочих органов для измельчителей сочных кормов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Саратов, 1974.

64. ЪЬ.Резнин Н. Е. Силосоуборочные комбайны. М., 1964.8в.Резнин Н.Е. Теория резания лезвием и основные расчеты режущих аппаратов. М., 1975. С. 285-291.

65. Рекомендации по технико-экономической оценке проектных решений животноводческих комплексов и ферм. М., 1985.

66. Русак О.И. Безопасность жизнедеятельности. СПб., 1992.

67. Рывкин А.А. и др. Справочник по математике. М., 1970.

68. Сборник агротехнических и зоотехнических требований на комплекс машин и оборудования для комплексной механизации животноводческих ферм. М., 1968.1975.

69. Сборник зоотехнических и агрономических требований на комплекты машин и оборудования для механизации, электрификации и автоматизации животноводческих и птицеводческих ферм и комплексов. М., 1976. Вып.6.

70. Свистунов И.И. Исследование питателя измельчителя корнеплодов/ Достижения науки и техники АПК. 2001. № 1. с. 20.

71. Свистунов И.И. Оптимальный питатель-ориентатор. Саратовский ЦНТИ информлисток № 52. 2001. 07.09.2001.

72. Свистунов И.И. Ресурсосберегающий питатель-ориентатор/Сельский механизатор. 2001. № 11.

73. Свистунов И. И. Теоретическое обоснование питателя-ориентатора измельчитель корнеплодов//Молодые ученые СГАУ им. Н.И. Вавилова Агропромышленному комплексу поволжского региона. Сб. науч. раб. СГАУ. Саратов. 2001. с. 148-153.

74. Синякова JJ.A., Степанова ТА., Цупан В.Ф. Практикум по основам агрономии с ботаникой. М., 1984.

75. Спиваковский А.О., Гончарович И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М., 1972.

76. Становление рыночных отношений в агропромышленном комплексе /Под ред. Ю.М. Захарова, Т.А. Гурьева. М., 1991.

77. Сельскохозяйственная техника для интенсивной технологии. Каталог. М., 1988.163

78. Top Agrar № 9. 1993. S.82-55; №10 1994. S. 69-71; №4. 1995.S. 18-22.

79. Tierische Erzeugung Teil B.Rinder, Schroeine und roeitere Nutztiere. Munchen. 1982. S. 51-130.

80. ТитенокА.В. Совершенствование средств механизации сельскохозяйственного производства в России. Брянск, 1999.

81. Тюкаекин В.Г., Скрябин В.И. Приложение машин в сельском хозяйстве России в конце 19 начале 20 века/ Аграрная эволюция России и США в 19-начале 20 века/Материалы Советско-американских симпозиумов. М., 1991. С. 270-192.

82. Уланов И. А. Машины для измельчения кормов (теория и расчет). Саратов, 1976.

83. Herrman L. KWS Вы можете сеять свой успех / Топ аграр. экстра. 1992. с. 25, 60.

84. Хазанов Е.Е. Реконструкция молочных ферм. JL, 1988.

85. Цой Ю.А. Проблемы и стратегия реформирования электромеханизации молочных ферм / Техника в сельском хозяйстве. 2000. № 5. С. 16-18.

86. Шамов Н.Г. Механизация приготовления и раздачи кормов. М., 1972. С. 149, 151.

87. Шил ер Р., Вахал Я., Винш Я. Математика в животноводстве /Пер. с чешек. Г. Н. Мирошниченко. М., 1971.

88. Шмидт В., Веттерау Г. Производство силоса/ Под ред. И пер. М.Т. Гаранова. М., 1975.

89. Шувалов В.И. Машины-автоматы и поточные линии. JL, 1973. \\5.Юдин В.Е. О качестве сельскохозяйственной продукции, сырья ипродовольствия в 1998 г. / Информ. бюл. 1999. № 5-6. С. 35-37.Уi&p

90. САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. Н.И. Вавилова1. ВОЛГОАГРОТЕХНИКА

91. УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР