автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение технологической надежности оборудования для производства гранулированной травяной муки

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Технологический процесс производства гранулированной травяной муки

1.2. Изменение работоспособности пресса гранулятора в процессе эксплуатации.

1.3. Факты, влияющие на износостойность прессующих органов гранулятора.

1.4. Размалывание растительной массы в молотковых дробилках.

1.5. Способы гранулирования растительной массы.

1.6. Контроль влажности сыпучих материалов.

1.7. Выводы по главе и задачи исследования.

2. ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗРАБОТКЕ РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ТРАВЯНОЙ МУКИ.

2.1. Высокотемпературная сушка растительной массы и ее гранулирование. ^

2.2. К определению оптимальной толщины молотков дробилок сушильного агрегата при размалывании растительной массы повышенной влажности.

2.3. Выводы по главе.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Общая методика проведения экспериментальных исследований

3.2. Контроль влажности травяной муки на потоке

3.3. Методика определения оптимальной толщины молотков при размалывании растительной массы

3.3.1. Исследование энергозатрат на размалывание и производительности дробилок

3.3.2.Повышение пропускной способности мучных циклонов сушильного агрегата

3.3.3.Сравнительные износные испытания молотков

3.4. Методика разработка рационального способа 58 прессования травяной муки.

3.4.1.Определение допустимых рабочих пределов влажности травяной муки

3.4.2.Исследование показателей процесса сушки (расхода топлива,питательных качеств и выхода продукции, а также потерь перерабатываемого сырья).

3.5. Методика исследования долговечности прессующих органов гранулятора.

3.5Л.Исследование предельного износа матрицы методом активного планирования

3.5.2.Износные испытания прессующих органов.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

4.1. Определение оптимальной толщины молотков дробилок сушильного агрегата

4.2. Разработка спобоба прессования травяной муки с использованием свободной внутриклеточной влаги растений

4.2.1.Определение допустимых рабочих пределов влажности травяной муки ^

4.2.2.Исследование показателей процесса высокотемпературной сушки.

4.3. Долговечность прессующих органов гранулятора

4.4. Износные испытания серийных и предлагаемых молотков дробилок сушильного агрегата

4.5. Выводы по главе

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОЙ ТРАВЯНОЙ МУКИ И ТЕХНИКО-ЭКОНСМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

5.1. Анализ предлагаемой и практикуемой технологии.

5.2. Эффективность применения предлагаемой технологии производства гранулированной травяной муки.

На ХХУ1 съезде КПСС, в решении майского (1982г.) Пленума ЦК нашей партии, принявшего Продовольственную программу на период до 1990 года, значительное место отводится развитию животноводства [ I] . Основа решения этой задачи - дальнейшее укрепление его кормовой базы.

В апрельском 1983 года Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР | 2 ] отмечалась необходимость улучшения использования поставляемых в сельское хозяйство машин, повышения урожайности кормовых культур и продуктивности естественных угодий,снижения потерь питательных веществ корма при уборке, консервировании и его хранении.

Из известных методов консервирования растительной массы только производство гранулированной травяной муки способствует более полному сохранению питательных веществ растений.

При производстве гранулированной травяной муки сушка растительной массы и ее размалывание в муку производится в высокотемпературных пневмобарабанных сушильных агрегатах. Последующее прессование этой муки в гранулы осуществляется с помощью грануляторов травяной муки. Этот метод консервирования растительной массы характеризуется значительными затратами средств. Искусственная сушка трав требует в 3 раза больше затрат, чем сушка сена путем вентилирования и почти в 5 раз больше, чем приготовление сенажа [.3,4,5] . Основными условиями снижения себестоимости производимого корма являются повышение надежности используемого оборудования и совершенствование технологии производства гранулированной травяной муки. Решение этих вопросов является актуальной задачей, призванной дать значительный народнохозяйственный эффект.

В настоящей работе защищается усовершенствованная технология производства гранулированной травяной муки с возможностью повышения питательных качеств получаемых гранул. В работе объектом исследования является процесс производства гранулированной травяной муки, осуществляемый на существующем оборудовании.

В процессе выполнения работы выявлены условия,при которых возможна практическая реализация способа гранулирования травяной муки при физиологической влаге растений. В соответствии с этими условиями разработана более совершенная технология производства гранулированной травяной муки и определены требования к используемому оборудованию. На основе этих требований произведена модернизация дробилок и дозаторов мучных циклонов сушильного агрегата АВМ-1,5, разработан дискретный контроль влажности муки на потоке.

Разработанный технологический процесс производства гранулированной травяной муки позволяет увеличить долговечность прессующих органов гранулятора, снизить расход топлива на сушку растительной массы, повысить выход продукции и питательные качества гранул, в частности увеличить содержание каротина, а также сохраняемость его при длительном хранении.

Реализация разработанной технологии производства гранулированной травяной муки с предлагаемыми конструктивными изменениями используемого оборудования позволяет значительно снизить себестоимость гранул.

Разработанный технологический процесс и дискретный контроль влажности травяной муки на потоке внедрены в опытно-производственном хозяйстве "Тимирязевское" ШУралНШЗа, приняты к внедрению агропромышленным объединением Челябинской области, одобрены на ученом совете этого института и рекомендованы к широкому производственному внедрению.

Основные положения диссертационной работы докладывались на техническом совете ВНИИТШЖа, ученом совете ШУралНИИЗа, межкафедральных научных семинарах ЧИМЭСХ в 1977.1984 гг.

По теме диссертации опубликовано 5 статей, депонированы 4 научных отчета и поданы 2 заявки на изобретение.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, списка использованной литературы (92 наименования) и приложения.

ОБЩИЕ вывода

1. Наиболее слабым звеном оборудования производства гранулированной травяной муки является пресс гранулятора, работоспособность которого в эксплуатации определяется низкой износостой-ностью прессующих органов. На интенсивность изнашивания рабочих поверхностей этих органов существенное влияние оказывают физико-механические свойства прессуемой муки, определяемые и ее влажностью.

2. Известные способы производства гранул из растений не учитывают ее биологических особенностей как живой материи,выражаемые в том, что в процессе высокотемпературной сушки влажность растительной массы и ферментативные процессы в ее клетках (корм может храниться длительное время без порчи).Последующее гранулирование муки осуществляется при увлажнении ее путем ввода внешней влаги.

3. Из условия соразмерности межмолоткового расстояния с величиной измельченных частиц, определяемая диаметром отверстий решета, а также достижения максимального количества молотковых следов, пересекающих молотковое поле, с учетом аэродинамики дробилки выявлена аналитическая зависимость для определения оптимальной толщины молотков. Установлено,что для размалывания растительной массы влажностью 16.20% в молотковых дробилках целесообразно применение молотков толщиной 3 мм при размещении их в молотковом поле по винтовой схеме с межмолотковым расстоянием 6 мм.

Износные испытания серийных (толщина 10 мм, ст45) и предлагаемых (толщина Змм, ст.65Г) молотков при размалывании растительной массы влажностью 16.20$ показали, что удельная износостойкость предлагаемых выше в 1,5.1,8 раза.

4. Выявлена возможность прессования травяной муки с использованием свободной внутриклеточной влаги растений. Экспериментальными исследованиями установлено, что для прессования муки при физиологической влаге растений величина ее относительной влажности должна находиться в пределах 16.20$.

Сушка растительной массы до влажности 16.20$, вместо 8.12$ позволяет: снизить расход топлива на 15.25$,увеличить выход продукции на 10.12%, повысить питательные качества производимых гранул, в частности содержание каротина на 18.20$.

Прессование муки с использованием свободной внутриклеточной влаги растений позволяет повысить сохраняемость каротина при длительном хранении (в течение 9 месяцев) на 24$.

5. Экспериментальными исследованиями установлено,что прессование травяной муки при физиологической влаге растений способствует повышению долговечности прессующих органов гранулятора в 1,5.2 раза. Это обусловлено более равномерным распределением влаги между частицами муки, повышенной властичностью и меньшей абразивностьго этих частиц при наличии свободной внутриклеточной влаги растений.

6. Дискретный контроль влажности муки на потоке с помощью усовершенствованного влагомера ПВЗ-20Д позволяет получать объективную оценку ее величины с точностью - 0,65$ и быстродействием 1,5 минуты - достаточными для осуществления процесса сушки растительной массы в сушильных агрегатах на оптимальном уровне.

7. Разработанный способ прессования травяной муки,исключающий ее увлажнение,положен в основу предлагаемой технологии произ

- 121 водства гранулированной травяной муки, применение которой позволяет повысить эффективность консервирования растительной массы на 8.10 руб/т в сравнении с практикуемой технологией.

Рекомендации производству

Для повсеместного внедрения предлагаемой технологии производства гранулированной травяной муки целесообразно:

1. Рекомендовать промышленный выпуск влагомеров ПВЗ-20Д с усовершенствованным датчиком для дискретного контроля влажности травяной муки на потоке.

2. Рекомендовать промышленный выпуск сушильных агрегатов с дробилками, оснащенными молотками толщиной 3 мм из стали 65Г, которые должны располагаться в молотком поле по винтовой схеме с межмолотковым расстоянием б мм.

3. Увеличить частоту вращения барабанов дозаторов мучных циклонов до 60 об/мин.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 годы и на период до 1990 года. -Правда, 5 мая 1982 г. - 5с.

2. О мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшения использования, увеличению поставок их в 1983-1990 годах. -Правда, 10 апреля 198 г. Зс.

3. Найденова Т.И., Тодоров Д.С., Ламарова Л.К. и др. Проблема кормов в промышленном скотоводстве.-Пер. с болгарск.-М.: Колос, 1980. 272 с.

4. Валушис В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов.-М.:Колос, 1977.- 304 с.

5. Бойко И.И. Консервирование кормов.-М.:Колос,1977.-366с.

6. Савицкий В.Н., Павлович C.B., Гатальский С.Г. и др. Ре-командации по организации технического обслуживания и текущего ремонта оборудования кормоцехов для производства гранулированных комбикормов.-Минск,1980.- 89 с.

7. Сирвидис И.И., Дравинникас A.M. и др. Руководство для операторов по эксплуатации агрегатов травяной муки, гранулято-ров и брикетировщиков.- М., 1980. 88 с.

8. Орлов В.А., Павлович C.B., Мурзин В.А. и др. Рекомендации по использованию, техническому обслуживанию и ремонту агрегатов приготовления и гранулирования витаминной травяной муки.-ВНИИТИМЖ, ВДИИГ И, 1975.- 49 с.

9. Жилин А.П. и др. Техническое обслуживание машин и оборудования животноводческих ферм и комплексов.-М.:Колос,1978.

10. Мельников C.B. Механизация и автоматизация животноводческих ферм.- Л.:Колос,Ленинградское от-дние,1978.- 560 с.

11. Особов В.И., Васильев Г.К.,Голяновский А.В. Машины и оборудование сено-соломистых материалов.- М.: Машиностроение, 1974. 227 с.

12. Соболев Г.Ф. Определение геометрии кольцевых прессов и грануляторов.-Научн.тр. ВИМ,т.41, M., 1966, с.165-171.

13. Николаев Д.И. Исследование технологического процесса гранулирования травяной муки и оптимизация его основных показателей .-Дис. .канд.техн.наук.-Ленинград-Пушкин,1971.-140с.

14. Фарбман Г.Я. Обоснование формы и размеров отверстий матрицы прессов грануляторов.-Записки ЛСХИ,т.96.1965.

15. Некрашевич В.Ф. Научно-техническое обоснование технологии и средств механизации приготовления кормовых гранул и брикетов с заданными физико-механическими свойствами.-Автореф. дис. .докт.техн.наук.-Ленинград-Пушкин,1983.- 40 с.

16. Смирнягин Г.Ф., Мухамметгулыев Б. Исследование характера изнашивания поверхностей формирующих отверстий матрицы грануляторов. В сб.: Технология и организация ремонта машин.

17. ЧИМЭСХ, труды,вып.144, Челябинск,1978, с.40-45.

18. Мельников C.B., Фарбман Г.Я. Производство травяной муки в гранулах.-JI. ; Лениздат, 1975.-III с.

19. Басок С.И., Щурьяков Н.И. Исследование износа матрицы прессов-грануляторов.-Записки ЛСХИ,1976,с.293,с.III-I13.

20. Мкртумян B.C. Научные основы надежности технологических систем животноводческих ферм. Автореф. дис. докт.техн.наук.-Новосибирск, СибИМЭ, 1978, с. 40.

21. Исследование и совершенствование технологии производства и гранулирования травяной муки Отчет инв. № 02820063067, ЧИМЭСХ - Руковод. Ульман И.Е., исполнители - Смирнягин Г.Ф., Мухамметгулыев Б., Челябинск, 198I. - 35 с.

22. Полищук В.Ю. Исследование процессов гранулирования комбикормов и путей повышения долговечности рабочих органов прессов грануляторов.-Автореф.дис. .канд.техн.наук.-М.,1979.

23. Орлов В.А., Макаренко А.А. Грануляторы не должны простаивать. -Экспресс-информация. -Ремонт и ТО МТП. 1977,ЦНИИТЭИ, № II. Р о "Сельхозтехника".

24. Рассадов В.А. Ремонт матрицы гранулятора.- Техника в сельском хозяйстве, № 9, 1977.

25. Резник Н.Е. Взаимодействие лезвия с материалом в процессе его резания и износ лезвия. В сб.: Повышение износостойкости и долговечности режущих элементов сельскохозяйственных машин.-Минск, 1967.

26. Власенко Д.И. Износ и повышение долговечности режущих лезвий кормообрабатывающих машин.-Автореф. .канд.техн.наук.-Ростов-на-Дону,1971.

27. Пидяк Г.А. Исследование работоспособности серийных и восстановленных дисковых ножей измельчителей кормов с целью повышения их срока службы.- Дис. .канд.техн.наук.-Зерноград, 1979.- 161 с.

28. Чурсанов Ю.А., Ткаченко В.А., Зильбер И.А., Хиль А.Н. Разработка и исследование промышленной технологии производства и гранулирования кормов из обезвоженных зеленых растений.

29. В сб.: Производство концентратов зеленых кормов. РИСХИ, Ростов-на-Дону, 1977, с.64-71.

30. Ладан П.Е., 1^стун М.И. Полнорационный корм в гранулах.-М.:Колос, 1974.

31. Моисеев П.И., Моисеев В.П. Механизированное приготовление кормов.-Л.:Лениздат,1980.-79 с.

32. Фарбман Г.Я. Исследование физико-механических свойств полнорационных кормов, влияющих на процесс гранулирования.-Записки ЛСХИ, т.93, Л., 1963.

33. Дравнинкас A.M.,Любарский В.М. и др. Механизация заготовки кормов.-М.:Колос, 1983.- 192 с.

34. Мянд А.Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты.-М.:Машиностроение,1970.- 155 с.

35. Соминич Н.Г. Механизация животноводческих ферм.-М.-Л.: Сельхозгиз, 1957.

36. Божко В.А., Барабаш Г.И. и др. Операционная технология производства травяной муки.-М.:Россельхозиздат,1979.-94 с.

37. Макаренко К. Д. Исследование и оптимизация процесса сушки измельченных трав при производстве травяной муки.-Автореф. дис. .канд.техн.наук.-Минск,1968.

38. Доманов В.К. Исследование технологического процесса искусственной сушки измельченных трав на барабанно-пневмати-ческой установке для приготовления травяной муки.- Автореф. лис. .канд.техн.наук.-М.,Горки, 1970.

39. А.С.231953 (СССР). Способ производства гранул из травы.-Н.К.Ткаченко.-Опубл.в Б.И.,1974, А23К I 20.

40. Агрегат для сушки кормов АВМ-0,65Р (с системой рециркуляции) .-Промежуточный отчет ВНИИКОМЖ.-Рук.,Темы Шеповалов В.Д. Номер гос.регистр.80062603,инв.№ Б900547.-М.,1981, 33 с.

41. Кайрис Л. Исследование сушильной установки пневмоба-рабанного типа с целью автоматического управления процессом сушки трав.- Дисс. .канд.техн.наук.1974.

42. Соколов В.И.Григорьев М.Н. Кормовая ценность травяной резки в зависимости от режима сушки.-Животноводство, № 8, 1978, с.48-50.

43. Нэш М.Дк. Консервирование кормов и хранение сельскохозяйственных продуктов,-пер.с анг.-М.:Колос,1981.-311 с.

44. Справочник по кормопроизводству. Сост.А.И.Тютюнников. -М.:Россельхозиздат, 1982.- 352 с.

45. Промышленное производство кормов. Справочная книга.-Пер.с нем. А.М.Мазурицкого.-М.:Колос, 1981.- 271 с.

46. Девяткин А.И., Ткаченко Е.И. Рациональное использование кормов в промышленном животноводстве.-М.: Россельхозиз-дат, 1981.-223 с.

47. Ульман И.Е., Мухамметгулыев Б. 0 двухстадийно- и одностадийной технологии производства и гранулирования травяной муки,- В сб.: Повышение эффективности восстановления деталей сельскохозяйственных машин. Труды ЧИМЭСХ,вып.166. Челябинск, 1981, с.73-74.

48. Вибрационные процессы и машины. Под ред. докт.техн. наук,проф.Э.Э.Лавендела.-М.:Машиностроение, 1981.-509с.,ил.

49. Берлинер М.А. Электрические измерения,автоматический контроль и регулирование влажности.-М.¡Энергия,196 .-488 с.

50. Гинзбург А.С., Дибковский В.П., Казаков Е.Д. и др. Влага в зерне.-М.:Колос,1969.

51. Филиппов Р.Л. Исследование метода СВЧ для автоматического измерения влажности зерна в потоке.-Дис. . канд. техн.наук.Челябинск,1971.- 193 с.

52. Петров И.К., Солошенко М.М.,Царьков В.А. Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности.М.: Легкая промышленность, 1971. 416 с.

53. Гриценко Л.П. Прибор ПВЗ-20Д. (Паспорт Иа2 778.167. -ПС).-Запорожье: Обл.управление по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, 1980,- 30 с.

54. Дубров Н.С., Кричевский Е.С., Невзлин Б.И. Многопараметрические влагомеры для с^шучих материалов.- М.: Машиностроение, 1980.- 144 с.

55. А.С. 352206 (СССР) Емкостный датчик к автоматическому влагомеру. А.Э. Бандзеладзе, Н.Г.Кантеладзе, Т.П.Гурули, Г.А.Гигашвили - Опубл. в Б.И. № 28, 1972.

56. Основы общей биологии. Под общ.ред. Э.Либберта, пер. с нем. М.:Мир,1982, 422 с.

57. Гэлстон А., Дэвис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения.- Пер. с англ.М.:Мир,1983.- 552 с.

58. Лебедев С.И. Физиология растений.-М.:Колос, 1982.463 с.

59. Физиология сельскохозяйственных растений. Т.I. Отв. ред.А.И.Опарин. М.: изд-во Московск. ун-та,1967.- 493 г.

60. Севернев М.М., Терпиловский К.Ф., Майонов В.В. Механическое обезвоживание и термическая сушка высоковлажных кормов.-М.:Колос, 1980.- 149 с.

61. Севернев М.М.,Майонов В.В. и др. Заготовка кормов с применением механического обезвоживания.-Минск:Ураджай,1981.--160 с.

62. Киров Н., Божинова 0., Недялков Л. Консервирование влажного зерна.-Пер.с болгар.-М.:Колос,1972. 159 с.

63. Куянов В.В., Мельник А.К.,Молготенко Н.П., Федан В.И. Механизация животноводства на промышленной основе.-М.:Колос, 1972.- 432 с.

64. Турбин Б.Г. Вентилятора сельскохозяйственных машин. Теория и расчет.-Л.:Машиностроение, 1968. 159 с.

65. Сычугов Н.П. Вентиляторы (Классификация; основы теории, характеристики, пересчет характеристик,регулирование,выбор и снятие характеристик,- М., 1970.

66. Ефимова М.Г. Исследование методов повышения износостойкости ножей измельчающих аппаратов силосоуборочных комбайнов. -Дне. .канд.техн.наук. М.,1970.

67. Полуян А.Г. Исследование характера износа режущих деталей и его влияние на работоспособность измельчителя силосоуборочного бомбайна Ш-2,6.-Дис. .кацц.техн.наук. Челябинск, 1969.

68. Разумов В.А. Массовый анализ кормов (справочник).-М.: Колос,1982.- 176 с.

69. Криценко В.П. Методы оценки качества растительной продукции.-М.:Колос, 1983.- 192 с.

70. Подкользин Ю.В. Аналитическое определение длины отверстия матрицы пресс-грануляторов.- Тракторы и сельхозмашины, № Ю, 1972, с. 19-20.

71. Фарбман Г.Я., Некрашевич В.Ф. Влияние геометрических параметров матрицы на процесс гранулирования травяной муки,-Записки ЛСХИ, том.49.- JI. ,1969.

72. Полунина Н.И. Гранулирование комбикормов.-М.: Колос, 1969.- 103 с.

73. Сыроватка В.И., Алябов Е.В. Прогрессивные способы приготовления и хранения кормов.-М.:Колос,1970.- 219 с.

74. Беляевский ГО.И., Сазонова Т.Н. Полнорационнее брикеты и гранулы для жвачных.-М.:Россельхозиздат,1977.- 230 с.

75. Оборудование для гранулирования травяной муки. ОШ-1,5. Инструкция по монтажу,пуску,регулировке и обкатке оборудования на месте.-Вильнюс,1974.- 20 с.

76. Методические указания. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. РДМУ109--77.М.:Изд-во стандартов, 1978.- 62 с.

77. Особов В.И., Васильев Г.К., Голяновский A.B. Машины и оборудование для уплотнения сено-соломистых материалов.-М.: Машиностроение,1974.- 227 с.

78. Боярский Л.Г.,Дзарданов В.Д. Производство и использование кормов в промышленном животноводстве.-М.:Россельхозиздат, 1980.- 158 с.

79. Смурыгин М.А. Корма (справочная книга).-М.:Колос,1977.-366 с.

80. Бердников В.В., Богданов В.Д., Стороженко В.А. Прогрессивные способы заготовки и хранения кормов.- М.:Московский рабочий, 1970.- 125 с.

81. Спиридонов A.A. Планирование экспериментов при исследовании технологических процессов.-М.:Машиностроение,1981.-184 с.

82. Федоров В.Г.,Плесконос А.К. Планирование и реализация экспериментов в пищевой промышленности.-М.:Пищевая промышленность, 1980.- 240 с.

83. Пособие по определению числа объектов наблюдений (испытаний).-М., 1968.

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

85. Методические рекомендации по определению эффективности изобретений и рационализаторских предложений.-М.Центральное бюро НТИ, 1982.- 120 с.

86. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР. Положение о порядке планирования, начисления и использования амортизационных отчислений в народном хозяйстве.-М. '.Экономика, 1974г.- 143 с.

87. Секанов Ю.П., Черевиков В.Д.»Бондарев В.А. и др. Методические рекомендации по градуировке электрических влагомеров кормов.- М.: ВИМ, 1981. 22 с.