автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка и исследование конусного виброизмельчителя для селективной дезинтеграции растительного сырья

На правах рукописи

КЛЕНИКОВ ДЕНИС ВАСИЛЬЕВИЧ 003484381

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОНУСНОГО ВИБРОИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.12 - процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Кемерово 2009

003484381

Работа выполнена в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств».

Научный руководитель: - кандидат технических наук, доцент

Руднев Сергей Дмитриевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Лобасенко Борис Анатольевич

- кандидат технических наук, доцент Яремчук Александр Иванович

Ведущее предприятие: Научно-производственное объединение

"Здоровое питание" (г. Кемерово)

Защита состоится « 16 » декабря 2009 г. в 1630 час на заседании диссертационного совета Д 212. 089.02 в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Автореферат разослан « 15 » ноября 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета ^¿s^5"** БакинИ.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Процессы измельчения пищевого сырья и полуфабрикатов растительного происхождения являются одними из важнейших в технологии производства продуктов питания и часто определяют их качество. В связи с этим возникает необходимость совершенствования технологии измельчения путём осуществления селективной дезинтеграции, создания оборудования и оптимизации режимов его работы.

Наиболее эффективно процесс селективного разрушения осуществляется в вибрационных измельчителях. Одним из перспективных разновидностей вибрационных измельчителей является конусный инерционный виброизмельчитель, который позволяет получать продукт помола в широком диапазоне крупности и узкого гранулометрического состава, а при выборе рационального сочетания этих параметров - продукт наиболее полно отвечающий требованиям качества.

Цель работы заключается в разработке конструкции конусного виброизмельчителя инерционного типа для повышения качества процесса селективной дезинтеграции на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса и свойств материалов.

Задачи исследования.

1) Аналитически изучить процесс измельчения материалов и его математическое описание; выявить направления совершенствования процесса виброизмельчения и конструкций конусных инерционных и вибрационных измельчителей.

2) Разработать математическую модель конусного инерционного виброизмельчителя, связывающую его геометрические и кинематические параметры, параметры процесса и свойства материала.

3) Разработать математическую модель процесса селективного разрушения сыпучей среды; получить аналитические зависимости для определения времени разрушения единичного тела и функций изменения прирастающих поверхностей компонентов и времени при разрушении сыпучих материалов, кинетическую функцию селективного разрушения, производительность конусного виброизмельчителя.

4) Исследовать прочностные свойства материалов растительного происхождения при различных видах нагружения и скоростях приложения нагрузки; определить работу разрушения объектов исследований; разработать методику определения прочностных свойств материалов при разрушении свободным ударом.

5) Разработать, создать и испытать установку селективного виброизмельчения с одновременным пневмосепарированием; установить критерии качества процесса селективного виброизмельчения; определить рабочие параметры установки

6) Осуществить промышленную апробацию результатов работы.

Научная новизна работы.

Разработана математическая модель конусного инерционного виброизмельчителя, позволяющая определить работу разрушения слоя материала, учи-

тывающая геометрические и кинематические параметры измельчителя, параметры процесса и свойства материала.

Разработаны математические модели разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе. Получены аналитические выражения для определения времени разрушения единичного тела и сыпучего материала, функций прирастания поверхностей компонентов и кинетической функции селективного разрушения в конусном виброизмельчителе.

Проведены исследования прочностных свойств материалов растительного происхождения: установлены особенности изменения пределов прочности и модулей упругости от скорости приложения на1рузки при сжатии и сдвиге для семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определена работа разрушения для семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Установлена работа разрушения стеснённым ударом образцов семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определён предел прочности семян кедра сибирского при свободном ударе.

Установлены рациональные рабочие параметры установки селективного виброизмельчения с пневмосепарированием на основе предложенных критериев качества.

Практическая значимость и реализация. Разработан и изготовлен конусный виброизмельчитель инерционного типа, новизна которого защищена патентом РФ № 2284220 от 27.09.2006 г.

Проведены испытания опытно-промышленной установки селективного разрушения с пневмосепарированием на основе разработанного виброизмельчителя на ООО "Тулунский мясной двор" по хоздоговорной НИР "Разработка технологии подготовки растительных витаминизированных добавок в мясные и колбасные изделия".

Автор защищает конструкцию конусного инерционного виброизмельчителя, математическую модель виброизмельчителя с учётом геометрических и кинематических параметров машины, параметров процесса и свойств материалов.

Математическую модель кинетики разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе, основанную на теории марковских процессов.

Результаты исследования прочностных свойства материалов растительного происхождения.

Конструкцию установки селективного измельчения с пневмосепарированием, результаты экспериментального исследования рабочего процесса в установке и практического использования в производстве.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

- международных научно-технических конференциях: "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 2004), "Актуальные проблемы современной науки" (Самара, 2005 г.), "Перспективы производства продуктов питания нового поколения" (Омск, 2005 г.), "Живые системы и биологическая безопасность населения" (Москва, 2005), "Сотрудничество для решения проблем отходов" (Харьков, 2006 г), Техника и технология

пищевых производств (Могилёв, 2006), "Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство" (Воронеж, 2008);

- всероссийской научно-технической конференции: "Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире" (Екатеринбург, 2005);

- региональной научно-технической конференции: "Здоровое питание -основа жизнедеятельности человека" (Красноярск, 2006);

- а также сборниках научных работ: "Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов" (Кемерово, 2005), "Техника и технология пищевых производств" (Кемерово, 2006), "Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности" (Кемерово, 2006,2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 3 статьи, предусмотренных перечнем ВАК, 1 патент РФ, 3 депонированные статьи.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 150 страницах машинописного текста, приложение - на 53 страницах. Работа включает 39 рисунков,7 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и приведена общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе на основании литературных источников проведён анализ современного состояния процесса разрушения твёрдых материалов. Сформулированы принципы селективности разрушения полиморфных тел. Проанализированы основные подходы к моделированию кинетики процесса измельчения материалов, выявлены основные направления совершенствования процесса виброизмельчения и конструкций конусных инерционных и вибрационных измельчителей. Установлено, что для измельчения материалов растительного происхождения наиболее обоснованным является виброинерционный способ разрушения, реализуемый в конусном виброизмельчителе. Сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе анализируется конструкция конусного инерционного виброизмельчителя, разработанного на основе патента РФ № 2284220; разработана математическая модель, связывающая геометрические и кинематические параметры измельчителя, параметры процесса и свойства материала, а также математические модели разрушения единичного тела и сыпучей среды, базирующиеся на теории марковских процессов. Установлены аналитические выражения для определения времени разрушения единичного тела и функций изменения прирастающих поверхностей компонентов и времени разрушения сыпучих материалов в рабочей зоне виброизмельчителя.

Конструкция конусного виброизмельчителя инерционного типа представлена на рис. 1. Подлежащий измельчению бикомпонентный сыпучий мате-

-m.SW

(1)

риал подают в кольцевой зазор между конусами. На частицы воздействует комплексная циклическая нагрузка, создаваемая центробежной силой дебаланса, вращающегося в подвижном внутреннем конусе. Величина деформации слоя сыпучего материала зависит от величины силового циклического воздействия и сопротивляемости материала. Селективность раскрытия двухкомпонентных тел достигается приложением к объёмному слою сыпучего материала строго дозированных усилий.

Динамическая схема рабочей зоны виброизмельчителя представлена на рис. 2. В основу построения модели положена противо-направленность действия активной центробежной силы и силы инерции конуса. В результате анализа динамической модели были получены следующие выражения дробящей силы:

1 Í 2 1

N =- теш cosy

sina\

где N - сила сопротивления слоя или монослоя материала динамическому воздействию подвижного конуса; т - величина неуравновешенной массы дебаланса; е — эксцентриситет неуравновешенной массы; & - угловая скорость вращения дебаланса, она же угловая скорость вращения оси подвижного конуса относительно оси неподвижного конуса и мгновенная угловая скорость вращения подвижного конуса; тк - масса подвижного конуса; а - угол образующей конуса; S - толщина деформированного слоя материала в калибровочной зоне; r¡ - радиус подвижного конуса; у ~ угол сектора обжатия, в котором материал плотно прижат к поверхностям конусов;

МТН - теГуСо1 sin у - 0,67(Л'cos а + (шд + mK)g)f ■

где Мтк - момент трения качения подвижного конуса по слою материала; тА -масса дебаланса; /- коэффициент трения скольжения в плоской опоре подвижного конуса; г,иг,- соответственно наружный и внутренний диаметры опорного кольца.

Работа, совершаемая подвижным внутренним органом при деформировании слоя материала и качении по нему составит:

Рис. 1 Конусный виброизмельчитель инерционного типа: 1 - станина; 2 -поддон; 3 - плоская опора скольжения; 4 - неподвижный внешний конус; 5 - подвижный внутренний конус; 6 - полая ось; 7 - эксцентрик; 8 - радиальный паз; 9 - дебаланс; 10 -пружина; 11 - подвижный груз; 12 -приводной вал; 13 - электродвигатель; 14 - водило; 15 - ролик скольжения; 16 - разгрузочный патрубок; 17 - муфта; 18 - вал привода; 19 -шарикоподшипниковая опора; 20 -колесо; 21 - опора; 22 - ограничительное кольцо

,(2)

Е= \NdA+\MTKdy.

(3)

Моделирование разрушения единичных бикомпонентных тел и сыпучей среды проводили на основе теории марковских процессов. Предполагается, что

в единичном двухкомпонентном теле зарождается одна трещина в оболочке, развитие которой приводит к её разрушению. Тогда время * до разрушения предстанет в виде непрерывной случайной величины, определенной в некотором интервале. Среднее время до разрушения можно определить из спектрального распределения q{t)=-dP¡dt, где Р - вероятность существования системы в каком-либо состоянии. Спектральное распределение представляет собой вероятность возникновения разрушения образца в интервале между Г и t+dt. Тогда среднее время: 00 00

I = \tqdt = ехр (- Ж) = 1/Л, (4)

о о

где Л - вероятность перехода системы из неразрушенного в разрушенное состояние.

В рабочей зоне виброизмельчителя осуществляется процесс циклического нагружения с частотой круговых колебаний дебаланса. При таком разрушении необходимо различать, по крайней мере, две стадии, а именно: стадию (процесс) до зарождения трещины и стадию (процесс) распространения трещины, приводящий к разрушению. Таким образом, выделяется (рис. 3) три состояния:

Рис. 2 Динамическая схема конусного виброизмельчителя: 1 - дебаланс; 2 - подвижный внутренний конус;

3 - неподвижный внешний конус;4 -плоскопараллельная опора скольжения

состояние А1

Рис. 3 Двухстадийная модель разрушения единичного тела

• состояние до зарождения трещины; Аг - состояние, когда заро-

дилась трещина и Аг - состояние, когда произошло разрушение. Аналитически процесс можно описать следующей системой уравнений:

<

\dPjdt =

1л=1.

Тогда функция спектрального распределения определится из системы (5):

(5)

ехр(- А,2А') + ехр(- Л^Ы)

(6)

Развивая выражение (4) для случая двухстадийного разрушения можно записать:

1 = 1/Яп+1/Лп, (7)

причём Я,2 определяется временем достижения в теле предельных напряжений, равном времени приложения критической нагрузки, а Л23 является функцией интенсивности напряжений К и числа циклов N :

1 = 1Д2 (см)+1/^23 (8)

Время достижения предельных напряжений для случая разрушения единичных тел (первое слагаемое в (8)) определяется кинематическим расчетом. Время от зарождения трещины до ее развития в новую поверхность при разрушении без пластического деформирования (второе слагаемое в (8)) может быть определено из скорости высвобождения энергии упругой деформации.

Рассматривали процесс разрушения сыпучей среды, состоящей из биком-понентных частиц, представляющих собой сфероиды, заключённые один в другом и не связанных между собой, причём работа разрушения внешнего компонента меньше, чем для внутреннего. Процесс разрушения двухкомпонентных твёрдых тел адекватно описывается графом состояний, представленным на рис. 4. Символами обозначено: Со - начальное состояние сыпучей среды, состоящей из двухкомпонентных твёрдых тел; С„ - промежуточное состояние сыпучей среды, когда произошло частичное отделение компонентов друг от друга; С1 -конечное состояние разрушенного силовым воздействием внешнего компонента; С2 - конечное состояние отделённого внутреннего компонента; А,у - интенсивность перехода из состояния С, в состояние С,.

Граф состояний описывается системой дифференциальных уравнений:

(9)

Начальные условия: Р0(0)=1,Р„(0)=0, Р,(0)=0, Р2 (о)=0. Условие нормировки: Р0 (() + Я (г) + Р, (/) + (г) = 1. В соответствии с начальными условиями при ¿-»да; Р„=Р„= О, Р, + Р2 = 1. Вероятностный параметр интенсивность перехода системы из состояния С, в состояние С,+; для процесса дезинтеграции можно интерпретировать как скорость образования новой поверхности. Интенсивность перехода сыпучей среды из состояния Со в С„ примем за скорость разрушения оболочки и её отделения от ядра. Таким образом, интенсивность является скоростью селективного разрушения. Следовательно, можно записать, что:

Рис. 4 Граф состояний сыпучей среды из бикомпонентных частиц в процессе разрушения

Ли - К\ ~ + Л , Х0„ - Л„2 -

(10)

где Я5 - скорость селективного измельчения (кинетическая функция процесса); А; - скорость прирастания поверхности отделённой от ядра оболочки.

Решая систему дифференциальных уравнений (9) при заданных начальных условиях, подставляя (10), выявили функциональную зависимость вероятностей Pi от интенсивности 2,/.

(2 Л5 + Я,)2

_ ^(А + /0 /-t 1\

"(24+ЛГ

Получены зависимости вероятностей перехода среды в состояния раздельного существования компонентов в зависимости от скорости селективного измельчения и скорости образования новой поверхности для внешнего компонента. Вероятности Pr/t), Pi(t), P2(tj представили через функции изменения поверхностей сыпучей среды S(t) во времени.

1>0 "о

где So - начальная площадь поверхности бикомпонентного сыпучего материала; SJt) - функция изменения начальной площади поверхности во времени; Si(t) -функция прирастания площади поверхности внешнего компонента; Si - конечная площадь поверхности внешнего компонента; Si(t) - функция прирастания (раскрытия) площади поверхности внутреннего компонента.

Из уравнения материального баланса

М0 ■P0(t) = M! ^(/)+А/2-Р2(/) + М0„ .р0„(г), (13)

где М0 - масса исходной сыпучей среды бикомпонентных частиц, Мап - масса частиц, оставшихся неразрушенными после единичного цикла разрушения, Л/, и М2 - массы отделённых разрушением друг от друга компонентов исходного

сырья, учитывая 5,(f) = -i-(l-A:2e"/*), S2(t) = ^-{\-k,e^p') с коэффициентами нор-

1 2

мировки к,=—-—,к2 =—, характеризующими значимости каждой функции в +S, S0

любой момент времени, после преобразований получили приближенное выражение для времени, которое зависит от скорости образования новой поверхности по границе контакта компонентов Л5, а также скорости прирастания поверхности отделённой раскрытой оболочки Л,:

р\]с,к2-кхк2е-^ -klc^+X^'lk^c,!,)' ;

Предположили, что к известному количеству двухкомпонентного материала массой М0 подводится энергия. В результате разрушения оболочки образуется новая поверхность. Пусть характер распределения энергии по частицам задан функцией F(S). Тогда затраты энергии на образование новой поверхности составят:

dB^f)^]^®, (15)

где - начальная площадь поверхности исходного материала; 5/ - конечная площадь поверхности оболочки с учётом вновь образованной при разрушении поверхности. Считаем, что энергия Е, подводимая к материалу распределяется пропорционально содержанию фракций:

ОЕ = ф{8)1£5. (16)

Функция Р(8), согласно закону Ритгингера, равна:

F(S)=CS

(17)

±__L

где Cs - размерный коэффициент пропорциональности, учитывающий распределение энергии как в отдельных частицах, так и в сыпучей среде в процессе разрушения выразим кинетическую функцию селективного измельчения As,

Приравняв формулы (15) и (16),подставив (17) и проинтегрировав получили выражение для кинетической функции селективного разрушения:

ES0(S^~S0)

(18)

SaLn

-to-s.)

Jo у

где Е - работа, совершаемая подвижным конусом, определена в (3) и является параметром, объединяющим модели виброизмельчителя и процесса разрушения сыпучей среды в рабочей зоне.

Производительность конусного инерционного виброизмельчителе определяется как:

S0 In

"(■Wo)

(19)

где F - площадь поперечного сечения разгрузочной щели; I - длина образующей калибровочной зоны, р - плотность выходящего из машины продукта.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований прочностных свойств материалов растительного происхождения при различных условиях: видах нагружения, влажности и скоростях приложения нагрузки. В качестве объектов исследований выбраны семена облепихи, семена кедра сибирского и сухие плоды шиповника.

Испытания квазистатической нагрузкой проводили на приборе "Структу-рометр СТ-1". На маятниковом копре установлена работа разрушения стеснённым ударом образцов семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Определён предел прочности семян кедра сибирского при свободном ударе на разработанном экспериментальном стенде.

Схема однократного разрушения твёрдых тел свободным ударом представлена на рис. 5.

Предельное напряжение ®пр при разрушении сферического тела с оболочкой определяли выражением:

и

(20)

где окр - угловая скорость, при которой происходит разрушение половины используемых образцов; Г] - радиус диска; т - масса материала; Е - модуль упругости разрушаемого материала; Я и г - радиусы оболочки и ядра.

Испытания на "Структурометре" (рис. 6) позволили определить, что предельные напряжения сжатия сгпр и сдвига тпр для семян облепихи и

семян кедра сибирского до разрушения оболочек в диапазоне изменения скоростей нагружения от V = 0,17 ... 0,83-10~3 м/с возрастают, а затем незначительно уменьшаются при V = 0,83 ... 1,67-10"3 м/с. Диапазон изменения предельных напряжений сжатия апр для семян облепихи составил и„р = 16,21 ... 29,62 МПа, для семян сосны кедровой &„р =2,19 ... 2,6 МПа, а напряжений сдвига т„р для семян облепихи тпр = 20,3 ... 21,78 МПа, для семян сосны кедровой тпр = 1,9 ... 2,23 МПа. Для сухих плодов шиповника предельное напряжения сжатия <з„р во всем диапазоне изменения скоростей

возрастает от сгпр = 0,92 МПа до сгпр = 1,29 МПа, а напряжение сдвига ?„р сначала увеличивается, а при скорости V = 0,83-10"3 м/с происходит его уменьшение. Диапазон изменения предельного касательного напряжения для сухих плодов шиповника составил г^, = 1,12 ... 1,19МПа.

Определены зависимости модулей упругости материала (рис. 7) от скорости приложения нагрузки при сжатии и сдвиге для семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Модули упругости при сжатии Е для семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника увеличиваются, а затем стабилизируются с минимальными отклонениями. Диапазон изменения для семян облепихи составил Е = 42,14 ... 57,2 МПа, для семян сосны кедровой Е =6,13 ... 6,54 МПа, а для сухих плодов шиповника Е = 6,92 ... 8,56 МПа. Модули упругости С при сдвиге для семян облепихи и семян кедра сибирского уменьшаются в диапазонах (? = 41,22 ... 35,6 МПа и С =5,38 ... 5,21 МПа, а в случае сухих плодов шиповника - увеличиваются С = 4,85 ... 6,76 МПа.

Получены результаты расчета удельной работы разрушения материалов растительного происхождения стеснённым ударом на маятниковом копре по методу Шарпи. Значения удельной работы разрушения для семян сосны кедровой составили а =8,41 кДж/м2, а для сухих плодов шиповника а = 2,07 кДж/м2.

Рис. 5 - Схема однократного разрушения твёрдых тел свободным ударом

"пр,

МПа

МПа,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1

0,95 0,9

V

ч ч

1 \

\

2У

/

/

0,8 а

и

1,6 у*103, м/с

"пр»

МП*2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9

Х1

У

У

У

0,4

0,8

1,2

1,6 ¥-10®, м/с

2

0,8 в

1,6 V -103, м/с

1 - предельные напряжения сжатия;

2 - предельные напряжения сдвига

Рис. 6 Зависимости предельных напряжений сжатия а-„р и сдвига для семян облепихи (а), семян кедра сибирского (б) и сухих плодов шиповника (в) до разрушения оболочек от скорости нагружения V

Исследовали прочностные свойства семян кедра сибирского в зависимости от влажности в условиях свободного ударного нагружения на экспериментальном стенде. При изменении относительной влажности образцов от 1УР до 48,7 % предельное напряжение разрушения увеличивается от сг„р = 6,38 МПа до <т„ = 7,61 МПа.

■пр

Е, С, МПа

55

50 45 40 35

Е,С, МПа

8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5

/

/

-

Е,С, МПа

6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5

и

1.6 V-10', м/с

0,4

и

1,6 У'Ю3, м/с

б

^---

0,4

и

1,6 У-10 ,м/с

1 - модуль упругости Е при сжатии;

2 - модуль упругости О при сдвиге

Рис. 7 Зависимости модуля упругости для

семян облепихи (а), семян кедра сибирского (б) и сухих плодов шиповника (в) при сжатии Е и сдвиге С до разрушения оболочек от скорости нагружения V

В четвёртой главе представлена схема установки селективного виброизмельчения с одновременным пневмосепарированием и результаты экспериментальных исследований процесса измельчения семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Предложены критерии качества процесса селективного виброизмельчения - критерий раскрытия и критерий переизмельчения. Получены математические модели в виде уравнений регрессии, позволяющие определить рациональные рабочие параметры установки.

В состав установки, представленной на рис. 8, входят виброизмельчитель I, циклон II, фильтр III, воздуходувная машина IV.

Виброизмельчитель I состоит из резервуара 1 для сбора тяжёлой фракции, привода 2, рабочей камеры 3, регулировочного клапана 4, камеры 5 эвакуации лёгкой фракции, шиберного дозатора 6, приёмного устройства 7.

Исходный материал через шиберный дозатор 6 поступает в виброизмельчитель I в рабочую зону 3 — сходящийся зазор между подвижным и неподвижным конусами. В кольцевом зазоре частицы материала подвергаются вибрационному разрушению.

Для качественной оценки процесса селективной дезинтеграции ввели критерий раскрытия, критерий переизмельчения и коэффициент уноса. Критерий раскрытия кр определяется отношением числа неразрушенных частиц пн, шт, к количеству прошедших через рабочую зону частиц пр, шт: кр =и„/л„ .

Критерий переизмельчения кщ является отношением числа разрушенных ядер пдо, измельчения с пневмосепарированием

(ссылки на позиции шт, к числу целых пч в прошедшем рабо-

приведены в тексте) чую 30Ну материале, шт: кщ = пдр/пц. Коэф-

фициент уноса ку выражается отношением переизмельчённой массы оболочки, тпр, кг, прошедшей через рабочую зону материала, к общей массе оболочки, т0б, кг, исходного сырья: ку = т^/т^.

При реализации полного факторного эксперимента трёхуровневого плана второго порядка ПФЭ З2 получены уравнения регрессии, анализ которых позволил определить влияние не только каждого из факторов, но и эффекта взаимодействия на формирование критериев оптимизации.

В результате обработки результатов экспериментальных исследований процесса селективного измельчения семян облепихи в установке были получены следующие уравнения регрессии:

1) для производительности О,

IV

-Д- - исходный материал -Г- - тяжёлая фракция -Б--лёгкая фракция -Д—очищенный воздух -В- - полидисперсная смесь

Рис. 8 - Схема установки виброинерционного селективного

2 = "515,6677 + 3,2575-й((+214)0183-уй+0,304-«к.уп-0,0122.^-36,2936^; (21)

2) для критерия раскрытия кр

кр = 0,2769 -0,0066• пК + 0,321 l-vn -0,0025-n, -v„ +0,000037-«' -0,01-у*; (22)

3) для критерия переизмельчения кпр

кпр = -0,9148 + 0,0113 • + 0,1196 ■ v„ - 0,0004 ■ пК ■ v„ - 0,000026 • п\ - 0,01 • v„2. (23)

При измельчении семян кедра сибирского в установке получили следующие уравнения регрессии, выражающие критерии оптимизации:

1) для производительности Q

Q = -757,0378 + 5,2655+ 381,3688-v,, +0,5357-я, -v„ -0,0242-я2 -83,1479-v2; (24)

2) для критерия раскрытия кр

кр = 0,7761 - 0,0017 • л, + 0,4676 • v„ - 0,0048 • п„ • v„ + 0,0001 • п] - 0,0283 • v2; (25)

3) для критерия переизмельчения кпр

кпр = -0,7867 + 0,0111-«, + 0,1273■ v„ -0,0006• пК ■ v„ -0,00003• п] -0,0096■ v]. (26)

В результате экспериментальных исследований процесса селективного измельчения сухих плодов шиповника в установке были получены следующие уравнения регрессии:

1) для производительности Q

Q = -260,2767 + 6,2806 • п„ + 530,3992 ■ v„ + 3,4723 • пк ■ v„ - 0,11 • п] - 401,241 • v„2; (27)

2) для коэффициента уноса ку

ку = —0,0679+0,0045-/г, + 0,0708-v„ + 0,0056 •• v„ - 0,0001 ■ ик2 - 0,1543 • v2. (28)

Выявлены следующие оптимальные диапазоны изменения рабочих параметров установки: для семян облепихи v„= 2,3 ... 2,7 м/с и пК = 115 ... 125 с'; для семян кедра сибирского v„ = 2 ... 2,3 м/с и пк = 100 ... 110 с"'; для сухих плодов шиповника v„ = 0,55 ... 0,65 м/с и пк = 25 ... 30 с"'. Определены оптимальные интервалы варьирования количественного Q и качественных критериев kp, к„р и ку оценки процесса селективного измельчения сыпучих материалов в заданном диапазоне изменения рабочих параметров vn и пК в установке: для семян облепихи g = 80 ... 120 кг/ч, кр = 0,12 ... 0,18 и кпр = 0,14 ... 0,19; для семян кедра сибирского Q = 64 ... 108 кг/ч, кр =0,1 ... 0,2 и кпр =0,14 ... 0,17; для сухих плодов шиповника Q = 51 ... 76 кг/ч и ку = 0,06 ... 0,07.

Проведена апробация разработанной установки селективного измельчения с пневмосепарированием на предприятии ООО "Тулунский мясной двор".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1) Изучены процесс измельчения материалов и его математическое описание; выявлены основные направления совершенствования процесса виброизмельчения и конструкций конусных виброизмельчителей.

2) Разработана математическая модель конусного инерционного виброизмельчителя, связывающая его геометрические и кинематические параметры, параметры процесса и свойства материала.

3) Разработаны математическая модель процесса селективного разрушения сыпучей среды; получены аналитические зависимости для определения времени разрушения единичного тела, функций изменения прирастающих поверхностей компонентов и времени при разрушении сыпучих материалов; кинетическая функция селективного разрушения, теоретическая производительность конусного виброизмельчителя.

4) Экспериментально установлены особенности изменения прочностных свойств материалов растительного происхождения при различных видах на-гружения и скоростях приложения нагрузки; определена работа разрушения объектов исследований; разработана методика определения прочностных свойств материалов при разрушении свободным ударом.

5) Разработана, создана и испытана установка селективного виброизмельчения с одновременным пневмосепарированием на основе патента РФ № 2284220 от 27.09.2006 г.; установлены критерии качества процесса селективного виброизмельчения; на основе выражения для теоретической производительности измельчителя установлены диапазоны варьирования рабочих параметров с учётом скорости движения воздушного потока в рабочей зоне: для семян облепихи г„= 2,3 ... 2,7 м/с ил, = 115 ... 125 с1; для семян кедра сибирского V» = 2 ... 2,3 м/с и пк = 100 ... 110 с1; для сухих плодов шиповника у„ = 0,55 ... 0,65 м/с и и„ =25 ... 30 с'.

6) Проведены испытания установки селективного измельчения с пневмосепарированием на предприятии ООО "Тулунский мясной двор".

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1) Руднев, С. Д. Моделирование процесса селективного разрушения двухкомпо-нентных тел в конусном виброизмельчителе [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клепиков // Вестник молодых учёных. - СПб., 2004. - № 8 (2). - С. 33 - 37.

2) Кисели с использованием селективно измельчённого растительного сырья [Текст] / С. Д. Руднев, А. М. Попов, Д. В. Клеников, Е.А. Шелеметева // Пиво и напитки. -Москва,2008.-№4.-С. 41.

3) Руднев, С. Д. Малогабаритная установка селективного виброизмельчения [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников, Е. А. Шелеметева // Техника в сельском хозяйстве. -Москва, 2009. - № 1. - С. 33 - 34.

Депонированные рукописи

4) Аналитическое определение функции измельчения при селективном разрушении растительного сырья [Текст] / С. Д. Руднев, О. Е. Рыбина, Д. В. Клеников; Кемеров. тех-

нол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2004. - 5 с. - Библиогр.: 4 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 24.12.04, № 2050 -В2004.

5) Способ селективного измельчения и динамика конусного виброизмельчителя [Текст] / С. Д. Руднев, О. Е. Рыбина, Д. В. Клепиков, Е. А. Шелеметева; Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2004. - 5 с. - Библиогр.: 2 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 24.12.04, № 2051-В2004.

6) Руднев, С. Д. Модель процесса разрушения двухфазных тел в конусном виброизмельчителе [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клепиков; Кемеров. технол. ин-т. пищ. пром-ти. -Кемерово, 2006. - 12 с. - Библиогр.: 2 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 05.05.06, № 611 -В2006.

Работы опубликованные в материалах международных и российских конференций, сборниках научных трудов

7) Клеников, Д. В. Моделирование процесса разрушения твёрдых тел однократным свободным ударом [Текст] / Д. В. Клеников, А. С. Сяглов // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: материалы II междунар. науч.-техн. конференции, 22 - 24 сент. 2004 г. / Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2004. - Ч. 2. - С. 339 -342.

8) Сяглов, А. С. О применимости дискового измельчителя для селективной дезинтеграции [Текст] / А. С. Сяглов, Д. В. Клеников // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. науч. работ / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2004. - Вып. 8. - С. 120.

9) Руднев, С. Д. Селективное измельчение - способ подготовки семян облепихи к экстракции [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников, А. С. Сяглов // Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире: материалы VIII всероссийского форума молодых учёных и студ. / Урал. гос. экон. ун-т. - Екатеринбург, 2005. - Ч. 3. - С. 200 -201.

10) Руднев, С. Д. Моделирование процесса селективного разрушения двухкомпо-нентных тел в конусном виброизмельчителе [Текст] / С, Д. Руднев, А. С. Сяглов, Д. В. Клеников // Фундаментальные исследования. - Москва, 2005. - № 4. - С. 86 - 88.

11) Руднев, С. Д. Теория марковских процессов в моделировании селективного виброизмельчения [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: труды 1-го междунар. форума (6-й междунар. конференции молодых учёных и студ.), Самара, 12-15 сент. 2005 г. - Самара, 2005. - Ч. 1,2. - С. 132 -136.

12) Руднев, С. Д. Селективное измельчение - основа технологий комбинированных продуктов питания [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Перспективы производства продуктов питания нового поколения: материалы 2-ой междунар. науч.-практ. конференции, 22 - 23 сент. 2005 г. / Омск. гос. агр. ун-т. - Омск, 2005. - С. 124 - 125.

13) Руднев, С. Д. Селективное виброразрушение семян растений [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. науч. работ / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2005. - Вып. 9. -С. 97 - 99.

14) Руднев, С. Д. Применение селективного виброизмельчения в производстве комбинированных продуктов питания [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы IV междунар. науч. конференции студ. и молодых ученых / МГУПБ. - Москва, 2005. - С. 71 - 72.

15) Руднев, С. Д. Установка виброинерционного селективного измельчения с одновременным пневмосепарированием [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. науч. работ / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2005. - Вып. 10. - С. 107 -108.

16) Руднев, С. Д. Селективное разрушение твёрдых тел однократным свободньм ударом [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников, А. С. Сяглов // Техника и технология пище-

вых производств: сб. науч. работ / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2006. -С. 174-176.

17) Руднев, С. Д. Селективное измельчение - основа технологий переработки вторичных растительных пищевых ресурсов [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клепиков // Сотрудничество для решения проблем отходов: материалы III междунар. конференции, 7-8 февр. 2006 г. - Харьков, 2006. - С. 134 - 135.

18) Руднев, С. Д. О селективности разрушения материалов [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Научное обозрение. - Москва, 2006. - №1. - С. 70 - 73.

19) Руднев, С. Д. Установка виброинерционного селективного измельчения в технологии функциональных продуктов питания [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека: сб. материалов межрегион, науч.-практ. конф. (Красноярск, 29 марта 2006 г.) / Красноярский гос. торг.-эконом. ин-т. - Красноярск, 2006.-С. 370-371.

20) Руднев, С. Д. Определение прочностных параметров объектов селективного разрушения [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Техника и технология пищевых производств: материалы V междунар. науч. конф. студ. и аспирантов, 26 - 27 апр. 2006 г. / Могил, гос. ун-т прод-я. - Могилёв, 2006. - С. 244 - 245.

21) Руднев, С. Д. Теоретическое описание селективного измельчения в конусном виброизмельчителе инерционного типа [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности: сб. науч. трудов / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2006. - Вып. 1. - С. 36-42.

22) Руднев, С. Д. О практике селективного измельчения [Текст] / С.Д. Руднев, Д. В. Клеников, Е. А. Шелеметева // Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности: сб. науч. трудов / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2006. - Вып. 1. - С. 42 - 45.

23) Руднев, С. Д. Конусный виброизмельчитель инерционного типа [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности: сб. науч. трудов / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2006. - Вып. 1. - С. 45 - 47.

24) Руднев, С. Д. Установка виброинерционного измельчения с пневмосепариро-ванием [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности: сб. науч. трудов / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2008. - Вып. 2. - С. 58 - 61.

25) Руднев, С. Д. Установка селективного измельчения с пневмосепарированием [Текст] / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство: материалы междунар. науч.-практ. конф., 1 - 4 окт. 2008 г. / Воронежск. гос. технол. акад. -Воронеж, 2008. - С. 312 - 317.

Патенты РФ

26) Пат. 2284220 Российская Федерация, МПК7 В 02 С 01/06. Измельчитель [Текст]/ Руднев С. Д., Клеников Д. В., Сяглов А. С.: заявитель и патентообладатель Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. -№ 2005106676/03; заявл. 09.03.05; опубл. 27.09.06, Бюл. № 27. - 5 с.

Подписано к печати 12.11.09. Формат 60x90/16 Объем 1,1 п.л. Тираж 80 экз. Заказ № 213. ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47 Отпечатано в лаборатории множительной техники ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

Введение.

1. Анализ теоретических подходов к описанию процесса разрушения твёрдых тел.

1.1. Основные способы разрушения твёрдых тел, преимущества виброизмельчения.

1.2. Теоретические подходы к описанию процесса измельчения.

1.2.1. Энергетический подход.

1.2.2. Кинетический подход.

1.2.3. Матричный подход.

1.2.4. Селективная и распределительная функции процесса измельчения.

1.2.5. Физическое представление о разрушении единичных твёрдых тел.

1.2.6. Макроуровневый подход к описанию процесса селективного разрушения бикомпонентных частиц сыпучего материала.

1.3. Оборудование для вибродезинтеграции.

1.4. Принцип селективности разрушения полиморфных тел.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. Математическое моделирование процесса разрушения бикомпонентных тел в вибрационном измельчителе.

2.1. Конусный инерционный виброизмельчитель с механизмом самосинхронизации дебаланса.

2.2. Динамическая модель конусного инерционного виброизмельчителя

2.3. Моделирование процесса разрушения тел в рабочей зоне виброизмельчителя.

2.3.1. Модели бикомпонентных тел.

2.3.2. Моделирование разрушения единичного тела.

2.3.3. Модель разрушения слоя бикомпонентных частиц.

2.4. Аналитическое определение селективной функции измельчения.

2.5. Теоретическая производительность конусного виброизмельчителя . 63 Выводы по главе 2.

3. Экспериментальные исследования прочностных свойств сырья.

3.1. Характеристика объектов измельчения.

3.2. Подготовка сырья к экспериментальным исследованиям.

3.3. Методики и приборное обеспечение исследований прочностных свойств материалов.

3.4. Обработка и анализ экспериментальных данных.

3.4.1. Определение предельных напряжений разрушения и модулей упругости материалов при квазистатической нагрузке.

3.4.2. Определение работы разрушения твёрдых тел стеснённым ударом.

3.4.3. Определение предельного напряжения разрушения при свободном ударе.

Выводы по главе 3.

4. Экспериментальные исследования виброразрушения растительного сырья.

4.1. Программа экспериментальных исследований.

4.2. Устройство и принцип действия экспериментальной установки.

4.3. Определение параметров процесса селективного измельчения.

4.4. Критерии качества процесса селективного измельчения.

4.5. Исследование влияния рабочих параметров установки на эффективность процесса измельчения семян облепихи.

4.6. Исследование влияния рабочих параметров установки на эффективность процесса измельчения семян кедра сибирского.

4.7. Исследование влияния рабочих параметров установки на эффективность процесса измельчения сухих плодов шиповника.

4.8. Промышленное внедрение результатов работы.

Выводы по главе 4.

Основные результаты работы и выводы.

Процессы измельчения пищевых сырья и полуфабрикатов растительного происхождения являются одними из важнейших в технологии производства продуктов питания и часто определяют их качество. В связи с этим возникает необходимость совершенствования технологии измельчения путём осуществления селективной дезинтеграции, создания оборудования и оптимизации режимов его работы, что позволит не только обеспечить рациональную организацию процесса разрушения с достаточным раскрытием компонентов без их переизмельчения, сохраняя, по возможности, их природные размеры, но и управлять качеством получаемых в результате помола сыпучих материалов.

Основным направлением для получения полуфабрикатов высокого качества является селективное разрушение, когда при заданных, регулируемых по величине и комбинаторности нагрузках, исходный материал разрушается преимущественно по границам поверхностного взаимодействия компонентов, а продукт измельчения представляет собой полидисперсный сыпучий материал, легко разделяющийся как на фракции, так и по компонентному составу.

Необходимым условием совершенствования технологии селективного разрушения и создания оборудования является установление взаимосвязей между особенности строения и структурно-механическими свойствами сырья, процессами деформирования и разрушения единичных тел и их совокупности в рабочем пространстве машины и физико-математической моделью измельчителя, осуществляющего процесс.

Наиболее эффективно процесс селективного разрушения осуществляется в вибрационных измельчителях. В этих машинах реализован способ вибрационного разрушения материала. Одним из перспективных разновидностей вибрационных измельчителей является конусный инерционный виброизмельчитель, который за счёт возможности изменения в каждом конкретном случае его режимных параметров, таких как статический момент дебаланса, частота вращения, двойной кольцевой зазор, позволяет получать продукт помола в широком диапазоне крупности и гранулометрического состава, а при выборе рационального сочетания этих параметров - продукт наиболее полно отвечающий требованиям качества.

Таким образом, разработка математической и физической моделей процесса селективного разрушения растительного сырья, позволяющих установить закономерности изменения состояния единичных частиц и сыпучей среды в целом в рабочей камере виброизмельчителя, а также обосновать конструктивные и рабочие параметры установки селективного виброизмельчения с пневмосепа-рированием, является актуальной научной проблемой.

Научная новизна работы.

Разработана математическая модель конусного инерционного виброизмельчителя, позволяющая определить работу разрушения слоя материала, учитывающая геометрические и кинематические параметры измельчителя, параметры процесса и свойства материала.

Разработаны математические модели разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе. Получены аналитические выражения для определения времени разрушения единичного тела и сыпучего материала, функций прирастания поверхностей компонентов и кинетической функции селективного разрушения в конусном виброизмельчителе.

Проведены исследования прочностных свойств материалов растительного происхождения: установлены особенности изменения пределов прочности и модулей упругости от скорости приложения нагрузки при сжатии и сдвиге для семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определена работа разрушения для семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Установлена работа разрушения стеснённым ударом образцов семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определён предел прочности семян кедра сибирского при свободном ударе.

Установлены рациональные рабочие параметры установки селективного виброизмельчения с пневмосепарированием на основе предложенных критериев качества.

Практическая значимость и реализация. Разработан и изготовлен конусный виброизмельчитель инерционного типа, новизна которого защищена патентом РФ № 2284220 от 27.09.2006 г. I

Проведены испытания опытно-промышленной установки селективного разрушения с пневмосепарированием на основе разработанного виброизмельчителя на ООО "Тулунский мясной двор" по хоздоговорной НИР "Разработка технологии подготовки растительных витаминизированных добавок в мясные и колбасные изделия".

Автор защищает конструкцию конусного инерционного виброизмельчителя, математическую модель виброизмельчителя с учётом геометрических и кинематических параметров машины, параметров процесса и свойства материала.

Математическую модель кинетики разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе, основанную на теории марковских процессов.

Результаты исследования прочностных свойства материалов растительного происхождения.

Конструкцию установки селективного измельчения с пневмосепарированием, результаты экспериментального исследования рабочего процесса в установке и практического использования в производстве.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: международных научно-технических конференциях: "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 2004), "Актуальные проблемы современной науки" (Самара, 2005), "Перспективы производства продуктов питания нового поколения" (Омск, 2005), "Живые системы и биологическая безопасность населения" (Москва, 2005), "Сотрудничество для решения проблем отходов" (Харьков, 2006), Техника и технология пищевых производств (Могилёв, 2006), "Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство" (Воронеж, 2008);

- всероссийской научно-технической конференции: "Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире" (Екатеринбург, 2005);

- региональной научно-технической конференции: "Здоровое питание — основа жизнедеятельности человека" (Красноярск, 2006);

- а также сборниках научных работ: "Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов" (Кемерово, 2005), "Техника и технология пищевых производств" (Кемерово, 2006), "Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности" (Кемерово, 2006, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 3 статьи, предусмотренных перечнем ВАК, 1 патент РФ, 3 депонированные статьи.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 150 страницах машинописного текста, приложение - на 53 страницах. Работа включает 39 рисунков, 7 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований.

Основные результаты работы и выводы

1) Изучены процесс измельчения материалов и его математическое описание; выявлены основные направления совершенствования процесса виброизмельчения и конструкций конусных виброизмельчителей.

2) Разработана математическая модель конусного инерционного виброизмельчителя, связывающая его геометрические и кинематические параметры, параметры процесса и свойства материала.

3) Разработаны математическая модель процесса селективного разрушения сыпучей среды; получены аналитические зависимости для определения времени разрушения единичного тела, функций изменения прирастающих поверхностей компонентов и времени при разрушении сыпучих материалов; кинетическая функция селективного разрушения, теоретическая производительность конусного виброизмельчителя.

4) Экспериментально установлены особенности изменения прочностных свойств материалов растительного происхождения при различных видах нагружения и скоростях приложения нагрузки; определена работа разрушения объектов исследований; разработана методика определения прочностных свойств материалов при разрушении свободным ударом.

5) Разработана, создана и испытана установка селективного виброизмельчения с одновременным пневмосепарированием на основе патента РФ № 2284220 от 27.09.2006 г.; установлены критерии качества процесса селективного виброизмельчения; на основе выражения для теоретической производительности измельчителя установлены диапазоны варьирования рабочих параметров с учётом скорости движения воздушного потока в рабочей зоне: для семян облепихи v„= 2,3 . 2,7 м/с и пк = 115 . 125 с1-, для семян кедра сибирского v„ = 2 . 2,3 м/с и пк = 100 . 110 с'\ для сухих плодов шиповника vn — 0,55 .

0,65 м/с и пк -25 . 30 с"7.

6) Проведены испытания установки селективного измельчения с пневмосепарированием на предприятии ООО "Тулунский мясной двор".

1. Завражнов, А. И. Механизация приготовления и хранения кормов Текст. /

2. A. И. Завражнов, Д. И. Николаев. М. : Агропромиздат, 1990. - 336 с.

3. Мельников, С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм Текст. / С. В. Мельников JI. : Колос, Ленинградское отделение, 1978. -560 с.

4. Кавецкий, Г. Д. Процессы и аппараты пищевой технологии Текст. / Г. Д. Кавецкий, В. П. Касьянов. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Колос, 2008. -591 с.

5. Сиденко, П. М. Измельчение в химической промышленности Текст. / П. М. Сиденко. -М. : Химия, 1977. 368 с.

6. Вайсберг, JI. А. Вибрационные дробилки. Основы расчета, проектирования и технологического применения Текст. / JL А. Вайсберг, JI. П. Зарогатский,

7. B. Я. Туркин. СПб. : ВСЕГЕИ, 2004. - 306 с.

8. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов Текст. / В. И. Ревнивцев, Г. А. Денисов, JI. П. Зарогатский, А. Д. Шулояков. М.: Недра, 1992. - 430 с.

9. Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок Текст. / В. А. Арсентьев, JI. А. Вайсберг, Л. П. Зарогатский [и др.]. СПб. : ВСЕГЕИ, 2004. - 112 с.

10. Селективное разрушение минералов Текст. / В. И. Ревнивцев, Г. В. Гапонов, Л. П. Зарогатский, В. Я. Туркин ; под ред. В. И. Ревнивцева. М. : Недра, 1998.-286 с.

11. Вайсберг, Л. А. Вибрационная дезинтеграция как основа энергосберегающих технологий при переработке полезных ископаемых Текст. / Л. А. Вайсберг, Л. П. Зарогатский, А. Н. Сафронов // Обогащение руд. 2001. - № 1. - С. 5 - 9.

12. Вайсберг, Л. А. Вибрационная дезинтеграция — универсальная технология для переработки материалов / Л. А. Вайсберг, Л. П. Зарогатский // Строительные материалы. 2002. - № 9. - С. 41 - 43.

13. Вайсберг, Л. А. Дезинтеграция кимберлитовых руд, обеспечивающая сохранность кристаллов алмазов Текст. / Л. А. Вайсберг, Л. П. Зарогатский, А. Н. Сафронов // Обогащение руд. 2003. - № 3. - С.16 - 20.

14. Андреев, Е. Е. Исследование процесса измельчения на математических моделях Текст. / Е. Е. Андреев, Н. В. Николаева // Обогащение руд. 2007. -№2.-С. 3-5.

15. Сариев, А. А. Математическое моделирование измельчения материалов при технологических пересылках Текст. / А. А. Сариев // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2003. - Т. 46. - Вып. 1. — С. 159-161.

16. М.Шинкоренко, С. Ф. Развитие методологии моделирования процессов измельчения Текст. / С. Ф. Шинкоренко // Обогащение руд. 2004. - № 1. - С. 15-20.

17. Мизонов, В. Е. Аэродинамическая классификация порошков Текст. / В. Е. Мизонов, С. Г. Ушаков. М. : Химия, 1989 - 160 с.

18. Rittinger, P. V. Lenbruch fur Aufbereitungskunde / P. V. Rittinger. Berlin, 1867.- 138 p.

19. Кирпичёв, В. А. О подобии при упругих явлениях Текст. / В. А. Кирпичёв // Журнал русского физико-химического общества. 1874. - Т. VI. - Отд. I. -Вып. IX.-С. 152- 155.

20. Kick, F. Das Gesetz der proportional en Widerstande und seine Anwendung / F. Kick. Leipzig, 1885. - 94 p.

21. Левенсон, Л. Б. Дробильно-сортировочные машины и установки для переработки каменных материалов Текст. / Л. Б. Левенсон, П. М. Цигельный. М. : Госстройиздат, 1952. - 428 с.

22. Griffits, A. A. The phenomena of Rupture und Plou in Solids / A. A. Griffits // Philos. Trans. Roy. Soc. London. Ser A. 1921. - V. 221. - P. 163 - 198.

23. Бонд, Ф. С. Законы дробления Текст. / Ф. С. Бонд // Труды Европейского совещания по измельчению. М. : Стройиздат, 1966. - С. 195 — 208.

24. Дмитриев, С. В. О взаимосвязи энергетических законов дробления Кика-Кирпичёва и Риттингера и индексом работы Бонда Текст. / С. В. Дмитриев, О. Н. Тихонов // Обогащение руд. 2004. - № 2. - С. 9 - 10.

25. Линч, А. Дж. Циклы дробления и измельчения. Моделирование оптимизация, проектирование и управление Текст. / А. Дж Линч. М. : Недра, 1981. -343 с.

26. Гийо, Роже Проблема измельчения материалов и её развитие Текст. / Роже Гийо. М. : Стройиздат, 1964. - 225 с.

27. Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия Текст. : избранные труды / П. А. Ребиндер. М. : Наука, 1978. -368 с.

28. Ракишев, Б. Р. Математическая модель энергоёмкости разрушения горных пород Текст. / Б. Р. Ракишев, М. С. Кушпанов // Изв. вузов. Горный журнал.- 1990. -№ 12.-С. 50-53.

29. Родин, Р. А. О гипотезах дробления Текст. / Р. А. Родин // Изв. вузов. Горный журнал. 1989. - № 4. - С. 71 - 78.

30. Родин, Р. А. Об определении работы дробления Текст. / Р. А. Родин // Изв. вузов. Горный журнал. 1992. - № 3. - С. 103 - 110.

31. Родин, Р. А. Физическая сущность процесса разрушения хрупких горных пород Текст. / Р. А. Родин // Изв. вузов. Горный журнал. 1991. - № 11. -С. 12-20.

32. Непомнящий, Е. А. Кинетика некоторых процессов переработки дисперсных материалов Текст. / Е. А. Непомнящий // Теоретические основы химической технологии. 1973. - Т. 7. -№ 5. - С. 754-763.

33. Непомнящий, Е. А. Кинетика измельчения Текст. / Е. А. Непомнящий // Теоретические основы химической технологии. 1977. - Т. 11. - № 3. - С. 477-480.

34. Непомнящий, Е. А. Закономерности тонкодисперсного измельчения, сопровождаемого агрегированием частиц Текст. / Е. А. Непомнящий // Теоретические основы химической технологии. — 1978. — Т. 12. — № 4. — С. 576 — 580.

35. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пы-лей и измельчённых материалов Текст. / П. А. Коузов. — 2-е изд., испр. — JI. : Химия, 1974.-280 с.

36. Бобков, А. И. Описание кинетики измельчения двухпараметрическими зависимостями Текст. / А. И. Бобков, В. Н. Блиничев // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1988. - Т. 31. — Вып. 10. - С. 113 — 116.

37. Ромадин, В. П. Пылеприготовление Текст. / В. П. Ромадин. — М. ; JI. : Гос-энергоиздат, 1953. 519 с.

38. Broadbent, S. R. Coal breakage processes. Part I, II / S. R. Broadbent, T. G. Callcot//Institute of Fuel. 1956. -№ 29. - P. 191.

39. Смирнов, H. M. Расчёт гранулометрического состава продуктов помола в одноступенчатой мельнице ударно-отражательного действия Текст. / Н. М. Смирнов, В. Н. Блиничев., В. В. Стрельцов. Иваново, 1976. — 10 с. -Деп в ВИНИТИ 10.11.76, № 3942 - 76.

40. Об одном подходе к описанию кинетики измельчения Текст. / В. Е. Мизонов, А. Бернье, С. В. Абрамов, Е. В. Барочкин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1999. - Т. 42. - Вып. 4. - С. 124 - 126.

41. Bernotat, S. Size Reduction / S. Bernotat, К. Schonert // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. VCH, Weinheim, 1988. - P. 228 - 230.

42. Mizonov, V. Simulation of Grinding: New Approaches / V. Mizonov, V. Zhukov, S. Bernotats. Ivanovo : ISPEU Press, 1977. - 108 p.

43. Влияние распределения энергии по фракциям сырья на гранулометрический состав измельчённого материала Текст. / В. Е. Мизонов, Д. Е. Лебедев,

44. С. Ф. Смирнов, В. П. Жуков // Изв. вузов. Химия и химическая технология. -1999. Т. 42. - Вып. 1. - С. 123 - 124.

45. Идентификация процессов периодического измельчения Текст. / С. В. Абрамов, В. Е. Мизонов, В. П. Жуков, В.А Огурцов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1999. - Т. 42.-Вып. 1. — С. 124- 125.

46. Гарднер, Р. П. Исследование измельчения в мельнице периодического действия Текст. / Р. П. Гарднер, JI. Г. Аустин // Труды Европейского совещания по измельчению. М. : Стройиздат, 1966. - С. 219 - 248.

47. Epstein, В. The mathematical description of central breakage mechanisms leading to logarifmiko-normal distribution / B. Epstein // Journal of the Franklin Institute. 1947.-№ 224.-V. 12.-P. 471 -477.

48. Sedlatschek, K. Contribution to the theory of ball milling / K. Sedlatschek, L. Von Bass // Powder Metall. Bull. 1953. - P. 148 - 153.

49. Язев, В. А. Аналитическое решение основного уравнения кинетики измельчения Текст. / В.А. Язев, Е. М. Соловьёв, Б. И. Басаргин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1992. - Т. 35. - Вып. 11-12.-С. 102- 105.

50. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов Текст. / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, С. Ю. Арутюнов. М. : Наука, 1985. - 440 с.

51. Жуков, В. П. Аналитическое решение обобщенного уравнения кинетики измельчения Текст. / В. П. Жуков, А. Р. Горнушкин, В. Е. Мизонов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1989. - Т. 32. - Вып. 6. - С. 115 -117.

52. Моделирование кинетики измельчения волокон при переработке резиново-локнистых композиций на валковом оборудовании Текст. / М. Е. Соловьёв, Т. Н. Несиловская, Б. В. Котусенко [и др.] // Каучук и резина. — 2004. № 4. -С. 19-22.

53. Учёт нелинейных эффектов при расчёте сложных технологических систем измельчения Текст. / А. Н. Беляков, В. П. Жуков, X. Отвиновски, Е. В. Барочкин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 2001. — Т. 44.-Вып. 2.-С. 123 125.

54. Ионов, В. М. Динамика разрушения деформируемого тела Текст. / В. М. Ионов, В. В. Селиванов. М. : Машиностроение, 1987. - 272 с.

55. Екобори, Т. Физика и механика разрушения и прочности твёрдых тел Текст. / Т. Екобори ; пер. с англ. К. С. Чернявского; под. ред. В. С. Иванова. — М. : Металлургия, 1971. 264 с.

56. Партон, В. 3. Механика разрушения : от теории к практике Текст. / В. 3. Партон. 2-е изд. - М. : URSS : ЛКИ, 2007. - 238 с.

57. Тушинский, Jl. И. Структурная теория конструктивной прочности материалов Текст. : монография / Л. И. Тушинский. Новосибирск : НТГУ, 2004. -400 с.

58. Куликов, Д. В. Физическая природа разрушения Текст. / Д. В. Куликов. -Уфа : УГНТУ, 1999. 355 с.

59. Карзов, Г. П. Физико-механическое моделирование процессов разрушения Текст. / Г. П. Карзов, Б. 3. Марголин, В. А. Швецова. — СПб. : Политехника, 1993.-391 с.

60. Финикель, В. М. Физика разрушения Текст. / В. М. Финикель. М. : Металлургия, 1970. - 376 с.

61. Черепанов, Г. П. Механика разрушения композиционных материалов Текст. / Г. П. Черепанов. М. : Наука, 1983. - 296 с.

62. Ревнивцев, В. И. О рациональной организации процесса раскрытия минералов в соответствии с современными представлениями физики твёрдого тела Текст. / В. И. Ревнивцев // Труды ин-та Механобр. Л., 1975. - С. 153 - 169.

63. Попов, А. М. Двухуровневая концепция процесса селективного разрушения растительного сырья Текст. / А. М. Попов, В. А. Павский, С. Д. Руднев // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2006. — № 2. — С. 21 -24.

64. Дынкин, Е. Б. Управляемые марковские процессы Текст. / Е. Б. Дынкин, А. А. Юшкевич. М. : Наука, 1975. - 339 с.

65. Баруча-Рид, А. Т. Элементы теории марковских процессов и их приложение Текст. / А. Т. Баруча-Рид ; пер. с англ. В. В. Калашникова, Ю. В. Крутковского, М. С. Эпельмана ; под. ред. А. Н. Ширяева. М. : Наука, 1969.-512 с.

66. Тихонов, В. И. Марковские процессы Текст. / В. И. Тихонов, М. А. Миронов. -М. : Советское радио, 1977. —488 с.

67. Блиничев, В. Н. О статистическом методе исследования процесса измельчения сыпучих материалов Текст. / В. Н. Блиничев, В. А. Падохин // Журнал всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. — 1988. Т. 32. -№4.-С. 437-441.

68. Вероятностная модель истирания порошка в кипящем слое Текст. / А. В. Огурцов, В. П. Жуков, JI. Н. Овчинников, D. Zbronski // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 2003. — Т. 46. Вып. 2. — С. 108 - 111.

69. Моделирование истирания частиц в кипящем слое на основе теории цепей Маркова Текст. / А. В. Огурцов, В. П. Жуков, В. Е. Мизонов, JL Н. Овчинников // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 2003. — Т. 46.-Вып. 7.-С. 64-66.

70. Применение двухмерной цепи Маркова для численного решения уравнения Фоккера Планка Текст. / В. Е. Мизонов, Д. А. Пономарёв, Н. Berthiaux [и др.] // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 2004. - Т. 47. - Вып. 4. -С. 140- 142.

71. Варсанофьев, В. Д. Вибрационная техника в химической промышленности Текст. / В. Д. Варсанофьев, Э. Э. Кольман — Иванов. — М. : Химия, 1985. — 240 с.

72. Гончаревич, И. Ф. Вибрационная техника в пищевой промышленности Текст. / И. Ф. Гончаревич, Н. Б. Урьев, М. А. Талейсник ; под. ред. Н. Б. Урьева. М. : Пищевая промышленность, 1977. — 280 с.

73. Гончаревич, И. Ф. Теория вибрационной техники и технологии Текст. / И. Ф. Гончаревич, К. В. Фролов.-М. : Наука, 1981.-320 с.

74. Гончаревич, И. Ф. Вибротехника в горном производстве Текст. / И. Ф. Гончаревич. М. : Недра, 1992.-319 с.

75. Ревнивцев В. И. О механизме селективной дезинтеграции в слое материала Текст. / В. И. Ревнивцев, Г. В. Гапонов, И. В. Роженцов // Обогащение руд. 1989. -№ 3. - С. 9 - 12.

76. Лагунова, Ю. А. Обоснование и выбор параметров дробильно-измельчительного агрегата для разрушения горных пород в "слое" Текст. : автореф. дис. . д-ра техн. наук : 05.05.06 / Лагунова Юлия Андреевна // Ур. гос. гор. ун-т. Екатеринбург, 2006. - 31 с.

77. Вайсберг, Л. А. Новое оборудование для дробления и измельчения материалов Текст. / Л. А. Вайсберг, Л. П. Зарогатский // Горный журнал. 2000. -№ 3. - С. 49-52.

78. Черкасский, В. А. Опыт производства высококачественного щебня с помощью дробилок вибрационного типа Текст. / В. А. Черкасский, А. Д. Шулояков // Строительные материалы. 2001. - № 5. - С. 43 - 44.

79. Блехман, И. И. Синхронизация динамических систем Текст. / И. И. Блехман. -М. : Наука, 1971.-894 с.

80. Блехман, И. И. Использование самосинхронизирующихся вибровозбудителей в горных вибрационных машинах Текст. / И. И. Блехман, Л. А. Вайсберг // Горный журнал. 2000. - № 11 - 12. - С. 81 - 82.

81. Блехман, И. И. Явление самосинхронизации неуравновешенных роторов и его использование при создании грохотов и других вибрационных машин Текст. / И. И. Блехман, Л. А. Вайсберг // Обогащение руд. 2001. - № 1- С. 20-26.

82. Демченко, С. Е. Совершенствование процесса измельчения в конусной инерционной дробилке Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.02.13 / Демченко Сергей Евгеньевич // Белгород, гос. технол. ун-т им. В. Г. Шухова. — Белгород, 2007. 21 с.

83. Попов, А. М. О селективном измельчении, селективности измельчения и селективной функции Текст. / А. М. Попов, С. Д. Руднев, О. Е. Рыбина // Изв. вузов. Пищевая технология. 2006. - № 5. - С. 42 - 44.

84. Руднев, С. Д. О селективности разрушения материалов Текст. / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Научное обозрение. Москва, 2006. - №1. -С. 70-73.

85. Клыков, Ю. Г. Селективное измельчение минерального сырья Текст. / Ю. Г. Клыков. Владикавказ: Терек, 1997. - 156 с.

86. Хопунов, Э. А. Селективное разрушение в процессах переработки техногенного сырья Текст. / Э. А. Хопунов. А. В. Малыгин // Изв. вузов. Горный журнал. 2001. - № 4 - 5. - С. 196-203.

87. Руднев, С. Д. Моделирование процесса селективного разрушения двух-компонентных тел в конусном виброизмельчителе Текст. / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников // Вестник молодых учёных. СПб., 2004. - № 8 (2). - С. 33 -37.

88. Павский, В. А. О трансформации распределительной функции при селективном разрушении растительного сырья Текст. / В. А. Павский,

89. С. Д. Руднев, О. Е. Рыбина // Технология и техника пищевых производств: сб. науч. работ / Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. — Кемерово, 2005. — С. 141 143.

90. Екобори, Т. Научные основы прочности и разрушения материалов Текст. / Т. Екобори ; пер. с япон. Ю. Е. Бусалова, А. Ю. Червякова ; под. ред. Г. С. Писаренко. Киев : Наук, думка, 1978. - 352 с.

91. О структуре селективной функции при различных законах измельчения Текст. / В. Е. Мизонов, С. И. Шувалов, В. П. Жуков, В. М. Аверков // Цветные металлы. 1983. - № 11. - С. 73 - 74.

92. Блехман, И. И. Вибрационная механика Текст. / И. И. Блехман. М. : Физматлит, 1994. - 400 с.

93. Габанова, Г. В. Разработка технологии получения биокомпозита на основе семян облепихи Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.18.07 / Габанова Галина Владимировна ; Вост. Сиб. гос. технол. ун-т. — Улан-Удэ, 2004. - 20 с.

94. Вайсберг, JI. А. Техника и технология переработки биоминерального сырья Текст. / JI. А. Вайсберг, И. Д. Устинов // Обогащение руд. 2004. - № 6. -С. 33 -35.

95. Ефремов, А. А. Перспективы малотоннажной переработки кедровых орехов в продукты пищевого и технического назначения Текст. / А. А. Ефремов // Химия растительного сырья. 1998. - № 3. - С. 83 - 86.

96. Мартинсон, Е. А. Технология комплексной переработки плодов шиповника Текст. : дис. . канд. техн. наук: 03.00.23 / Мартинсон Екатерина Александровна. Москва, 2005. - 138 с.

97. Субботина, М. А. Биохимический состав и технологические свойства семян сосны сибирской Текст. : монография / М. А. Субботина. Кемеров. технол. ин-т пищ. пром-ти. - Кемерово, 2005. - 140 с.

98. Руднев, С. Д. Малогабаритная установка селективного виброизмельчения Текст. / С. Д. Руднев, Д. В. Клеников, Е. А. Шелеметева // Техника в сельском хозяйстве. Москва, 2009. - № 1. - С. 33 - 34.

99. Грачёв, Ю. П. Математические методы планирования экспериментов Текст. / Ю. П. Грачёв, Ю. М. Плаксин. М. : ДеЛи принт, 2005. - 296 с.