автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Ресурсосберегающие технологические процессы и технические средства переработки мясо-костных кормов в звероводстве

О ; Г, г

О » -J ,! ÍJ AI i Ki -i j F;Í Í • Ы'РГ 'J ' í î '.УСУЛЛИЗШИ'"»'! .M nmifl лшптэтгкт

ïl'i pjWirV'M

¡./•r*.?.;B РИКШ"AI1' ! ОЛГ-Тг*^

PKyPCOOBEFKTAÏliJUE технаяошееш!!-; процессы и

ТЕХНИЧЕСКИ СГЭДСГВА ГШРЕГ'АБОТШ Г№'0--К0СГШХ КОРШВ В ЗШРОВОДСТВВ

с ул кчj тяiîотiïot\! üjyttfm«" i ич

A i! Т •> Р Ь :■] Г А т

ттсойртакк" на стсианио уччиоП стенд ira докгира тахничпоки? пяук

'Гачгст-Петер^ург-Пушкйп-Т?!^

Работы иииили&ии ь С&1.кт-И»твр<5у ргсг/лл гос^дарственном йграриоы университет.

Научный консультант - доктор текалчееких нзук.ирофесоор

ВАП1Н Б.И.

Официальные ошюксШы; доктор техшгчосклх наук, профессор

Ьбдущол организация: Олнтиое ироеьтно-ьопструкторсков

в 14 ч 30 шп, »а заседании специализированного оовьха Д 120.3?,04 в. Санкт-Петербургском государственном аграрном унавероитето но адресу: 189620, Санкт-Петербург-Д/шсш, Академический проспект,. д.23,ауд,?19,

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

СЫЧУГОВ И.П.;

доктор технических наук ЬЦдШ В.В.; доктор технических паук ИГЯАТШЮКИЙ Н.Ф.

йщю но машинам для пушного звероводства И кролиководства С ЭКСШрИ-майтально-пронашдстБеипш предприятием.

Защита состоится

г.

Автореферат разослан

Учглшй секретарь оледаализированного совета кандидат технических наук допет1

! ' : : И] М'Г?!-, • ' еИ ОЛ к и » с л 0БЩАЯ ШШЕр{1СТШ РАБОТЫ

Актуальное!1 ь пробле?лц. В структуре себестоимости клеточной пушшнн затрат« на норма а пх приготоч'етте составляют около 75".. Основу кормовой баэи звероводства составляют кор'П животного происхождения. В госчеднпо годы всё большую долга в рационах кормления пушных зверей составляют пост-' пне субпродукты: головы крупного рогатого скота (КРС) и свиней, пуговий сустав, позвоночники с ребрами: к т.п.-

Переработка негодного кортвого сырья до состояния <Тараа с размером частиц 2...3 ш требует чистительного расхода энергии и больших затрат труда. Основная операция в - технологи.': приготовления кормов для пумнк звере^-измальче-ние. Опыт эксплуатация измельчителей шсо-костгшх коршв в звероводстве показывает, что они весьма энергоёмки,имеют низкую надёжность п не отвечает предъявляемым к нпм эоотре-бованиям пз-за низкого качества измельчения кормов,особенно костных. Вследствие этого потери кормов в виде несъедекннх остатков я потерь под клетку достигает 1С;!-.

Ко этот.7 весьга актуальной является проблема теоретического обоснования, исследования, разработки и внедрения в производство ресурсосберегающих технологических процессов л технических средств переработки шсо-костных кормов в звероводстве .

Цель исследования - обоснованно и разработка лрогрес-епшиг', технологических процессов к технических средств переработки мясо-костных кормов в звероводства, обеспечивающих сшгаенпе энергетических, трудовых затрат и потерь коршв в процессе их приготовления п раздачи.

Научную новизну работы составляют:

- методологически"! подход к комплексной оценке производства продукции звероводства с помощью энергетического показателя, позволяющего учесть специфику отрасли л наметить пути ресурсосбережения при переработке мясо-костних кормов;

- использование основных положений системного подхода позволяло рассмотреть все операции переработки шсо-костннх кор;.;ов во взаимосвязи, оптимизировать состоя, структуру и рехимы работы поточных технологических линий (ПТЛ) перера-ботчи костннх субпродуктов в звероводстве; ^

- основы теория процесса измельчения мясо-костных кормов разли-шиш рабочими органами;

- штематичесхохе модели рабочего процесса роторного и дискового измельчителей, измельчителя с питающим шнеком,

'шестерёнчатого насоса-пастоприготовятеяя, юс оптимизированные конструктивно-технологические параметры и рзжкмн. работы;

- показатели безотказности измельчителей, увязанные с оообенноотят их рабочих органов и решш использования;

- предложенные в диссертации рабочие органы измельчителей и насооов-иастоприготонителей защищены двенадцатью авторскими свядетельстваш и шестью положительными решениями по заявкам на изобретения.

Практическая ценнооть. Результаты проведённых исследований позволили: обосновать и предложить ресурсосберегающие технологические процессы и технические средства переработки мясо-костных кормов, прежде всего на операциях многостадийного измельчения; разработать основы технологии переработки костных субпродуктов и получения мясо-костного фарша в специализированных цехах; обосновать выбор необходимого типа измельчителя,-его рабочих органов и режимов работы для конкретных условий, ' ,

Рекомендованы юмллекты машин и оборудования для 4-х типоразмеров цехов по переработке костных субпродуктов-,отвечающие установленным требованиям по производительности и качеству получаемого фарша. Имеющиеся в диссертации научные положения и рекомендации позволяют на стадии проектирования и конструирования обосновать технологию, набор необходимого оборудования, конструктивные параметры и режимы работы поточ-!Ш линий и входящих в них машин для переработки мясо-кост-1шх кормов в звероводстве..

Каучно-те\пическая продукция, созданная в процесое под-• готовки диссертации, доведена до состояния, пригодного для широкого внедрения в производство и даёт значительный экономический эффект.

Реализация результатов исследований. Результаты проведённых исследований использованы: при разработке типового проекта 806-6-1.83 кормоцеха для звероферм производительностью 15 т/ч; при формировании Системы машин для клеточного пушного звероводства яа период 1981-2000 г.г. Многие кормэ-

лриготолятельнш шпгош иробплки твёрдшх конфискатов ДТК-78 и Г7-ДТ2-К2С, гксорубка 1.ГГК-78, дисковнй измельчитель ИК-21.1, ласос-пастоприготоштель НП-Ш и др.) серийно выпускаются Эртттльским механическим заводом и Экспериыентальда-проязБОД-ствештш предприятием ОПКБ.

Три специализированных цеха по переработке костных субпродуктов уопоишо работают в зверосовхозах "Пушкштскп:"" п "Родники" Московской обл. ж ШО "Ладушкпнокое" Кялшшнград-ской обл. Рекомендации по говшенхю эффективности использования измельчителей ыасо-рыбнвх кормов утверкденн Зверопро-шм я разосланы в зверосовхоза для практической реализации.

Материалы диссертации попользуются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, Петрозаводского государственного университета л Приморского сельскохозяйственного института.

Апробация. Начиная с 1977 г., материалы диссертации ежеголшг докладывались на нлучнше конференциях СПГАУ (ЛОХИ) и Всероссийских сешнарах главных инченоров областных объединений п зверосовхозов (ШК, г.'.'осква). Отдельные этапы работы и практические рекомендации долояеик на научно-технических совещаниях в Зг-с-ропроме РФ, СШКБ о Э1Ш и ШТБ Центросоюза, а такте на научно!! конференции "Проблеш охраны природы в Нечернозёмной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства" (г.Брянск, 1083 г.), ка Всесоюзных научно-технических конференциях "Перспективы развитая энергетики и электрификации агропромышленного производства" (г.Москва, 1 '>00 г.) н "Кути повншоотя уровня эксплуттагот я оксллуатошюипоЛ технологичности тши в ноздсс условиях экономического развития агропромышленного комплекса"(г.Харьков, 1990 г.). . .

Публикации. Основные положения диссертации опубликова-нн в Ол работах.

Объём работ». В диссертации 607 страниц, в тон числе 12С страниц приложений. Сип состоит из вводения, 5 разделов, основных выводов " предложений. В составе диссертации имеется 136'рисунков, 52 таблицы и список использованной литера-туря, вглючагацкй 408 наименований, из которнх 16 на кнострая-нпх язиках. ' _

ОСНОВНОЕ СОДЕКШИЕ РАБОТУ

Во "¿ьп.ггении" обоснована актуальность проблемы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первом раздела "Состояние проблеш и задачи исследования" на основе анализа литературных источников и производственного опита звероводческих хозяйств рассмотрели состояние и перспектива развития кормовой базы звероводства, дана • характеристика основных кормов. Проанализированы физико-ме-хакачоскке свойства шсо-коетннх кормов, их питательная ценность.

Анализ существующей технологии переработки кормов в звероводстве и применяемого оборудования показал, что измельчители мясо-костных кормов очень энергоёмки,тлеют низкую производительность и надёжность и не обеспечивают -заданного зо-отребованияш качества измельчения кормов с большим включением костных компон..лтов. Обзор способов измельчения и патентные исследования позволили установить, что возможности улучьония технико-экономических показателе!! измельчителей далеко не исчерпаны; необходимо работать над созданием новых рабочих оргаюв, рационализацией юс конструктивно-технологических параметров, изучением прочностных свойств обрабатываемых кормов.

Научной основой работ по приготовлению кормов являются труды академика В.П.Горячкина, получившие развитие в исследованиях В.Р.Алёшкина, А.А.Артюшна, В.А.Ершчева.В.А.Келигов-ского, А.И.Завражнова, В.И.Земокова, В.А.Зяблова.Н.Ф.Игнатье-вского, Б.В.Кононова, Г.М.Кукты, Х.Г.КурбановаД.М.Куцына, П.И.Леонтьева, С.Е.Маркаряна, С.В.Мельникова, В.Ф.Некрашеви-ча, ¡О.Ф.Новикова, Е.Н.Палецкова, В.И.Передни, И.И.Ревенко, Н.Е.Резника, В.С.Сечкина, В.И.Сыроватки, Ю.А.Чурсинова и ,др. учёных.

В разработку теоретических основ измельчения продуктов животного происхождения большой вклад внесли А.В.Горбатов, В.М.Горбатов, В.Д.Косой, А.И.Пелеев, И.А.Рогов и др. В работах Г.А.Ьшскурова, И.Л.Попова, М.Л.Файвишевского, Т.В.Чижп-цовой и др. рассмотрены некоторые вопрооы переработки кости в пищевод промышленности, Разработке оборудования для приготовления кормов в звероводстве посвящены работы Б.И.Вагина, 4 '

Веревга-ша, Б.В.Гарбарца, С.Ы.Деывдова, Я.С.&шготна, П.Г,Козлова, 0.3.'/ельштг:ова, О.И.Пуртаовя, Й.В.Шитова,

A.А .петрова, Г.Ц.нроко^ьэва, Л.;.!.Гнчукп, 2иач«телышЛ вклад в становление отрасли зворотюдство и' выработку зостребо'зашн к процессу приготовления кормов для пуляк звероЯ внесли ¡Л.Д.Абрамов, В.А.Афанасьев, Г.Д.Бабак, H.A.Балакирев, В. Д,Бч-рестов, А.Т.Ярин, Е.Д.&шшя, д .Хтзовквгаор. Г,А,Кузнецов, Л. П.Шловалов, Д.Л.Иерелпяак, ИХ.11ераидою, О.Л.Раттрг, Г.С.Таранов и др. учёную и спвшачксты.

Исолчдовачт гтлдёглостп сольскохоаяЛстяеннои тргтн^га посвящены работ» В.П.Аниловяча, Л. Соколове, В.И.Земскова,

B.и.Кряжкова, П.П.Лезпка, Е.А.Лнсунова, Ю.Н.Ломоносова,В.С. Ыкртугляна, П.Ф.Прпбыткова, Ы.1.1.Севорпева, А.К.Селиванова, В.Я.Сковородпня, 1!.Л.Хозяева и др. учёных.

Анализ литературы ссказал, что наряду с гг/бокпг.тп иссле- . доваштми отдельных технологий и технических средств приготовления и раздачи коршв в зБороводстве до настоящего врет,тени по проведено комнлоксннх исследования. но переработке мясо-костинх коршн. Лшюлпевнне х^пео исследования не созда-г: достаточной научно:! баян для практического рошоппя рячп практических задач, связанных <• этой проблемой, и сдерживают внедрение л отрасли ресуреосберегпгэдг-':?: технологачоских п технических реиюппГ;.

Для решения поставленной проблемы предусматривалось выполнение следующих основных к'дач исследования:

Г.. Теоретически и экспериментально обосновать наиболее рациональные технологические процессы, состав п структуру, комплексы т;ип для переработки мясо-костнщ кормоп в зтеро-подетве с шшаанщкй ik потеряш и затратами основных ресурсов {энергии, труда).

2. Изыскать п исследовать перспективные технические средства для переработки ияоо-косттпс кормов; сирзг&шть тег-iioл .1ЧОСПЮ, копструктигшие и режтчшо шра»«?трн их рабочих органов с учёной ¿дакко-моханичоских свойств коршв и репль-JIIJX УСЛОЯП;! работы.

3. Определить ооясвивв вокоэятолп безоткаэностя кзкадь- • чцтелол, установить п:с дгаяшш на выбор л качество функционирования технических сродств переработки мясо-костных коргов.

4. Провести произзодетгенную проверку предложенных '

технологических и технических средств и внедрить основные результаты исследований в производство.

Во втором разделе "Теоретические предпосылки к обоснованию и разработке ресурсосберегающих технологических процессов и технических сродств переработки мясо-костних корнов в звероводстве" рассмотрены основные принципы и методы глода-лирования и оптимизации технологического процесса и технических средств приготовления кормов. Приведено грорглализован-пое описание общей модели цеха переработки костных субпродуктов и производства мясо-костного фарша.

В работе показано, что в условиях ненадёжности дено/лшх оценок и стоимостных характеристик, сложившихся в последнее время, особая роль для использования в качестве обобщающего • показателя эффективности выбора вариантов той или иной технологии и технических средств в звероводстве принадлежит энергетическому показателю. Предлагается классифицировать затраты энергии в звероводстве по четырём группам, отражающим их роль в производстве пушнины: затраты энергии в виде непосредственных энергоносителей; затраты энергии в виде сырья и материалов; затраты энергии в виде инвестиционных вложений; затраты энергии в виде живого труда людей.

Особенностью процесса приготовления кормов в зверовод-отве является то, что при скармливании корювой смеси пушным зверям происходит превращение потенциальной механической энергии кормов в биологическую (физиологическую) энергию, часть которой аккумулируется в получаемой конечной продукции (шкурки, тушки, мездровый жир, навоз). Поэтому процесс приготовления кормов в кормоцехах зверохозяйств можно представить и как процесс насыщения исходного сырья энергией. При номинальных значениях мощности электродвигателей и'производительности технологического оборудования энергонасвденность 'готовой кормовой смеси только электрической энергией составляет 31,37 кВт.ч/т, причём самой энергоёмкой операцией является измельчание мясо-костных кормов.

Важным резервом ресурсосбережения в звероводстве следует считать создание специализированных цохов по переработке костных субпродуктов и заготовке брикетов мясо-костного фарша впрок, сто позволяет выровнять загрузку оборудования основного, коргоцеха и обслуживающего персонала. В зимне-весенний 6 . '

период, когда расход кормов минимален,включается в работу специализированный цех и часть рабовдх из основного кормоцеха переводится в него. В цехе идёт заготовка брикетов мясо-костного фарша и складирование их в холодильник.В летне-осенний период, когда расход кортов резко возрастает,рабочие переходят в основной корью цех, а для приготовления готовых кормовых смесей частично используется полуфабрикат в виде мясо-костного фарша.

Намечены основные пути ресурсосбережения при переработке рясо—костных кормов в звероводстве: снижение энергоёмкости процесса измельчения шсо-костннх кормов путём совершенствования рабочих органов измельчителей и режимов их 'работы; более тонкое измельчение коотей, входящих в рационы кормления душных зверей, с целью увеличения их поедаемости и усвояемости и снижения потерь; оптимизация режимов заморозки измельчённых шсо-костннх кормов с целы? уменьшения расхода холода; оптимизация структура к состава ПТЛ переработки кормов с целью снижения затрат на приобретение. рем?нт и обслуживание оборудования; повшение безотказности пзмельчггтелеП с целью снижения затрат труда на их ремонт и расхода зппяс-ннх частей.

С позиций системного подхода Ш'Л переработки костннх субпродуктов г.шшо представить в виде динамической системн, работавшей в условиях непрерывно изменяющихся возденетпни ряда факторов и преобразующей входные воздействия в выходпне показатели работы всего комплекта машин в виде совокупных элементов (рис.1): измельчителя (гляоорубки) N , ппстопригого-вителя П и морозильного аппарата ПА.

Рис.1. Модель функционирования ПТЛ переработки костнкх субпродуктов в виде совокупных элементов •

При работе оборудования 1ГГД сырьё с исходным! характеристиками dj (t), Wi (i) и Ti (é) подаётся в измельчитель. Подача Qi (i) зависит от производительности Оз б^пастоириго-товителя.Управляющие воздействия оператора, определяемые углом поворота Ug вентиля подачи воды в измельчитель и временем замораживания Ьзам корма, в совокупности с динамическими свойствами машн обуоловливавт производительность Он(~Ь) морозильного аппарата. На производительность всех машин ГГГЛ 'влияет количество подаваемой воды.

•Наивыгоднейший вариант использования ГГГЛ будет при равенстве производательноотей отдельных машин в звеньях потока. Однако в реальных условиях эксплуатации производительность машин в звене потока непостоянна и зависит от различных факторов. Неравномерность работы линии обусловливает необходимость установки накопительно-регулирующих ёмкостей, оглаживающие разницу в работе последовательно установлении: иашин.

Количество корма в бункере, расположенном между двумя машинами с производительностью Qi п Ог .определится по формуле и -t t

v= m - o*)dt =fa ж -У& dé. (I)

о о о

В этом случае ^ютеря производительности ПТЛ составит

AQ=f(v-v;j-f(vjc/v> (2)

где V^ - вместимость оункера; У (Yj~ функция количества выбросов в единицу времени (количества юрш, которое превысило вместимость бункера и недодано, линией за' период zf по сравнению с работой независимых машин).

При расчёте вместимости накопительных бункеров необходимо учитывать надёжность машин в лшкш, причём промежуточный бункер можно представить как систеду массового обслуживания с ожиданием. Среднее число требований (вместимость промежуточного бункера), находящихся в системе, определится по формуле ^ во к

K = ZK-Pk* (3)

где /* - вероятность нахождения в системе К заявок;^ -отношение скорости появления требований к скорости обслуживания (интенсивность обслуживания).

s'

При переработке кэстких суопродуктов в измельчитель подаётся вода для сшпэпия температуры корила, которая не -голлла превышать 313 К. При более высокой температуре измельчённого корма начинается интенсивная денатурация белков и гидролиз жиров, что ведёт к повышению кислотности п ухудшению качества корма. По это г.у подачу воды необходимо установить на уровне, исключающем возможность нагрева корма свыше 313 К.

С другой стороны, чрезмерная подача воды разкижает корм, оттает его штатолыг/ю ценность, увеличивает затрата энергии и холода на замораживание. Для ограничения подачи воды необходимо установить зоотехнически обоснованный допуск. Б.И.Вагин и М.А.Трутнев рекомендуют за показатель технологического качества готовой кормовой смеси для пушных зверел принимать предельное напряжение сдвига (ПНС). При ПНС менее 375 Па увеличивается протечка смеси через сетку клетки и резко возрастают невозвратимые её потери.

Параметром, ограничивают!.: продолжительность цикла по замораглвашпо, является конечная температура корма. При г-з-морадшатш корма основная масса воды выкрисотгшповывается при температуре 268...271 К. При температуре 253 К в лёд превращается водя, связанная с белкам. В процессе затяэражя-ьания мясо-костного фарша с высоким влагосодержанием выделяющаяся энергия значительно больше энергии, требующейся для изменения температуры уже замёрзшего корт. Средний температурный градиент в замороженном слое ( Т3 - Тк )/ 32 , где

Т} - температура замерзания корма; 7* - начальная температура корт; X - толвдна брикета.

Бремя закоракивания фарша шжно определить но формула Планка

■А - гх зам ~дт~ \~CZM (4)

где - концентрация воды в фарше,_ кг/м3; АИ- скрытая теплота плавления льда, Дж/кг; лТ = С ~]3 - Тк) - разность температур, - теплоёмкость замораживаемого юрма,Дт./кг.К; К - коэффициент, который для замораживаемого с обеих сторон брикета равен I; -Л*- теплопроводность зашраживаешго корма, Ет/м.К,

Анализ формулы (4) показывает, что сократить продолжительность замораживания и, соответственно, увеличить производительность всей 1ГГЛ можно за счёт: уменьшения толщины брикетов; понижения температуры тешюотводящей среды ¡увеличения коэффициента теплоотдачи.

С учётом перспектив развития звероводства и кормовой бази отрасли обоснован и предложен типоразмврный ряд цехов переработки костных субпродуктов, увязанный с поголовьем пушных зверей и включающий четыре типоразмера с производительностью С,25; 12,50; 18,75 и 25,00 т/сутки.

С учётом того, что для измельчении мясо-костных кормов в звероводстве наибольшее распространение получили измельчители, работаюцие по принципу резания, проанализирован процесс резания тремя видами рабочих органов: пуансоном, резцом и лезвием. Решенив основного уравнения контактной задачи теории упругооти позволило получить уравнение распределения давления под этими рабочими органами в зависимости от критической силы резания:

для пуансона - уЬ ( X) = 0,2258 /зу>, (5)

для резца - уй (*)= 0,5218 Ркр. (6).

для лезвия - р(Х) = 0,2397 А/». (7)

Из етих уравнений видно, что самое больше давление на корм оказывает рабочий-орган типа резец, который предпочтительнее использовать при измельчении кости.

Сравнительный анализ различных рабочих органов позволил предложить нож с зубчатой форщ1 реаущей 1фомки и двойным углоы заточки (рис.2).

Выведена формула для определения критического усилия резания _ . ... л

161

где £ - толщина лезвия} Р - ширина одного зуба; £*- касательное напряжение среза; £~ - модуль продольной упругости корма; А - толщина слоя корма; ги*- высота сжатия слоя корма; /5 - разница ь'.ежду основным углом заточки и углем у режущей крош®;^- коэффициент Цуанссояа;^- коа^Ь 10 фацлент трешш.

Рис.2.Схема силового взаимодействия ножа с двойнш углом заточки с измельчаемым кормом

Следовательно, сила Ркр зависит как от физико-мехакически* свойств корма ( Т , Е , уУ > / ■ • так и от параметров ножа ( £ , О , уЗ ), Выведены также аналитические зависимости для определения геометрических характеристик ножей, предназначению для роторного и дискового режущего аппаратов.

Технологически!! процесс комбинированного измельчителя мясо-костного корма И-76,наиболее распространённого в кормоцехах звероферм и имеющего две ступени измельчения - дробилку й мясорубку, рассмотрен с позиции динамики, то оптг. системы, работающей в усл^рилх изменяющихся воздействий (рис.3)

Рис.З. Модель функционирования измельчителя К-76

В качество входных переменных приняты: подача 0$],твь"г-пература Т(£)к размерные характеристики Ь(-к) мясо-костного сырья; в качестве акхомшх - производительность Ом (у.

потребная гощность A/(i), средний размер измельчённых частиц корма dcp tyvt давление истечения измельчённого корш из отверстий решётки дополнительный виходной показатель). Обобщённым показателем работы измельчителя является удельная энергоёмкость процесса

Эу9 = N/(Q-*)> (9)

где А - степень измельчения корш, Л = L/dcp.

IIa выходные показатели работы измельчителя влияют также конструктивно-технологические и настроечные параметры: частота вращения рабочих органов дробилки и мясорубки , зазор в реяущих парах дробилки и мясорубки , вылет ножей дробилки в . В качестве управляющих факторов приняти время работы i измельчителя и продолглтельность Т^ дефростации (оттаивания) сырья.

С учётом сложности и шогомерности технологического процесса измельчитель И-76 донна представить в виде некоторого оператора А (i), состоящего из чаотннх операторов Ai (i), АгШ, А$ (t) ,..., Ан (t) по различным каналам связи в виде нависиюоти ,

А (Ь) -/[Ai ttl А, dl А, (l), ■ • , А (I)] (Ю)

и покаэшзающего, как измельчитель преобразует входные воздействия Х(4) в выходные показатели y(£j

уШ=АШ1 (н)

Нахоздение оптимальной оценки оператора А(1) сводится к определению оценки Му/х условного математического ожидания M[y(i)/Xil выходной переменной 4(i) относительно входных переменных в виде

Мчь = М[Х(х,,ь,Хл,->*»)], ' w

. где AV - фиксированный уровень входных составляющих.

В результате анализа рабочего процесса роторной дробилки (первой ступени измельчения И-76) определены (рис.4): условия нормального стружкообразования; закономерности заполнения карманов ротора срезанной стружкой? условия освобождения карманов от стружки.

. Угол наклона направлящбй стенки загрузочного бункера шжат быть определён как

/ _ п*г4л 8 ЫН &

где Я ~ ранду о ротора; О - угол установки ножа (угол резания): X - средний радиус куска корма; 6 - зазор между ак~ тярннм ножом и контрножом.

заерузко

Рис.4. Взаимодействие ротора о куском измельчаемого корма Для улучшения условий захвата кусков сырья ц струкко-образования целесообразно: нпправлялцуп поверхность кожуха стопки бункера выполнять ребристой; уменьшить встряну пожей и увеличить их количество.

Суммарная сила, действующая на струлчсу в кармане ротора, равна

вео+м'-ьСш (<?+&)-¿¿по)

71 ^

где ш'- масса стружки, переносимой в кармане ротора; СО -угловая скорость ротора; £ - длина кармана; угол пово-

■рота ротора, при котором карман освободится от стружки

_ __

I -л^.етсох в-м-щр),

у зео Ц5)

Решение уравнения (15) методом итераций позволило построить ряд кривых зависимости О V) для различных исполнений карманов. Но известным значениям углов ^ рассчитаны траектории движения частиц корт, покидающих карман ротора,' из выражений:

= (16)

. (I?)

где скорость двикения стружки вдоль кармана; - время поворота картна на угол .

Решение этих уравнений позволяет рассчитать траектории движения частиц юрма и правильно разместить транспортирую-вдй шек, юторий у измельчителя И-76 одновременно выполняет роль питающего шнека второй ступени, измельчения - мясорубки.

Производительность измельчителя с питающим шнеком определяется пропускной способноотыэ реющего аппарата, которая зависит от режущей способности противорежущей решетки и может бшь определена по формуле

П = 2%-4-г-п. ,тт

\ (1а)

где % - юэеффпцнент использования ревущего аппарата; £ -площадь раздела или резания при изчельчении единицы массы корма, кг; 2- число лопастей ножа; Я ~ частота вращения ножей, с-1; Мо и 171^ число частиц в I кг корма соответственно до измельчения и после измельчения; ^ и - боковая поверхность частицы корт соответственно до измельче-14' ' '

ш-ш и после измельчения, ь?.

Выражение (IB) показывает, что при прочих равных условиях для интенсификации процесса измельчения шсо-костннх кормов необходимо увеличивать частоту вращения и число лопастей ножа, а также площадь резания. Однако, как показали исследования Б.И,Вагина и А.М.Рыяука, частота вращения нолей не долина превышать 3 с-^, а увеличение числа лопастей сникает живое сечение решётки. Поэтов наиболее приемлемым путём повышения производительности измельчителей-с литаютур* шнеком является увеличение пропускной способности решёток.

С целью повышения реяущей и пропускной способности предложена решетка, часть отверстий которой имеет "каплевидную' форму" , причём площадь каяпого такого отверстия равна площади круглого (стандартного) отверстия.

Степень сжатия (уменьшение круглого отверстия по высоте) назовём относительным сужением диаметра основания образовавшегося "каплевидного" отверстия: £j> -йЪ/D , гдо D - диаметр круглого отверстия, взятого за основу для сравнения;АТ)- диаметр основания "каплевидного" отверстия. При условном уменьшения диаметра по высоте оно одновременно растягивается на какую-то величину по длине\üL~ LK-L --= Lk, - D , где LK - длина растянутого отверстия, а. L - D'i

Степень растяжения отверстия по .длине назовём относительным удлинением: £и - ( LK~ L У/ L = ( ¿* - D )/ D . Установив связь коэффициента относительного сужения диаметра основания каплевидного отверстия £ц со степенью растяжения этого отверстия по длим и сделав соответствуете "!'ообрлзования, получим

л D/D L/L); 5>=- (i9)

где Г- коэффициент, названный наш приведённым коэффициентом форш отверстий, Yи (он характеризует одновременно режущую и пропускную способность решётки).

Для обеспечения дополнительной ремсущой способности предложена также решётка с пазами, профрезерованннш радя-ально по рабочей поверхности решётки. В этом случае необходимо коэффициент использования длины лезвий ножей,равняй коэффициенту кивого сечения решётки, заменить коэффициентом режущего штвого сечения

где С/ - диаметр отверстия решётки, равный ширине паза.м;

О - длина иаза, м; - количество пазов; .¿а- количество отверстий, участвующих в резании; радиус решётки, и.

Следовательно, коэффициент зависит от длины а ширины паза, их количества, диаметра и количества отверстий, , участвующих в резании.

Предложено такле новое режущее устройство к да с новому измельчителю, позволяющее повысить эффективность процесса изиедьчешш мясо-костшл кормов. Его особенностью является наличие на внутренних поверхностях ножей параллельных пряш-угольных пазов, оси которых перекрещиваются в собранной ревущей паре, а верхняя поверхность паза выполнена наклонно, причём угол между осями пазов и перпендикуляром к радиусу диска является острым. В диссертации приведён анализ условий измельчения мясо-костного сырья и обоснован угол наклона аубьев нока отого ревущего устройства.

В диссертации подробно проанализирован рабочий процесс шестерёнчатого насоса-пастоприготовителя, приведены модели его функционирования в реальных условиях эксплуатации,обоснованы конструктивные и геометрические параметру основных рабочих органов.

Теоретическую подачу наооса-пастоприготовителя предлагается определять по формуле

Ог=2Л- )> (21)

где В - шрина шестерни, щ П - частота вращения шестерён, с"*; р ~ плотность кормовой смеси, кг/м3; /?е - радиус окружности головок зубьев шестерён, м; Т - радиус начальной окружности шестерён, м; ~Ь0- основной шаг шестерён; К- 4 -- 6£- 3£г - коэффициент, зависящий от условий зацепления;

6 - коэффициент перекрытия.

Мощность А/г, потребная для преодоления сопротивления вращения шестерён насоса-пастоприготовителя при транспортировании коршвой смеси, можно определить из выражения

rta Mz - суммарный крутящий момент, Н . м; и- ^ - к.п.л. тепле кля и опорных устройств.

Суммарный крутящий дамонт складывается из трёх состав- -' лявщих

Ms = . (23)

где А/,- момент, создаваемый оилами давления; и моменты сил внутреннего трения, возникавшие при олвиго слс?в кормовой смеси соответственно в радиальном и торцевых зазорах.

В наооое-пзотопргготорятэле.изыольчвнаа коо*нн* ч«от!"тг кормовой owect» происходит в результате ударного действия ре-яутдей кромки зуба шестерни на эти частицы. На значение потребной мощности основное влияние оказывает количество L костных частиц кормовой смеси, попавших в плоскость резания с площадью разреза dFc в единицу времени eft

где О, - удельное давление, Н/н; j'- дазфТишея? скользящего резания; С- угол скольжения. равны*. утгу наклона зубьев шестерён, град.

В диссертации приведён также анализ влияния перфорированных вкладишей на процесс доизмельчения koothvt частиц, который рассматривался как процесс чистого "разложения". Рассмотрена кинетика процесса, получены основные зависимости, увязывающие качество измельчения костных частиц о конструктивными и геометрическими, параметрами кшади&ей.

В третьем раздала приведены методика и результаты ¡экспериментального исследования технологических процессов и технических средств переработки шсо-костннх кортов.

Розультаты экспериментального исследования ПТЛ переработки костных субпродуктов в цехе зверосовхоза "Пушкинский" Московской обл. позволили обосновать технологический допуск на подачу воды при измельчегап! корг.п. Для этого был использован статистический метод исследования с накоплением негодного материала в ходе проведения активного эксперимента. На пяти уровнях подачи.воды (50, 100. 150, 200 и 250 л/ч) определяли показатели технологического качества корма - ГОЮ и средний размер костных частиц. Установлен оптимальный диапазон подачи воды (70...140 л/ч) при номинальной производи-

талАноси! участка и&мельчения, который принят в качестве поля технологического допуска на-работу 1Ш (рис.5).

■ Рис.5. Зависимость 1ШС и температуры коршуна выходе из пастоприготовителя от подачи воды

Анализ динамики процесса замораживания 'мясо-костного $арыа показал, что снижение подачи воды ведёт к уменьшению времени замораживания., однако это снижение ограничено .исходными требованиями по температуре при измельчении корма .Увеличение подачи, .вода онижает время охлаждения корма до 273 К ввиду более низкой его к&чаяьноЯ температуры, но увеличивает время кристаллизации воды при температуре 271...272 К. С учётом принятого технологического допуска на- подачу- воды • рабочий диапазон на время замораживания корма до 261 К находится й пределах 3,8...4,3 ч. .

•С использованием линейного программирования рассчитан на ЭВМ оптимальный состав оборудования для каздого типоразмера цеха переработки костных субпродуктов. В качестве критерия оптимизации - целевой функций принят минимум приведённых затрат, а в качестве ограничений: неотрицательность переменных, выполнение всего объёма работ на каздой операции в требуемые сроки, ограничения го трудовым ресурсам, требо-вгшие целочисленности решения. - ,

Анализ ряда работ ю изучению прочностных характеристик

мсти показал, что полученные напряжения растяжения и сжатия не совсем точно отражают процесс её резания. Несоответствие Iлэ:-.!лу условиями определения прочностных свойств и реальннми условиями, возникающими в процессе резания, затрудняет использование получещнх сведений при исследовании закономерностей процесса. Для исследования процесса измельчения кости необходимо знание такоП физической величины гак касательное напряжение среза. .

Для. определения касательных напряжений среза было изготовлено специальной устройство, позволяющее испытывать целуй кость, без нарушения её структуры. В результате испытаний получены зависимости усилий резания и касательных напряжений среза от вида кости (табл.1).

Таблица I. Результаты исследования прочностных характеристик

кости

Взд кости Максимальное разрушающее усилие, кН Напряжение Коэффициент соотношения прочности

.лезвие пуансон лезвие пуансон лезвие пуансон

Лопатка 16,84 22,20 16,94 17,83 0,87 0,82

Берцовая 16,67 37,50 23,74 27,28 1,22 1,25

Лодыжка 18,20 36,00 21,02 24,44 1,08 1,12

Позвонок 7,40 13,86 5,43 5,68 0,28 0,26

Ребро 7,94 12,47 19,46 21,83 1,00 1,00

Полученные коэффициент» соотношения прочности дают наглядное представление о прочностных характеристиках кости различных видов. Расчётная величина касательного напряжения среза составляет 27,28 МПа.

Проведён эксперимент пр исследованию процесса измельчения говяжьей кости пуансоном, резцом и лезвием с целью определения зависимости удельной работы резания от скорости резания и геометрических характеристик нояей. Наиболее близко описывает зависимость = ^(Т/рез) уравнение вида

Ау9~Ао+ёо£пЦ>еЬ . (25)

где Аа - значение удельной работы резания приI гл/с; б - коэффициент,зависящий от геометрических характеристик нока ( при I ц/с и при (^гз > I I Vе) •

Анализ полученных данных показал, что удельная работа резания заметно снижается при увеличении скорости резания: для пуансона - до 15 м/о; для резца - до 10,23 и/с; для лезвия - до 9,52 м/с. Для лезвия минимальная удельная работа реаания обеспечивается ножом с углом заточки 30°, для резца -ножом о зубчатой формой режущей кромки и углом заточки 45°. Розаяиа пуансоном отличается высокими энергозатратами.

Для оптимизация процесса резания резцом и лезвием был реализован трёхфакторяый эксперимент, в результате которого установлено:, минимальная удельная работа резания резцом.рав-ная 0,982 кДж/г.£, достигается при следугацих значениях факторов: окорость резания - 31 м/с; угол установки ножа - 48°; зазор в режущей паре - I мм; для лезвия АуД = 1,3 кДн/м2 достигается при скорости резания 33,1 м/с, утло скольжения - 4° и эазоре в реяущей паре 0,132 мм.

По результатам исследования рабочего процесса комбинированного измельчителя И-76 в реальных условиях эксплуатации (по методу идентификации) и обработки полученной информации па ЭВМ определены числовые характеристики процессов (табл.2).

Таблица 2. Числовые характеристики процессов

Выходные npoiE :сн Оценки Выходные процессы Оценки

м е ¡>.% м в Р.%

Из ,шн-1 370,0 15,5 1,6 91,4 4,4 4,8

0 ,кг/о 2,36 0,73 30,9 Ом, кг/с 2,30 0,69 29,4

т, К 265 3,0 42,0 А/,кВт 74,0 25,0 34,0

¿ ,м .1сг2 45,2 4,3 9,4 dcp,M• ю*8 73,0 4,5 6,0

Р ,кПа 487,0 139,0 29,0

Приведённые данные свидетельствуют о значительных колебаниях подачи и температуры измельчаемого мясо-костного снрья и оущественнох] влиянии их на энергетику процесса.

Выполненный корреляционно-спектральный анализ позволил установить, что основной спектр дисперсий рассматриваемых процеооов заключён в интервале 0...0,06 мин. Анализ канала связи fld(i)- fln (ijпоказал, что коэффициент вариации частоты вращения шнека мясорубки "дпц— 4,8/о в три раза выше, чем 20 . '

дробилки 1,6"?. Время корреляции для частоты ьра-

ьрнменин дробилки колеблется в пределах 13.. .18 мин., а для частоты ьрааения мясорубки - 10..ЛЬ мин., что говорит о зыякщшксш работ мясорубки. Следовательно, связующее звено между дробилкой и мясорубкой - редуктор является слабым чррном необходимо искан, пути снижения нагрузки на рабо-органи мясорубки.

Для оценки взаимодействия подачи и температуры сырья нп кыходн'.-е показатели ^ао'оч«* мамельчитезгя подучены матвма-тичеокно модели ыориго порядка в Еиде полиномов:

Ом--О,тцт0 +01085Т-01060г+0103>Т-0,02$Т{гъ)

Определи!^- так*е амплитудно-частотные характеристики днншики рабочего процесса измельчителя И-76.

Усганг.&лено, чго зависимость температуры сырья от времени дефростации описывается уравнением: 7~= Изменение температуры внутри разреза говяжьей головы после 10 ч дефростации описывается уравнением 7 = 0,72 ,где - глубина слоя (сечения головы), м. С применением методики планирования эксперимента определены оптимальные значения подачи сырья С/ - 9,4 т/ч и времени дефростации 2^= 13 ч, обеспечивающие минимум удельной энергоёмкости процесса измельчения. Для снижения динамических нагрузок на рабочие органы измельчителя необходимо дефростировать мясо-костное сырьё до 7 = 270 К. Разработана рабочая номограмма для управления технологическим процессом измельчителя И-76, с помощью кото-роя млжно определять подачи сь'рья на измельчение в зависимости от продолжительности его дефростации.

С использованием методики планирования многофакторного эксперимента определены оптимальные значения факторов (скорость резания 28,16 м/с, угол заточки ножа - 47°, зазор в реяотпей паре - 5,12 мм, вылет ножа - 5,74. мм), обеспечивавших минимальную энергоёмкость процесса измельчения костных- кормов роторным измельчителем.

Бри исследовании рабочего процесса измельчителя с питаю-

шим шнеком в качестве промежуточной установили решётку с "каплевидными" отверстиями, а в качестве выходной - с дополнительными фрезерованными пазами. Минимальная удельная энергоёмкость процесса измельчения обеспечивается: для ре- • шётки с каплевидными отверстиями - при коэффициенте формы отверстий Vх = 0,25 и частоте вращения /7 = 1,85 с"^; для решётки с пазами - при частоте вращения ножей = 2,36 числе лопастей ножа Л - 3 и угле наклона пазов оС = Зо°. Применение решётки с фрезерованными пазами позволяет улучшить качество измельчения без снижения производительности измельчителя. Установлено, что более рационально фрезеровать пазн на глубину $ = 0,14а, где а - толшина решётки.

Программа исследований рабочего процесса шестерёнчатого насоса-пастоприготовителя состояла из нескольких этапов и включала активные и пассивные методы проведения эксперимента.

В результате идентификации рабочего процесса насоса-пастоприготовителя по программе пассивного эксперимента определены числовые характеристики процессов и получены математические модели, представленные частными линейными уравнениями по основным каналам связи. Полученные данные показали, что условия работы насоса-пастоприготовителя характеризуются значительными колебаниями входных процессов кормовой смеси, которые обусловлены как изменениями состава кормовых рационов, так и отклонениями в.технологии приготовления кормов.

Коэффициенты .вариации ЛНС кормовой смеси &с('¿/н рлажнос-ти (£] изменяются в пределах * 12,2.. .16,6$ и Дд>с = 10,2...14,7% и во многом определяются длительностью смешивания кормов в смесителе. Для энергетических параметров процесса доизмельчения и транспортировки кормовой смеси характерны сравнительно меньшие колебания. Коэффициенты вариации потребной мощности давления нагнетания /^составляют ^ = Ь,6...10,2% и Ур = II,5...13,4%.

Корреляционно-спектральный анализ показал, что все корреляционные функции протекают сравнительно однородно, а время корреляции находится в пределах 2...6 мин. Основной спектр дисперсии исследуемых процессов заключён в интервале 0... ...0,8 у энергетических процессов более узкий спектр -0..,0,6 с-1. Узкий спектр частот энергетических процессов 22. "

объясняется динамическими свойствами шестерён.

Определена также; степень влияния входных воздействий на выходные показатели работы насоса-пастонриготовителя в их взаимосвязи в виде математических моделей второго порядка :

Л/--Ч2, /с '0/6 9с-орп^^гю'Ы-о^оЛ^•£;(?. 9)

^^-О^с-О^ОсЩНО^с-О^Ю'^^оЛ^с &с] (30)

(31)

Наиболее высока связь входных воздействий с пропускной способностью 6? ( IV = 0,896).

В лабораторном эксперименте оценивали влияние формы зубьев шестерён (эвольвентны! и прямоугольный профиль).количества зубьев и частоты вращения шестерён на транепортирунцую способность насоса-пастоприготовителя. Шестерни с эвольвент-

профилем зуба оказались более эффективными на дальность транспортирования кормовой смеси, а процесс транспортирования списывается линейным уравнением вида:р - О + В ♦/? , где О и В - эмпирические коэффициенты, зависящие от количества зубьев; Ц - частота вращения шестерён.

Актирный эксперимент по оптимизации конструктивно-технологических параметров насоса-пастоприготовителя провели б производственных условиях. Получена математическая модель второго порядка, при решении которой на ЭВМ определены оптимальные значения факторов, обеспечивающих минимум уделыюЧ энергоёмкости процесса доизмельчения костных частиц: количество зубьев шестерён г? = II; зазор между режущей кромкой зубьев шестерён и противорежущим элементом 6 = I мм.

Для обоснования режимов работы насоса-пастоприготовителя (с учётом его загрузки) установлена взаимосвязь между давлением нагнетания и потребной мощности (рис.б).

В диссертации представлены также результаты сравнительных испытаний в производственных условиях измельчителей мясокостных кормов различных типов и марок. Для сравнения измельчителей был применён обобщённый критерий, предложенный В.Р. Алёшкиным и В.А.Сысуевым. Изменение функции эффективности оценивалось с помощью линейных уравнений множественной рег-

23

рессии, которые получены после обработки результатов производственных испытаний на ЭВМ. Установлено, что минимальное значение обобщённого критерия обеспечивает дисковый измельчитель ИК-2, имеющий рабочий орган типа резец.

'л/Г

кв(17 26

20 15 Ю 5

и № 200 300 400

Рис.6. Зависимость потребной мощности насоса-пасто-нриготовктеля от давления нагнетания и количества зубьев шестерён: I - Z = 10; 2 - Z - II; 3 - 2 = 12

Для сравнительной оценки пастоприготовителей (гомогенизатор) предлагается критерий определяемый по формуле

K=Af&„/(Q*ÍCré), {32)

где /V- потребная мощность, кВт; Q - производительность, т/ч; А - степень измельчения; общая масса пробы корма при ситовом анализе, г; Z&¿ - суммарная масса фракций с размером частиц от 0 до 5 мм, т.е. частиц заданного размера,соответствующего зоотребованиям.

Предлагаемый критерий объединяет оценки энергоёмкости пастоприготовителя и качества измельчённого корма. Минимальное значение К свидетельствует о более высокой эффективности сравниваемых пастоприготовителей. В результате испытаний 24 -

ус.аноьлено, что минимальное значение критерия обеспечивает шеслепёнчатн! насоо-пестоприготоьитеиь 1111-1 с модулем зубьев шестерён 10 мм.

Ь четьёутсм разделе приведён анализ безотказности комбинированных измельчителей И-76 и насосов-пастопригото-тителей IИТ—Т в условилх рядовой эксплуатации. Сбор информации о показателях безотказности проводили по плану наблюдений «А/ЯТ«. Собранный статистический материал позволил опредсл!гь количественные значения эксплуатационных показателей бсзиткаэности и выявить основные причины отказов указанных ма1..т.н.

В результате проведённых исследований установлено,что поток отказов и восстановлений при работе комбинированных измельчителей подчиняется закону Вейбулла. Средняя наработка на отказ составляет - 294 ч, среднее время восстановления - 16 ч. Самым слабым звеном измельчителя является природ мясорубки-редуктор, на который приходится всех отказов. Это связано с тем, что две ступени измельчителя -дробилка и мясорубка не согласованы па пропускной способности. К основным причинам отказов измельчителей И-76 следует отнести также: попадание в дробилку посторонних предметов, забивание отверстий решёток мясорубки костными частицами, наматывание мясных волокон на вращавшиеся рабочие органы.

Выявлено, что поток отказов и восстановлений при работе насосое-пастоприготовителей НП-1 подчиняется экспоненциальному, закону распределения. Средняя наработка на отказ составила 43 ч, а среднее время восстановления - 2,3 ч.Наибольшее количество отказов приходится на сальниковый уплотнитель (около Ь2%) и подшипниковый узел - 26$. Причины отказов дифференцируются следующим образом: конструкционные -1Ь%, технологические - ЗВ* и эксплуатационные - 47%.

В пятом разделе приведены результаты производственной . проверки предложенных технологических процессов и технических средств переработки мясо-костных кормов, их реализации и оценки экономической эффективности.

Производственные испытания ПТЛ переработки костных субпродуктов проведены в цехах зверосовхозов "Пушкинский" и "Родники" Московской обл. и МПО "Ладушкинское" Калкнинград-

25

ской обл., построенных с учётом предложенных в диссертации .рекомендаций. Рационализация процесса измельчения сырья и замораживания фарша в цехе зверосовхоза "Пушкинский" позволила Сбез существенных капитальных вложений) повысить производительность линии с 3,6 до 6,0 т/сутки.

Для повышения надёжности и эффективности работы ПТЛ переработки мясо-костных кормов разработана номограмма для определения оптимальной вместимости накопительного бункера между дробилкой и мясорубкой. При резервировании измельчителей рекомендуется параллельно устанавливать разные измельчители (И-76 и ИК-2), что позволяет использовать их дифференцированно в зависимости от поступающего мясо-костного сырья.

Производственные испытания модернизированного измельчителя И-76, ротор (первая ступень измельчения) которого был оборудован ножами с зубчатой формой режущей кромки,показали, что удельная энергоёмкость процесса в сравнении с серийными ножами снизилась с 0,156 до 0,119 кВт.ч/т.ед.ст.изм. при уменьшении среднего размера частиц с 7,28 до 5,94 мм.

Использование на второй ступени измельчения у И-76 предлагаемых решёток (промежуточной с каплевидными отверстиями и выходной с фрезерованными пазами) позволило по сравнению с серийными решётками уменьшить средний размер частиц на 17%, и снизить потребную мощность на Ь,Ь%. Средняя наработка из' мельчителей на отказ возросла на 2Ь%, а простои измельчителей из-за технологических отказов снизились на 6,7$. Проведённый в зверосовхозе "Пионер" Ленинградской обл. научно-хозяйственный опыт на норках показал, что потери кости при использовании предлагаемых решёток уменьшились на 8$.

Производственные испытания модернизированного дискового измельчителя ИК-2М, оборудованного ножами зубчатой формы,показали, что в сравнении с серийным ИК-2 производительность повысилась на 60$. Средний размер частиц уменьшился с 11,35 до 8,2 мм, т.е. на 27,8$.

Производственные испытания модернизированного насоса-пастоприготовителя НП-1, оборудованного новыми рабочими органами (косозубыми шестернями и рифлёными вкладышами),показали, что в сравнении с серийными рабочими органами средний размер частиц уменьшился на 425? и составил 4,2 мм, а удельная энергоёмкость процесса снизилась с 0,68 до 0,448 кВт.ч/т.ед.ст. 26- йзм,

или на 34,1%. При атом оптимальными параметрами предлагаемых рабочих органов являются: угол наклона зубьев шестерён й1-'; ширина противорежуших канавок вкладышей б мм, шаг -Эмм.

Предложенные в диссертации технологические решения и технические средства переработки мясо-костных кормов вошли 1; систему машин для зрероводства на 1991-2000 г,г. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследований б производство (б иенах 19Я9 г.) составляет около 1Ь млн.руб., в том числе 1,45 млн.руб. приходится на доле-РЛе участие аБТора.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРВДЛОШШ

I. В условиях дефицита кормовой базы звероводства переработку костных субпродуктов целесообразно осуществлять в специализированных цехах с набором оборудования, обеспечивающим приготовление мясо-костного фарша в соответствий с эоо-требованиями. Предложенный методологический подход позволяет комплексно оценить производственную деятельность звероводческих хозяйств с помощью показателей энергоёмкости производства продукции звероводства и определить основные пути ресурсосбережения при переработке мясо-костных кормоп.

Анализ энергопотребления в кормоцехах звероферм дал лоз-мощность выделить операцию измельчения мясо-костных кормов как наиболее энергоёмкую и наметить её в качестге основного объекта исследования для реализации поставленной цели работы.

2, Использование основных положений системного подхода позволило: рассмотреть во взаимосвязи все операции переработки мясо-костных кормов; предложить и исследовать новые или модернизировать существующие рабочие органы измельчителе!!; обосновать перспективный тилоразмерный ряд цехов по переработке костных субпродуктов на 6,25; 12,5; 18,75 и 25 т/сутки; обосновать рациональные режимы работы ПТЛ переработки мясокостных кормов, их структуру и состав.

Для обеспечения технологического допуска на работу ПТЛ переработки костных субпродуктов необходимо выдергивать следующие режимы ее работы: подача воды - 70...140 л/ч; температура замораживания фарше - 261 К; время замораживания - 3,13... 4,3 ч.

3. Наиболее рациональным видом измельчения сырой кости -является резание резцом. Предложенные аналитические выражения позволили установить зависимости основных показателей работы измельчителей от конструктивных параметров нокей .Установлено, что с увеличением скорости резания в диапазоне от I до 35 м/с удельная работа резания суиественно снижается. Для трех типов рабочих органов (резца, лезвия и пуансона) получены уравнения, описывающие этот процесс.

Использование ножей с зубчатой ре»ущей кромкой и двойным углом заточки обеспечивает повышение эффективности рабо- . ты роторных и дисковых измельчителей.

4. Результаты идентификации рабочего процесса комбинированного измельчителя типа И-76 показали, что он работает в резко изменяющихся режимах, зависящих от температурного состояния измельчаемого мясо-костного сырья. Оценки взаимных корреляционных функций свидетельствует о наличии тесной связи между входными (частота вращения дробилки, подача сырья и его температура) и выходными (производительность, энергоёмкость) процессами измельчителя..

Для снижения динамических нагрузок на рабочие органы измельчителя необходимо дефростировать мясо-костное сырьё до температуры 270 К. Оптимальная продолжительность дефрос-тации - 13 ч, а рекомендуемая подача сырья на измельчение (говяжьи головы) - 9,4 т/ч.

5. Анализ работы роторного измельчителя показал, что для улучшения условий захвата кусков сырья и стружкообразова-ния целесообразно: направляющую поверхность кожуха выполнять ребристой; уменьшить ширину ножей и увеличить их количество. Минимальная потребная мощность на измельчении костных кормов достигается при сочетании факторов: скорость резания -28,56 м/с; угол заточки ножа - 47°; зазор в режущей паре -5,12 мм; вылет ножа - 5,74 мм.

6. Пропускную способность противорежущих решёток у измельчителей с питающим шнеком можно повысить за счёт применения каплевидных отверстий, т.е. изменения формы отверстий. Оптимальное значение коэффициента формы отверстий составляет

У= 0,25 при частоте вращения ножей 1,85 с~1.

Повышение реяцтдей способности рекёток за счёт выполнения фрезерованных пазов на рабочей поверхности позволяет улучшить 28

ььчег'ич! измельчен,!)! рпрмл) без снижения производительности измельчителя, В этом случае минимальная удельная энергоёмкость процесса достигается при частоте вращения ножей И -2,36 с-1, числе лопастей ножа ? = 3 и угле наклона пазов

сС = зб°.

7. Идентификация рабочего процесса шестерёнчатого насо-са-пастоприготовителя позволила оценить степень влияния.входных воздействий (влажность, ПНС, температура и размеры час-чип кормовой смеси) на выходные показатели - пропускную способность, энергоёмкость процесса,степень измельчения и давление нагнетания . Установлено, что пропускная способность насоса-пастоприготовителя зависит от количества и формы про^ филя зубьев, а также частоты вращения шестерён. Результаты активного эксперимента в производственных условиях показали, что минимальная удельная энергоёмкость процесса достигается при количестве зубьев шестерён, равном II, и зазоре в режушей ларе I мм.

Применение предлагаемых рабочих органов (косозубых шестерён вместо прямозубых, рифлёных вкладышей вместо гладких) поймает эффективность доизмельчения костных частиц,содержаться б кормовой смеси. Оптимальными являются: угол наклона зубьев шестерён 8°; ширина противоречиях канавок вкладышей 6 мм, шаг - 9 мм.

8. Поток отказов и восстановлений при работе комбинированных измельчителей И-76 подчиняется закону Вейбулла.Средняя наработка на отказ составляет 294 ч, среднее время вос-станоьления - 16 ч. Самым слабым эвеном является привод мясорубки - редуктор,- на который приходится 635? всех отказов. Основными причинами возникновения отказов являются: попадание

в дробилку посторонних предметов, забивание отверстий решёток мясорубки костными частицами, наматывание мясных волокон на вращающиеся рабочие органы.

9. Поток отказов и ..восстановлений при работе насосов-ластоприготовителей НП-1 подчиняется экспоненциальному закону распределения. Средняя наработка на отказ составляет 43 ч, среднее время восстановления - 2,3 ч. Наибольшее количество отказов приходится на сальниковый уплотнитель (около Ь2%) и подшипниковый узел - 26%. Причины отказов дифференцируются следующим образом: конструкционные - 1&£, технологические -38$ и эксплуатационные - 47$. 29

10. Предложенные в диссертации технологические решения и технические средства переработки мясо-костных кормов вошли в систему машин для звероводства-на 1991-2000 г.г. и представлены в завершённом виде, пригодном для широкого внедрения в производство. Они позволяют заложить основы ресурсосберегающей технологии производства продукции зЕероводст-ва, обеспечивают снижение энергоёмкости процесса измельчения мясо-костных кормов на 30...40% и их потерь на 10...12%.

Разработанные с участием автора цехи по переработке костных субпродуктов работают в трёх зверосовхозах России. Многие кормоприготовительные машины, при создании которых использованы результаты проведённых исследований, поставлены на серийное производство.

' Экономический эффект от внедрения результатов исследований в производство (в ценах 1989 г.) составляет около 15 млн.руб., в том числе 1,45 млн.руб. на долевое участие автора.

Содержание диссертации отражено в 85 опубликованных работах. Основными из них являются следующие:

1. Вагин Б.И..Прокофьев Г.И.,Барсов H.A.»Технологическое оборудование звероводческих и кролиководческих ферм.-Мл Роесельхозиздат, 1984.-191с.

'2. Барсов H.A., Машины и оборудование, применяемые на зверофермах.-Л.:Агропромиздат, 1986.-239с.

3. Вагин Б.И,,Барсов H.A. Комплексная механизация в звероводстве.-JI. ¡Лениздат, 1989.-110с.

4. Вагин В.И..Барсов H.A. К обоснованию оптимального состава технологического оборудования кормоцехов звероферм// Каучн. тр. ЛСХИ. -1977. -Т.336.-С .28-31.

5. Барсов H.A. К обоснованию необходимости промежуточных ёмкостей в поточных линиях кормоцехов звероферм//Научн. тр.ЛСХИ.-1978.-Т.362.-С.18-22.

6. Вагин Б.И.,Барсов H.A. Экспериментальное определение удельной работы резания мясо-рыбных кормов//Научн.тр.ЛСХИ.-1978Т.362.-С.22-25.

7. Комплекс кормоприготовительных машин/ Г.И.Прокофьев, Ю.В.Павлов, Б.И.Вагин, Н.А.Барсов/Дролиководство и звероводство. -1978.-tf З.-С .15. '

30, •

8. Ьагин Б.И., Мнлинов Г.И.,Барсов H.A. Моделирование fcitiovi.1 поточных. линии, кормоцехов на зверофермах// Вопросы ■leopnii машин и механизации сельскохозяйственного производ-efta Северо-Запада РСФСР.-Петрозаводск, 1979.-С.18-22.

9. Барсов H.A. Обоснование параметров рабочих органов диогового измельчителя мясо-рыбных кормое//Научн.тр.ЛСХИ.-1980.-Т.ЗУi.-С.99-101.

Ю. Смольников П.Н..Трутнеь U.A..Барсов H.A. Об использовании кормораздатчиков// Кролиководство и звероводство.-19Ш.-.V- 4.-С.16.

11. Как улучшить работу линии СЖК-ЮО/ Б.И.Вагин,H.A.Барсов, В.В.Гордеев, Г.И.Малинов// Кролиководство и звероводство. -1980.-К L>.-C.2b-27.

12. Вагин Б.И..Барсов.H.A..Смольников П.Н, Технология производства сухих кормов и жира// Кролиководство и звероводство. -1981.-}? I.-С.12-13.

13. Вагин Б.И.,Барсов Н.А.Д'рутнев М.А. Грамм килограмм бережёт// Кролиководство и звероводство.-1901.2.-С.15-16,

14. Барсов H.A. Оптимизация оборудования поточных линий кормоцехов// Мех. и ьлектр. сел. хоз-ва.-1981 ,-)f 10.-С.37-40.

li>. Барсов H.A. Разработка и применение критерия оптимизации гомогенизаторов мясо-рыбных кормов //Научн.тр.ЛСХ'Л.»-IS8I.-Т.417.-С .42-46.

16. Малинов Г.И.,Барсов H.A. Статистические характеристики измельчителей кормов в поточных линиях кормоцехов звероферм //'Механизация сельскохозяйственного производства Северо-Запада РС1СР.-Петрозаводск,-1982.-С.47-ЬЗ.

17. Вагин Б.И.,Барсов H.A. Обоснование методики проектирования кормоцехов для звероферм// Механизация сельскохозяйственного производства Северо-Запада РСФСР.-Петрозаводск,1982.-С.74-79.

18. Вагин Б.И.,Барсов H.A. Пути повышения производительности поточных линий кормоцехов в зверосовхозах //Совершенствование технологии и средств механизации приготовления кормов.-Л., 1962.-С.74-77.

19. Вагин Б.И.,Барсов H.A.,Козлов В.Г. Методика инженерного расчёта дискового измельчителя мясо-рыбных кормов// Эксплуатация технологического оборудования для приготовления кормов на фермах.-Л., 1983.-С.60-62.

20. Барсов H.A. Охрана окруяающей среди от загрязнения на звероводческих формах //Проблемы охраны природы в Нечернозёмной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства: Тез.докл.научн.конф. 24-26 ноября IG83 г.-Брянок, 1983.-С.73-74.

21. Барсов H.A..Козлов в.Г. Вероятностно-статлстичесшй анализ работы дискового измельчителя мясо-рыбшгх кормов // Совершенствование технологии и средств механизации коргюпроизводства на фермах к комплексах.-!., 1904.-С.38-40.

22. Барсов H.A..Прокофьев Г.И. Результаты испытаний настоприготовдтеля костных кормов // Повышение эффективности использования машин и оборудования на фермах и жжплексах.-Л., I98S.-C.3G-3S.

23. Вагин Б.И.,Барсов H.A. .Демидов С.Г»*. Совершенствуя зашрозку кормов // Кролиководство"и звероводство.-1990.-JJ 4.-C.I0-II.

24. Акмалход-аев И.И.,Барсов П.А.,Вагин БЛ1. Повышаем надёжность насосов-пастолриготовителей// Кролиководство и звероводство.-I9SI.-i> I.-C.9.

25. Вагин Б.И.,Барсов H.A..Свиридов В.П. Измельчители мясо-костных кормов // Кролиководство и звероводство.-1991,-Гв З.-С.И.

26. Барсов H.A. Силовой анализ работы нояа в редущем

' аппарате пастоприготовителя// Совершенствование рабочих органов машин и повышение эффективности их технологических процессов в растениеводстве и животноводстве.-Л., I99I.-C.49-5I.

27. Барсов H.A., Свиридов В.И. Экспериментальное определение касательшгх напряжений среза костных кормов// Совершенствование рабочих органов машн и повииекие эффективности их технологических процессов в растениеводстве и животноводстве. -Л., I991,-С.82-85.

28. Барсов H.A., Акмалходдаев И.И. Подбор электродвигателя для 1Ш-1 //Кролиководство л звероводство.-I95I.-J" 6,-C.I3.

29. Барсов H.A., Косарев A.B. Пастоприготоштель // Кролиководство и звероводство.-1992.-•!■> 4.-0.0.

30. A.c. I2S283I СССР, ЫКИ В02 С IC/30. Решотка к измельчителю КЯС0-К0СТН01Р сырья/ Б.И.Вагин, Н.А.1:арсов,Л.С. Ешгчин, С.М. Демидов (СССР).-2с.:пл.

32

Gl. A.c. I3f)f>293 СССР, ИИ В02 С 18/30. Решётка к из-ыу'Ь'П'толи |."Ясэ-1-пстиого сырья/ Б.И.Вагин, H.A.Барсов,Я.С. .'¿иьчин, С.Ы.Деьвдов (СССР).-2с.: ил.

32. A.c. 1496823 СССР, Ш 302 С 18/06. Устройство дли кзг^льчешя тлясоихюдуктов / Б.И.Загин, Н.А.Гарсов,С. 1,1.Демидов, n.C.iF.diivjifi (СССР).- Ос.: ил.

33. A.c. 1604465 СССР, №1 В02 С 7/1£. Устройство для транспортировки и измельчения кормов / Б.И.Вагин,Н.А.Барсов,

JI.C.Seiplih (СССР).- 2с.:" wi.

34. A.c. 1CIC437 СССР, Ж1 В02 С 7/11. Устройство ддя транспортировки и измельчения кормов / Б.И.Вагин,II.А.Барсов, И.И.Акмалходдаев (СССР).- Зс.: пл.

35. A.c. 1042071 СССР, 1Ш ГОЧ С 2/04. Шестерёнчатый насос / Н.А.Барсов, Ил.И.Акмалходнаев, ГЛ.А.Селиванова,Ян.И. Акглалходааев (СССР).- 2с.: ил.

36. A.c. 1674959 СССР, ШШ В02 С 7/1I. Устройство для транспортировки и измельчения кормов / И.И'.Акмадходлавв, С.II.Филиппов, К.А.Барсов и др. (СССР).- Зс.: ил.

37. A.c. 1680309 СССР, МКК ВОЗ С 7/1I. Устройство для •ipa!i0ii0pTi'.p0Bi::i и измельчения корпов / Н.А.Барсов,И,И.Акмал~ ходл'.аев, ¡.I.A.Селиванова и др. (СССР).- Зс.: ил.

38. A.c. 1683649 СССР, VM ВОЗ С 18/06. Устройство для измельчения мясо-костного сырья / Б.Н.Вагин, Н.А.Барсов,

В.И.Свиридов, И.И.Акмалходяаев (СССР).- Зс.: ил.

39. A.c. I7I9071 СССР, f.IKIi В02 С 16/18, Нож к устройству для измельчения мясопродуктов / E.H.Вагин, H.A.Барсов,

В.И.Свиридов, В.А.Матюхин (СССР).- 2с.: ил.

40. A.c. 1734823 СССР, МКИ В02 С 7/11. Устройство для транспортировки и измельчения кормов / Б.И.Вагин,II.А.Барсов, И.И.Акмалходяаев, В.Г.Козлов (СССР).- Зс.: ил.

41. A.c. 1736604 СССР, МКИ В02 О 7/II. Устройство для транспортировки и измельчения кордов / И.И.Амлалходааев, H.A.Барсов, С.II.Филиппов, И.В.Павлов (СССР).- Зс.: гл.

42. Пололжтельное решение ВШШГНЭ от 21.06.91 г. по заявке Ji- 4846405/33, MKII ВС2 С 18/06. Режущее устройство к дисковому измельчителю мясо-костного сырья / Б.И.Вагин,H.A. Барсов, В.И.Свиридов, Б.А.Штюхин (СССР).- 2о.

43. Положительное решение ИШТПЗ от 19.07.91 г. по заявке № 4845442/33, ЩИ А22 С I7/Ö0. Устройство для измельче-

S3

шя f,-лсо-костного сырья /Я.С.Жинчин, Б.И.Вагин, Н.А.Барсов, ■А.А.Андреев (СССР).- 2о.

44. Положительное решение БНИКГПЭ от 27.09.91 г. по заявке Ji 4788566/IS, МКИ A0I F 29/00. Устройство для транспортировки и измельчения кормов /Б.И.Вагин, Н.Л.Барсов, И.И.Аюлалходжаев, З.А.Асимова (СССР).- 2о.

45. Положительное решение БНИНГНЭ от 30.10.91 г. по заявке К 4892233/33, МКИ В02 С 18/06. Устройство .для измельчения мясо-коотного сырья / Б.И.Ваглн, H.A.Барсов,В.И.Свиридов. М.Д.Номаконов (СССР).- 2с.

46. Положительное решение ВНИИГПЭ от 4.0I.S2 г. по заявке Je 4936478/33, МКИ В02 С 18/06. Нож к измельчителю корг.юв / Н.А.Барсов, В.И.Свиридов (СССР).- 2с.

47. Положительное решение ВНИИГПЭ от 24.03.22 г. по заявке й 5019008/33, ЛЖИ В02 С 18/06. Измельчитель г/ясо-кост-ных кормов / H.A.Барсов, Б.И.Вагин, В.А.Соляник (СССР).- 2с.