автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса измельчения и обоснование конструктивно-режимных параметров молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы

л

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОЛОТКОВОЙ ДРОБИЛКИ С РЕШЕТОМ СПИРАЛЕВИДНОЙ ФОРМЫ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2004

Работа выполнена на кафедре механизации технологических процессов в АПК Орловского государственного аграрного университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Сундеев Александр Арсентьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Валуйский Владимир Яковлевич,

кандидат технических наук, доцент Чечин Александр Иванович

Ведущая организация: Всероссийский Научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности.

Защита диссертации состоится «1» июля 2004г. в '7 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.04 в Воронежском государственном аграрном университете им. К.Д. Глинки по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина,!.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВГАУ им. К.Д. Глинки

Автореферат разослан абй&Лгшу.

Учёный секретарь диссертаци- Л

онного совета, кандидат техни- Г\VI ческих наук, доцент

Шатохин И.В.

2006-4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В технологии приготовления кормов основными машинами для дробления зерна являются измельчители ударного действия - молотковые дробилки. Они перерабатывают до 70% сырья, вводимого в состав комбикормов, что обусловлено рядом их преимуществ: простота устройства, высокая надёжность в работе, компактность установки, динамичность рабочих режимов, высокие скорости рабочих органов и возможность непосредственного соединения вала машины с электродвигателем.

Но наряду с этим молотковым дробилкам свойственны существенные недостатки: высокая энергоёмкость процесса, неравномерность гранулометрического состава получаемого продукта с повышенным содержанием пылевидных частиц, интенсивный износ рабочих органов.

Внесение в конструкцию молотковых дробилок различного типа изменений, направленных на получение качественного готового продукта и снижение энергоёмкости процесса, а так же выявление рациональных режимов работы является одним из мероприятий по увеличению производительности труда и снижению себестоимости получаемой продукции в животноводстве.

Работа выполнена согласно тематике НИР Орловского государственного аграрного университета: "Разработка научно-обоснованных систем и энергосберегающих технологий кормления сельскохозяйственных животных, применительно к условиям Орловской области" /К« гос. регистр. 01.9 80 009153/, "Проведение исследований и разработка антикризисной системы ведения хозяйства на основе биологических факторов в земледелии и животноводстве" /№ гос. регистр. 01.20 03 00854/, и соответствует специальности 05.20.01 "Технологии и средства механизации сельского хозяйства".

Цель работы - снижение энергоемкости процесса измельчения зерна и повышение качества получаемого продукта за счет применения в молотковой дробилке решета спиралевидной формы.

Объект исследования - технологический процесс измельчения фуражного зерна на молотковой дробилке с решетом спиралевидной формы.

Предметом исследований являются закономерности процесса измельчения фуражного зерна в молотковой дробилке с решетом спиралевидной формы.

Научная новизна:

1. Получена физическая модель молотковой дробилки со спиралевидным решетом;

2. Выведено уравнение формы кривой установки решета и выявлены закономерности скалывающего воздействия выступающих кромок решета на измельчаемый материал.

3. Применение спиралевидного решета (патент на полезную модель РФ № 31998) позволит снизить затраты энергии при измельчении зерна

Рос ' " ЫЬЧАЯ Ь' • > КА

< 1 ч- орг

гоо^рк

и получить готовый продукт с наиболее выровненным гранулометрическим составом.

Практическая значимость работы заключается в том, чго предложенная конструктивная схема установки решета в рабочую камеру молотковой дробилки, позволит повысив качество получаемого готового продукта и снизить энергоемкость процесса измельчения. Получено уравнение кривой установки решета, при помощи которого можно рассчитать конструкцию молотковой дробилки с различными диметрами рабочих камер и величиной раскрытия спирали решета. Применение данного уравнения также позволяет рассчитать степень участия решета в процессе измельчения материала.

Обоснованы конструктивные и режимные параметры молотковой дробилки. Полученные аналитические зависимости могут быть использованы при проектировании машин для измельчения других материалов. Опьиный образец испытан в производственных условиях учхоза «Лавровский» Орловского района Орловской области.

Методика исследования. Теоретические исследования проводили на основании представления движения материала по поверхности решета. Экспериментальные исследования проводили с использованием опытного образца экспериментальной молотковой дробилки со спиралевидным решетом. Результаты исследований обрабатывали методами математической статистики с использованием ЭВМ.

Достоверность основных результатов, выводов и рекомендаций подтверждаются результатами лабораторно-производственных исследований, полученных с использованием измерительной аппаратуры при достаточном числе повторностей опытов, обработкой опытных данных с использованием методов математической статистики и актом производственной проверки молотковой дробилки со спиралевидным решетом.

Реализация результатов исследований. Работа выполнена на кафедре механизации технологических процессов в АПК Орловского ГАУ. Результаты исследований реализованы при разработке и изготовлении опытного образца молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы, которая испытана в производственных условиях. Установка используется студентами факультета агротехники и энергообеспечения Орловского ГАУ при выполнении лабораторных работ и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Орловского государственного аграрного университета (1997-2004г), межвузовской областной конференции молодых ученых г. Орла П996г), научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки (20041).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, из них один патент на полезную модель и патент на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы (151 наименование, в том числе 6 на иностранных языках) и приложений, содержит 146 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 9 таблиц.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретических исследований применения решета спиралевидной формы;

2. Конструктивная схема молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы;

3. Результаты экспериментальных исследований молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы и сравнительных исследований с серийно выпускаемой молотковой дробилкой КДУ-2;

4. Результаты экономического обоснования принятых решений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведён анализ существующих конструкций молотковых дробилок применяемых при приготовлении кормов. Рассмотрено влияние различных конструктивных и режимных параметров на рабочий процесс молотковой дробилки.

Вопросами исследования рабочего процесса молотковой дробилки и совершенствованием конструкций молотковых дробилок занимались Мельников C.B., Рощин П.М., Алешкин В.Р., Сыровагка В.И., Макаров И.В., Кирпичников Ф.С., Плохов Ф.Г., Зеленев A.A., Ревенко И.И., Прощак В.М., Игиатьевский Н.Ф., Елисеев В.А., Баранов Ю.Н., Сундеев A.A.., Карнов A.M. и многие другие исследователи. В работах этих ученых отмечается, что измельчение зерна молотковыми дробилками сопровождается большими удельными затратами энергии и получением готового продукта невыровненного гранулометрического состава. Было выдвинуто предположение, что снижение удельных затрат энергии на измельчение возможно за счёт вовлечения в процесс измельчения решета с круглыми пробивными отверстиями.

По результатам проведённого анализа и в сооветствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Теоретически обосновать форму кривой установки решета и выявить закономерности процесса разрушения зерна в молотковой дробилке с решетом спиралевидной формы;

2. Разработать конструктивно-технологическую схему молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы;

Схема установки решета

3. Экспериментально определить оптимальные конструктивно-режимные параметры молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы;

4. Пронести сравнительные исследования предложенной конструкции с серийно выпускаемой молотковой дробилкой КДУ-2;

5. Дать технико-экономическую оценку предлагаемых решений. Во втором разделе «Теоретические предпосылки применения

решета спиралевидной формы» проведеио аналитическое исследование процесса измельчения зерна с применением решета спиралевидной формы.

При установке решета в рабочую камеру было поставлено условие, что любой выделенный на нём участок, образованный поворотом радиус-вектора на величину 0 имел бы одинаковую величину приближения к центру вращения ротора (рис.1). То есть Я/или, другими словами, при повороте на Г, радиус кривизны решета должен изменяйся на определенную постоянную величину. Установка решета таким образом позволит обеспечить выступание противоположных кромок всех отверстий решета по ходу вращения ротора в сторону рабочей камеры на постоянную величину.

Для установки решета с выше указанными требованиями

необходимо получить уравнение формы кривой. Для этого примем за начало координат точку оси вращения дробильного ротора О (рис 2) и

уравнение кривой определим в полярных координатах /? и <9, где /? - есть радиус вектор, а 0 - угол, отсчитываемый от вертикали ОК

Пусть какая-нибудь точка М кривой определяется координатами Л/ и в,. Другая точка Л'/,, весьма приближенная к первой имеет координаты и в2-в,+Ав. Очевидно приращение угла Д&=0Г&1 определяется углом М/ОМ Приращение радиуса Д- длиной отрезка М¡ц.

Рисунок 2.

Рисунок 1.

Схема к выводу уравнения кривой спирали

Если угол между нормалью кривой в точке М и вектором Я/ есть а, то угол М;М/ в бесконечно малом треугольнике М;М7, при определённом допущении, будет так же равен а. Пренебрегая бесконечно малыми величинами высших порядков можно считать, что треугольник М^М прямоугольный, из данного условия определим катет М^.

М^Мц'^а,

но М^АК,

а Мц=ВА0,

следовательно, AR=R^A&>'tga,

откуда = д© х ¡аа ■ (1)

Переходя к дифференциальной форме и интегрируя, получаем: = (2)

й„ е,

ко

где Я0и 0О - координаты начальной точки кривой;

или, наконец,

Л, = Я0е{вв°)х1*а. (4)

В данном случае угол а есть угол подъема спирали решета, именно постоянная величина этого угла обеспечивает плавное раскрытие спирали от минимального значения зазора между молотками и поверхностью решета до максимально! о, а, следовательно, и кромка каждого отверстия будет выступать на одну и ту же величину.

Па основании теоретических исследований установлена радиальная скорость прохождения материала через отверстие решета, которая определяется выражением:

/ НА (5)

ч тт,,1) Л

где г - расстояние от центра тяжести столбика до центра вращения ротора, м; сос, - угловая скорость перемещения слоя, с"1; Рс - сила сопротивления проходящего продукта через отверстие, Н.

Силовое взаимодействие между частицами и пассивной поверхностью решета рассмотрено с точки зрения, когда непосредственно по поверхности пассивной части решета скользит слой различных частичек, предположительно от целых до пылевидных.

При таком движении на частицу будут действовать следующие силы:

Р - сила инерции; Р, и / д. - тангенциальная и нормальная составляющая силы инерции; Рц - центробежная сила; - сила трения.

Ввиду того, что решею имеет спиралевидную форму, то сила инерции, и её тангенциальная составляющая буду i отстоять друг от дру! а на угол а, коюрый равен углу подъёма спирали (рис.3).

При данном силовом воздействии примем допущение, что сумма сил действующих на рассматриваемую частицу со стороны соседних по периметру равна нулю.

Тогда движущая сила будет равна: Р„ = Pxcosa - fma>l,Rcosa - ma^Rsina, (6)

Р^ = /яа>ДЛ x cos a - mo>\ji x [f cos a + sin a) = (7)

= ma>l,R(cos a-(f cos a + sin a))

Рассматривая процесс движения частицы по поверхности решета очевидно, что при её переходе с активной части на пассивную, происходит удар о кромку отверстия (рис.4).

Силы, действующие на пассивную поверхность спиралевидного решета

Удар частииы о выступающую кромку спиралевидного решета

Рисунок 3 Рисунок 4

Пусть высота кромки равна ДИ, а диамеф частицы - с/0. При &И=с1о/2 произойдет скалывание по диаметральному сечению равному 5=п(17/4.

Тогда касательное напряжение будет равно: Рд та>2 /?(соба-{/соэач-эт«))

<7 =-=--------. (8)

' 5 5

где Я - расстояние от центра тяжести частицы до центра вращения, м:

т - масса частицы, кг; шс, - угловая скорость слоя частиц, с'1;/- коэффициент внутреннего фения.

Процесс разрушения произойдет в том случае, если ат > [<тг],

где [<тг]- предельно-допустимое напряжение разрушения, МПа

Максимальное использование движущей силы чаоицы на разрушение возможно при ударе о кромку отверстия в точке А (рис.5), расположенную на противоположной части отверстия по направлению движения продуктового кольцевого слоя.

Срез материала о выступающие кромки спиралевидного решета ,о

В процессе измельчения участвует множество частиц, образующих единый поток, движущийся по наклонной поверхности спиралевидного решета.

В целом этот поток и образует кольцевой слой. Массовый расход частиц через поперечное сечение слоя определится уравнением:

(9)

где р - плотность слоя, кг/м3; -окружная скорость потока в нормальном сечении, м/с; 8 - площадь поперечного сечения слоя, м2.

Массовый расход по кольцевому слою определится как

(Ю)

где I - время одного оборота слоя, с; М„ - весовая концентрация измельчаемого материала в продуктовом слое, кг.

2пЯср = 2яПср = 2л , (П)

V,, а Я Й>

Рисунок 5

< =

где Кср - средний радиус кольцевого продуктового слоя, м.

м„ = ьъъаиз, (12)

„ 1Ис,2яЯсрр ,

где /, - ширина решета, м; Ас, верхности решета, м. Тогда

толщина продуктового слоя на по-

а

ЩжЯсрРй)с, 2л-

= ЬИКсрро)а

Поток, приходящийся на единицу площади будет равен

(13)

(14)

5 5

Тогда поток, приходящийся на выступающую кромку отверстия решета, будет равен у = ^д^,

где Л5- площадь выступающей кромки отверстия, м2. Ввиду того, что кромка отверстия выступает на величину ЛИ, то площадь соприкосновения материала с поверхностью отверстия будет равна половине площади боковой поверхности цилиндра образованного высотой Д/г и диаметром отверстия решета. Таким образом, площадь соприкосновения будет равна

Д5 = 0.5ДАя<а?, (15)

где £/ - диаметр отверстия решета, м. Или с учетом уравнения кривой

Л5 = 0.5(Лтш^-Лгаи)^.

(16)

Поток, приходящийся на выступающую кромку 01верстия решета

(17)

£

Ударная сила поIока приходящегося на выступающую кромку одного отверстия будет равна

С учетом того, что при движении над отверстием частица погружается в него под действием радиальной скорости на величину равную

Л = * V. = -Лтш) + У,,]. (19)

Таким образом, применение решета спиралевидной формы позволит увеличить ударную силу потока материала о кромку отверстия решета и тем самым увеличить роль решета в процессе измельчения ма1ериала.

Снижение удельных затрат энергии на измельчение при применении решета спиралевидной формы рассмотрено с точки зрения количественного разрушения материала о выступающие кромки отверстий решета. Работа, затраченная на разрушение о выступающие кромки отверстий в дробилках с обычным решетом, расходуется на перемещение материала по поверхности решета и измельчение трением, что, но мнению многих учёных, неэффективно.

Примем, что в камеру измельчения поступает количество материала равное q, кг/с. Таким образом, количество материала приходящегося на один оборот ротора дробилки будет равно

2щ (20)

кюр '

где я - производительность молотковой дробилки, кг/с;

При встрече с выступающей кромкой отверстия решета будет срезаться масса материала равная

»,=0,5^^1 р> <21>

где Е, - коэффициент использования объёма срезаемой части; ЛИ -высота выступающих кромок, м; й-диаметр отверстий решета, м; р - плотность слоя, кг/м .

Таким образом, за один оборо! произойдет измельчение материала, за счет выступающих кромок, с учетом > равнения кривой, массой

С22)

где г - количество отверстий на поверхности решета; Ятт - минимальный радиус установки решета, м; & - угол, образуемый противоположными кромками отверстий решета и центром вращения, а - угол подъёма спирали решета для заданной величины раскрытия".

Мощность, потребляемая на перемещение продуктового слоя по поверхности решет, определится как

N - ю„М,

где (Осч - угловая скорость вращения слоя,с'1; М - момент сопротивления вращению, Н-м.

Момент сопротивления равен:

М = (24)

где V, - сила трения возникающая при движении продукта но поверхности решета, Н; Яср - средний радиус установки решета, м.

(25)

где/- коэффициент трения при движении продукта по поверхности решета;

т масса продукта двигающегося по поверхности решета, кг.

Исходя из полеченного выражения, применсиие решета спиралевидной формы позволит снизить удельный расход энергии при измельчении на величину равную:

{26)

или

Г* ОЖКУ" - К (27)

4

Таким образом, можно сделать вывод, что применение решета спиралевидной формы позволит снизить энергоёмкость процесса измельчения.

В третьем разделе «Программа и методика проведения экспери-мен!альных исследований» дано описание экспериментальной установки с приведением её основных параметров, описание объекта исследования, измерительного оборудования и приборов, а так же приведена методика проведения испытаний и обработки результатов опытов.

Указаны основные физико-механические свойства измельчаемого ячменя.

В соответствии с поставленными задачами программой исследований предусмотрено: проверить работоспособность молотковой дробилки со спиралевидным решетом и выявшь её оптимальные конструктивно-режимные параметры.

Измельчитель установленный на раме 1 (рис.6) состоит из корпуса 2 с рабочей камерой 7, в которой расположен ротор 9 с шарнирно-подвешенными на его осях молотками 10 и решето 8.

Решето установлено по форме спиралевидной кривой так, что радиальный зазор между решетом и молотками ротора ненрерывно уменьшается от 8тах до Бшт по ходу вращения ротора, начиная от загрузочной горловины Для подачи зерна в камеру измельчения на корпус установлен бункер 3. который посредством горловины 4 соединен с рабочей камерой На входе в горловину установлена глухая заслонка 5 и заслонка с дозируюшими отверстиями 6, подача материала ос) щестяляется самотеком тангенциально по ходу вращения ротора,

ком тангенциально по ходу вращения ротора, вращение ротора осуществляется за счёт электродвигателя 12 через клиноремённую передачу Схема экспериментальной молотковой дробилки

I! а-__п!

г— Г*

1 1! ж

1-рэма, 2-корп\с, 3-б>нхер, 4-гортовнна, >гл\\а* заслонка б-дозирмошая заслонка 7 рабочая кочсра, 8-рсшето 9-ротор 10-мототок, Ц-смкостъ для проб, 12 электродвигатель, I 3-обюдной канал

Рисунок 5.

В четвёртом разделе «Экспериментальное исследование молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы» приведены результаты экспериментальных исследований молотковой дробилки.

Предварительный анализ данных (рис.6) показал, что минимальные затраш энергии на процесс измельчения наблюдается при установке величины раскрытия спирали решета 35мм. Аналогичный результат получен для всех модулей помола.

На основании полученных результатов для выявления характера влияния окружной скорости на рабочий процесс принимаем результаты, полученные при проведении эксперимента с величиной раскрытия спирали 35мм.

Зависимость удельных затрат энергии от величины раскрытия спирали при модуле помола 1мм.

13 -1--1--- фу=40м/с

Шу=60М/С ДУ=65М/С X У=75м/с Жу=95М/С

35 40 в, мм

Рисунок 6.

Для выявления оптимального скоростного режима рассмотрена зависимость общих удельных затрат на измельчение материала (рис.7).

Исходя из полученных результатов установили, что оптимальная окружная скорость молотков составляет 75м/с, именно при этой скорости наблюдаются минимальные общие затраты энергии на измельчение. Зависимость общих удельных затрат от окружной скорос1и молотков при различном модуле помола.

10

9 _ ♦ м=0,8мм

□ м=1мм Дм=1,2мм Хм=1,4мм Жм=1,6мм • м=1,8мм

< 4 --

95 100 У,м/с

Рисунок 7.

Показателем качества готового продукта является модуль помола. Одним из факторов, оказывающих влияние на данный показатель, явля-61СЯ окружная скорость молотков.

Зависимость модуля помола получаемого продукта от окружной скорости и диаметра отверстий решет представлена на рис.8. При этом взяты экспериментальные данные с величиной раскрытия спирали решет 35мм.

Анализ показал, что увеличение окружной скорости ведет к уменьшению модуля помола на всех решетах. Так при использовании решета с диаметром отверстий 5мм и изменением рабочей скорости от 40м/с до 95м/с, модуль помола уменьшается с 1,88мм до 1мм, т.е. в 1,8 раза. На решете с диаметром отверстий 7мм уменьшение модуля происходит с 2,47мм до 1,67мм (в 1,48 раза).

Зависимость модуля помола получаемого продукта от окружной скорости молотков.

0- 2 8мм 0= 3,6мм 0= 5мм

0- 7мм

Рисунок 8.

Повышение окружной скорости молотков ведет к увеличению скорости вращения воздушно-продуктового слоя в рабочей камере молотковой дробилки, что способствует эффективности процесса измельчения за счет соударения измельчаемого материала о кромки решета установленного по спирали.

При рассмотрении вопроса, касающегося влияния величины раскрытия спирали решета на показатели работы дробилки установили, что с увеличением величины раскрытия спирали на входе от 15мм до 35мм при проведении эксперимента на решетах всех диаметров модуль измельчения увеличивается. Увеличение модуля происходит и с увеличением диаметра отверстий (рис. 9).

Увеличение модуля помола связано с тем, что в результате постановки решета с большей величиной раскрытия спирали увеличивается высота кромок отверстий решета. За счет этого при движении материала по решету происходит скалывание частиц большего размера, что и ведет к увеличению модуля помола.

Зависимость модуля помола от величины раскрытия спирали решета

Рисунок 9.

Сравнительный анализ полученных данных показывает, что при увеличении величины раскрытия спирали общие удельные затраты энергии на измельчение снижаются независимо от модуля получаемой продукции (рис. 10).

При величине раскрытия спирали решета 15мм и модуле измельчения 0,8мм удельные затраты энергии составили 9,25кВтхч/т, а при величине раскрытия 35 мм эта величина составила 6,25кВтхч/т, что на 32,5% меньше. Аналогичная картина наблюдается и при получении материала с другим модулем помола.

Зависимость общих удельных затрат энергии от величины раскрытия спирали решета.

25 30

Рисунок 10.

35 40

Б, мм

При рассмотрении зависимостей между диаметром отверстий решет, величиной подачи материала и удельными затратами энергии установили, что с увеличением диаметра отверстий решета удельный расход энергии на измельчение снижается. Так, при решете с диаметром отверстий 2,8 мм и производительности 0,9 т/ч удельные затраты составляют 5,8кВтхч/т, а при диаметре 3,6; 5 и 7мм - 4,5; 3,7 и 2,48кВтхч/т соответственно.

Анализ полученных данных показал, что значительное количество крупной фракции наблюдается при измельчении зерна с применением решета, диаметр отверстий которого равен 7мм. Решето с данным диаметром отверстий целесообразно применять для получения готового продукта четвёртой категории крупности.

Рассмотрена зависимость показателей работы дробилки от подачи материала в дробильную камеру, при этом установлено, что с её увеличением затраты энергии на измельчение возрастают. При одинаковой подаче материала удельный расход энергии с использованием решета, величина раскрытия спирали которого 35 мм, меньше, чем при величине раскрытия спирали решета 15 мм. Снижение удельного расхода энергии на измельчение при применении решета с величиной раскрытия 35мм связано с высоюй кромок отверстий решета, участвующих в процессе измельчения, которые при данных параметрах установки решета имеют большее значение, чем у решета с величиной раскрытия спирали 15мм.

Проведены сравнительные исследования экспериментальной дробилки с наиболее распространенной серийно выпускаемой КДУ-2.

Сравнительная оценка экспериментальной молотковой дробилки с серийной показала, что удельные затраты энергии на измельчение у экспериментальной дробилки значительно ниже, чем у серийной (рис11).

Зависимость удельных затрат энергии о г величины подачи материала.

♦ экслеримекгапьная Л серийная 0 т/ч

Рисунок 11.

Постоянство затрат энергии на измельчение у экспериментальной дробилки объясняется тем, чю несмотря на то, что при малой загрузке рабочей камеры эффективность воздействия молотков на измельчаемый материал снижена, материал измельчается за счет скалывания о выступающие кромки отверстий спиралевидного решета. Полученные экспериментальные данные показали, что применение молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы позволяет снизить общие удельные затраты энергии на измельчение в сравнении с серийной на 44%, а удельные затраты энергии только на измельчение снизятся на 35%.

При измельчении зерна на экспериментальной дробилке и подаче 0,2т/ч получен модуль помола 1,05 мм (рис.12), а при 0,9 т/'ч - 1,12мм, ю есть увеличение произошло в 1,06 раза. Измельчая на серийной дробилке, при подаче 0,22 т/ч получен модуль 1,18 мм, при 0,9 т/ч модуль помола составил 1,85 мм, что в 1,56 раза больше.

Зависимость модуля помола от величины подачи материала.

♦ экспериментальная Л серийная а т/ч

Рисунок 12.

Общее количество крупной фракции и интенсивность увеличения ее выхода значительно выше у серийного измельчителя. Так, при подаче 0,2 т/ч у серийной дробилки количество крупной фракции составило

13%. а у экспериментальной 5%. При подаче 0,9 т/ч 47% и 7% соответственно (рис.13).

Зависимость выхода крупной фракции (>2мм) от подачи материала.

0, т/ч

♦ экспериментальная Л серийная Рисунок 13.

Количество пылевидной фракции так же меньше у экспериментальной дробилки (рис. 14).

Зависимость выхода мелкой фракции (<0,2мм) от подачи материала.

Рисунок 14.

В пятом разделе «Экономическая эффективность применения молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы» приведён рас-че[ юдовою экономического эффекта при внедрении предлагаемой конструкции молотковой дробилки.

Экономическую оценку серийной и экспериментальной дробилки (КДУ-2) проводили путем сравнения следующих технико-экономических показателей: часовой выработки; эксплуатационных затрат на единицу произведенной продукции; годовых эксплуатационных за!раг.

Результаты расчетов показали, что прямые эксплуатационные затра-1Ы на единицу наработки у экспериментальной дробилки составят 19,37рубЛ, ау серийной 24,13руб/т. Годовой экономический эффект при нарабо!ке 2310 тонн составит 10995,6 рублей

Общие выводы

1. Анализ конструкций молотковых дробилок и экспериментально-теоретических исследований рабочего процесса, проведенных многими учеными, показал, что измельчение зерна на данных молотковых дробилках сопровождается высокими удельными затратами энергии и получением готового продукта с невыровненным гранулометрическим составом. Для снижения энергоёмкости процесса измельчения и улучшения качества получаемого продукта, предложена конструктивно-технологическая схема молотковой дробилки со спиралевидным решетом;

2. На основании теоретических исследований получено уравнение кривой установки решета, при помощи которого можно рассчитать величину раскрытия спирали решета 5тах для молотковых дробилок с различными диаметрами рабочих камер. Выявлены теоретические закономерности процесса разрушения зерна в молотковой дробилке с применением спиралевидного решета;

3. Проведённые экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки снижения удельных затрат энергии на измельчение за счёт применения решета спиралевидной формы;

4. Энергоёмкость процесса измельчения фуражною зерна минимальна при величине раскрытия спирали 5тах=35мм, т.е. угле подъема спирали решета а=0,0209° и окружной скорости молотков в пределах 70-80м/с;

5.Использование экспериментальной молотковой дробилки позволяет получить готовый продукт с более выровненным гранулометрическим составом;

6. Для получения готового продукта первой категории крупности необходимо применять решета с диаметром отверстий 2,8мм, для второй, третьей и четвёртой категорий: 3,6; 5 и 7мм соответственно;

7. Применение молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы позволит снизить общие затраты энергии на измельчение в среднем на 44%;

8.Эффективность работы молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы подтверждается результатами производственных испытаний. Расчетный годовой экономический эффект от использования предлагаемой конструкции молотковой дробилки составит 10995,6 рублей. Срок окупаемости капитальных вложений составит 0,9 года.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1 .Коношин И.В. Факторный анализ рабочего процесса молотковой дробилки /И.В. Коношин, A.B. Свешников // Проблемы современной науки: Мат. межвузовской обл. конф. мол. ученых/ Орловский гос. пед. ун-т. - Орёл -1996, с. 29-31.

2. Коношин И.В. Результаты факторного анализа рабочего процесса молотковой дробилки /И.В. Коношин// Агропромышленный комплекс России в период глубокого реформирования: Актуальные проблемы и пути их решения: Мат. науч.-практ. конф./ Орловская гос. с/х. академия.-Орёл -1997, с. 118-119.

3. Карнов A.M. Задачи исследования аэродинамики молотковых дробилок /A.M. Карнов, И.В. Коношин // Агропромышленный комплекс России: Актуальные проблемы и пути их решения: Мат. науч.-практ. конф./ Орловская гос. с/х. академия,- Орёл -1997, с. 100-101.

4. Карнов A.M. Затраты энергии на холостой ход молотковой дробилки / A.M. Карнов, И.В. Коношин // Естественнонаучные и технологические аспекты развития АПК: опыт и проблемы: Мат. науч.-практ. конф./ Орловская гос. с/х. академия.- Орёл -1998, с. 42-47.

5. Коношин И.В. Факторный анализ рабочего процесса молотковой дробилки/ И.В. Коношин, A.A. Сундеев// Новые разработки технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр./ Воронеж, гос. аграр. ун-т. - Воронеж - 2004, с. 83-87.

6. Коношин И.В. Пути снижения энергоёмкости процесса измельчения фуражного зерна на молотковых дробилках /И.В. Коношин/ Информационный листок Орловского ЦНТИ. -2004. -№53-051-04 (0,15).

7. Коношин И.В. Обоснование процесса разрушения материала о выступающую кромку решета спиралевидной формы /И.В. Коношин/ Информационный листок Орловского ЦНТИ. -2004. -№53-050-04 (0,15).

8. Пат. 2204436 РФ МПК7 В 02 С 13/04. Дробильное устройст-во/А.М. Карнов, И.В. Коношин (RU) №2001129871/13; Заявлен 05.11.2000; Опубл. 20.05.2003, Бюл.№14.

9. Пат. на ПМ 31998 РФ МПК7 В 02 С 13/04.Молотковая дробилка/ И.В. Коношин, A.A. Сундеев (RU) №2003103050/20; Заявлен 06.02.2003; Опубл. 10.09.2003, Бюл_№25.

Подписано в печать 27.05.2004 г. Формат 60х80'/]6 Бумага кн.-журн. П.л. 1,0. Гарнитура Тайме Тираж 100 экз Заказ № 2306 Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки Типография ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина -1

РНБ Русский фонд

2006-4 1112

i

i ó