автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса очистки грубых стебельных кормов от инородных твердых примесей с разработкой и обоснованием параметров сепарирующего устройства

. - л . Л ч 0

Л -5 • « • •, ' /

На правах рукописи

Саяшш Владимир Викторович я ///У,

'А.

л от

т

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ГРУБЫХ СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ ОТ ИНОРОДНЫХ ТВЕРДЫХ ПРИМЕСЕЯ С РАЗРАБОТКОЙ И ОБОСНОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов - 1997

Работа выполнена на кафедре "Механизация производства и переработки продукции животноводства" Саратовского государственного агроинженерного университета.

Научный руководитель: - кандидат технических наук.

профессор Мухин В.А. Официальные оппоненты: - доктор технических наук.

профессор Дубинин В. Ф. - кандидат технических наук, доцент Лифатов В. Б. Ведущее предприятие - научно-исследовательский институт

сельского хозяйства Юго-Востока (г. Саратов)

Защита диссертации состоится " 29 " мая 1997 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д120.04.01 Саратовского государственного агроинженерного университета по адресу: 410740, г. Саратов, ул. Советская, 60, СГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке универоитета.

Автореферат разослан

" апреля 1997 года.

Ученый секретарь диссертационного совета - •

доктор технических наук, профессор

Н.П.Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теин, ¡Животноводство было и остается важнейшей отраслью в сельском хозяйстве России, поставляя для населения ценнейшие продукта питания, а для промышленности - необходимое сырье. Увеличение производства животноводческой продукции невозможно без создания прочной кормовой базы.

Особая роль при этом отводится приготовлению кормов. Использование кормоприготовительной техники в малых хозяйствах, как и крупных, позволяет достичь сбалансирования рациона по основным питательным веществам, уменьшает затраты труда, повышает поедае-мость и усвояемость кормов. Кроме того, кормоприготовительные линии в случае возникновения дефицита в каких-либо компонентах рациона дают возможность привлечь дополнительные кормовые ресурсы. При этом особое значение приобретает переработка и повышение питательной ценности грубых кормов.

В связи с созданием многоукладной сельскохозяйственной экономики и переходом на новые формы организации труда число малых ферм постоянно растет .но уровень их механизации крайне низок. Из всех технологических процессов на этих фермах наименее механизированы процессы кормоприготовления. из-за чего возрастает доля ручного труда, сокращается прирост продукции, высок кормовой травматизм . отсюда производство низкоэффективно.

В настоящее время для малых хозяйств серийно выпускаются кормоцеха К-Р-7-1 и К-Р-7-2, в которых используется измельчитель - смеситель ИСК - 3. Данный измельчитель-смеситель применяется также и в высокопроизводительных кормоцехах для КРС - КОРК-15 и в качестве отдельной машины в технологических операциях, требую-

щих лишь измельчения, смешивания и сдабривания кормов. Поэтому применение данной машины не ограничивается крупными животноводческими фермами и комплексами, а возможно и е малых объединенных крестьянских хозяйствах, специализирующихся на животноводстве.

Но применяемые в кормоприготовлении измельчители имеют важный недостаток. При попадании твердых инородных примесей в корма. а затем и в рабочую камеру измельчителя, режущие органы последних интенсивно изнашиваются, зазубриваются и выходят из строя. .Это приводит к увеличению усилий на резание, а следовательно, и к увеличению энергоемкости процесса измельчения. Сокращается производительность машины, увеличиваются затраты на приобретение запасных частей и ремонт. Нередко попадание тяже-' лых, массивных и крупных примесей приводит к выходу из строя измельчителей или к длительной остановке всей кормоприготовитель-ной линии. Нарушаются графики кормления, сокращаются привесы животных. ' Заостренные мелкие твердые инородные примеси, попадая вместе с кормами в органы пищеварения животных, вызывают у них травматические заболевания и даже их гибель. Хозяйства несут от этого ощутимые экономические потери. Исследования продолжительности простоя оборудования и характера неполадок, задерживаадих кормление животных, проведенные специалистами Кемеровского НИ-ИСХ. показали, что 33. .'.42% отказов составляют технологические причины, а простои в течение 30 - 40 минут сопровождаются недобором продукции на 6 - 1055, причем полное восстановление продуктивности молочного стада происходит на 5 - 6-е сутки. При простое' в течение 1,5-2 часов ущерб достигает 13 - 2655 суточного выхода продукции, а для полного восстановления требуется 8-10 суток. Анализируя привесы крупного рогатого скота, поено 'еде-

лать вывод о том. что в результате остановки лоточных линий приготовления и раздачи кормов на 2 - 4 часа и перерыва в режиме кормления продуктивность снижается от 4% до 3755.

Таким образом, грубые стебельные корма необходимо очищать от инородных твердых примесей непосредственно перед процессом измельчения, что существенно повышает эффективность кормоприго-товительных операций.

Исследование процесса очистки грубых стебельных кормов от инородных примесей посвящены работы многих авторов, которыми создан ряд кормоочистительных устройств. Данные устройства осуществляют очистку различными способами, однако обладают невысокой степенью очистки и. как правило, требуют значительных энергозатрат, громоздки, сложны в изготовлении, недостаточно безопасны для обслуживающего персонала.

Цель исследований - повышение технологической надежности кормоприготовительных машин и снижение травматизма животных за счет использования ресурсосберегающего сепарирующего устройства.

Объект исследования - технологический процесс очистки грубых стебельных кормов от инородных твердых примесей пневмомагнитным сепарирующем устройством.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнялись с использованием законов теоретической механики и физики, а также методов математического моделирования на ЭВМ.

Экспериментальные исследования проводились с использованием методов планирования многофакторного эксперимента. При этом были выбраны наиболее значимые факторы, влияющие на принятый критерий оптимизации процесса - степень очистки грубых стебельных кормов. В результате получена математическая модель рабочего процесса

сепарирующего устройства в виде уравнения регрессии второго порядка и оптимизированы наиболее значимые конструктивно-технологические параметры установки.

Научная новизна. Дано математическое описание рабочего процесса очистки грубых стебельных кормов от инородных примесей с расчетом траектории их абсолютного движения на ЭВМ. Получены аналитические выражения для расчета конструктивно-технологических параметров и энергетических показателей кормоочкстительного устройства.

С помощью методов математического моделирования составлены программы .и рассчитаны на ЭВМ конструктивно-технологические параметры подпружиненного клапана для вывода инородных примесей' из сепарирующей камеры.

В-результате многофакторных экспериментов получена математическая модель, адекватно описывающая, рабочий процесс очистки пн-вмомагнитным способом грубых стебельных кормов сепарирующим устройством.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследования. В результате теоретических исследований составлена программа для расчета конструктивно-технологических .параметров сепарирующего устройства, осуществляющего очистку грубых стебельных кормов с помощью воздушного потока: Техническое решение ;; патенту Российской Федерации М2013039, изобретение, на которое получено положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче патента по заявке №94040246 и результаты экспериментальных исследований положены в ' основу при создании опытного образца кормоочистителыюго устройства, осуществляющего очистку грубых стебельных кормов пневмомапштным способом. Разработаны рабочие чертежи установки

и методика расчета ее основных конструктивно-технологических параметров. Предлагаемое кормоочистительное устройство испытано в ОКХ "Анастасьинское" Калининского района Саратовской области и внедрено в двух различных хозяйствах.

Апробация. Результаты исследований доложены и одобрены на научно технических конференциях Саратовского государственного агроинженерного университета в 1990-1994 гг и на расширенном заседании кафедр!! механизации производства и переработки продукции животноводства СГЛУ в 1997 году.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано три научные работы с общин объемом 0.8 печатных листа, ' в том числе описание патента к изобретению.

Структура и объем работы. Диссертация включает -7 разделов, общие выводы, список использованной литературы и приложения.

Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц. 48 рисунков я 9 приложений.' Список использованной литературы вклвчает 120 наименований, из них 5 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работа с постановкой за. дачи, вытекающей из современного состояния вопроса.

Во второй главе "Состояние вопроса. Цель и задачи исследований" приведены сведения об эффективности использования грубого стебельного корма, а также раскрывается значение его очистки от, инородных твердых примесей.

При анализе существующих кормоочистительных устройств было

выявлено, что наряду с преимуществами, присущими отдельным типам данного вида устройств, они обладают рядом недостатков, сдерживающих их серийное производство и широкое применение в опера1 циях кормоприготовления.

Исследования, проведенные в области очистки стебельных кормов такими учеными.как Карташов Л. П., Кононов Б. В.. Таршилов C.B., Ерохин A.C.. Стригин В.Н.,Коваленко А.Е., Ахметов С.И. и другими позволили получить ценные рекомендации по совершенствованию рабочего процесса очистки.

Исходя из результатов анализа литературных материалов и в соответствии с поставленной целью диссертации определены задачи исследований, которые включают в- себя:

- разработать классификацию' существующих средств механизации для сепарации инородных примесей от стебельных кормов и выявить наиболее перспективные пути их развития;

- разработать и обосновать конструктивно-технологическую схему сепарирующего устройства, использующего пневмомагнитный способ разделения стебельных кормов от инородных твердых примесей. Провести патентный'поиск предложенного сепарирующего устройства и создать его экспериментальный образец:

- дать теоретическое описание рабочего процесса сепарирующего устройства и выявить основные аналитические зависимости конструктивно-технологических и режимных параметров:

- провести исследования на экспериментальном образце сепарирующего устройства с помощью многофакторного эксперимента для оптимизации конструктивно-технологичешсих параметров. Получить уравнения регрессии, адекватно описывающие выбранный критерия оптимизации Сделать сравнительный анализ данных, полученных те-

оретическим и экспериментальным путем;

- провести производственные испытания сепарирующего устройства для выявления его работоспособности в условиях конкретного хозяйства и сделать анализ полученных результатов:

- определить экономическую эффективность предложенного устройства для очистки грубых стебельных' кормов от инородных примесей;

- сделать общие выводы.

В третьей главе "Разработка классификации сепарирующих устройств и обоснование рациональной конструктивно-технологической схемы кормоочлстительного устройства" исследуются физико-механические свойства разделяемых компонентов, в ходе которых выявляются высокие различия в аэродинамических свойствах, что у1са-зывает на эффективность воздушной очистки.

Разработана классификация сепарирующих устройств, которая позволяет наиболее четко выявить преимущества и недостатки имеющихся сепарирующих устройств для очистки грубых стебельных кормов от инородных примесей, а также выбрать общее направление и песпективный путь в конструировании этих машин.

Анализируя возможные способы воздушной очистки и их особенности в зависимости от компоновочной схемы технологического процесса обосновывается конструктивно-технологическая схема сепарирующего устройства, использующего пневмомагнитный способ очистки грубых стебельных кормов.

Разработанное сепарирующее устройство, на которое полученб положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче патента по заявке )£Э4040246. состоит из (рис.1) загрузного транспортера 1. сепарирующей камеры 2 с постоянными' магнитами 3 и диффузором 4 , подпружиненным

клапаном 5 для удаления инородных примесей. Промежуточное окно 6 находится между сепарирующей камерой и приемной камерой 7. Процесс измельчения корма происходит внутри рабочей камеры 8, в нижней части которой находится вентилятор-швырялка 9. Выгрузным окном 10 измельчитель-смеситель соединен с выгрузным транспортером И. на котором установлен воздухозаборник 12 с регулируемыми жалюзи 13. Воздухозаборник соединен с диффузором 4 воздухопроводом 14.

1-м л

Рис.1. Конструктивно-технологическая схема измельчителя-смесителя с сепарирующей камерой:

1-загрузной транспортер; 2-сепарирующая камера; 3-постоянные магниты; 4-диФФузор; 5-подпружиненныи клапан для удаления инородных примесей; 6-промежуточное окно; 7-приемная камера; 8-ра-оочая камера;9-вентилятор-швырйлка; 10-выгрузное окно; 11- выгрузной- транспортер; 12-воздухозаборник; 13-регулируемые жалюзи; 14-воздухопровод.

о - инородные примеси —о—» - воздушный поток

-> - грубые стебельныз корма —/—> - силос

—X—> - корнеклубнеплоды —- готовая кормосмесь

Технологический процесс очистки кормов протекает следующим образсм.- Частицы стебельного корма вместе с инородными примесями подаются загрузим транспортером 1 и под действием силы тяжести падают в сепарирующую камеру 2. При свободном падении в сепарирующей камере частицы корма и инородных примесей подвергаются воздействию направленного диффузором .4 воздушного потока. , Круп-

ные инородные примеси, имеющие большую плотность и массу, и обладающие меньшей парусностью по сравнению с частицами стебельного корма, под действием силы тяжести падают вниз на подпружиненный клапан 5 и удаляются из сепарирующей камеры. Мелкие ферромагнитные примеси притягиваются постоянными магнитами 3. установленными на выходе из сепарирующий камеры в нижней части промежуточного окна 6. Частицы стебельного корма, обладающие сравнительно меньшей плотностью и большей парусностью в отношении инородных примесей под воздействием воздушного потока изменяют траекторию падения и попадают через промежуточное окно в приемную камеру 7 измельчителя-смесителя и. далее, под воздействием всасывающего воздушного потока и силы, тяжести падают в рабочую камеру 8. При вращении вентилятора-ивырялки 9 образуется воздушный поток, нагнетаемый вместе с частицами измельченного корма через выгрузное окно 10 в наклонный выгрузной транспортер 11. В верхней части кожуха выгрузного транспортера имеется воздухозаборник 12 с регулируемыми жалюзи 13. через которые воздупньй поток направляется в воздухопровод 14 И; далее через диффузор, в сепарирующую камеру.

В четвертой главе "Теоретическое описание рабочего процесса сепарирующего устройства и выбор основных конструктивно-технологических его параметров" рассматривалось влияние основных факторов на процесс очистки грубых стебельных кормов в сепарирующей камере.

Математически оценить влияние всех факторов, действующих на тело в воздушном потоке представляет собой сложную задачу. Расс-_ мотрим общий случай движения частиц в-наклонном равномерном воздушном потоке. Определим относительную скорость частицы в момент

ввода ее в воздушный поток(рИС. Z).

«о - /uz+ <*,*- 2ишч(а - Р)

где и - скорость воздушного потока, м/с;

ьц - скорость ввода частицы исходного материала в

воздушный поток, м/с: ее - угол ввода частицы исходного материала, град.: {$ - угол наклона воздушного потока к горизонту, град..

Рассмотрим движение частицы относительно воздушного потока и предположим, что оси координат двигаются вместе с воздушным потоком. Уравнения относительного движения запишутся следующим образом.

dfi

ót

Л

г

g slne - k„í

(2)

Рис.2. Относительное движение частицы в воздушном потоке

g-cose . (3)

где г - радиус кривизны траектории, i

м ;

в - угол между осью Х„ и касательной к относительной траектории, град. к„- коэффициент парусности частиц, с"1.

Разделив уравнение (2) на (3), получим уравнение годографа скорости. Проинтегрировав его, вычислим относительную скорость функции угла в.

/"ZT^TwZTäT

/ . g 1 cosz6 l 2 4 JJ

cose /--I -- + lntgi— + —II - C2

где C2 постоянная интегрирования, вычисляемая исходя из

начальных условий.^ Перемещение частицы относительно воздушного потока

г 1 ап f sine г в л \

fidt - Чт Ь^в lntgbr+ т)1Чс"

где С3 - —— Inf ——-—— ) .

2kn I 9г0 cos*6 ) ■ Проекции перемещения частицы определяются следующим образом

(6)

9 cosed t"

в

de

/ knr sine (в i), \

во

(7)

Y,=JffMn8dt=

tgeae

, / k„r Sine /в x a gcos?e|—mte(— ♦ T)]-c,}

(8)

0.

Для расчетов кинематических параметров и абсолютной траектории моделировали движение частиц в воздушном потоке на ЭВМ. Данные расчетов графически представлены на рис.3.Представленная траектория абсолютного движения частиц позволила нам определить на стадии проектирования конструктивные параметры сепарирующей камеры, а именно: высота сепарирующей камеры - 800-850 мм.; длина ' сепарирующей камеры - 700-800 мм.: расстояние от зоны ввода грубостебельного вороха до промежуточного окна - 350-400 мм. и выбрать исходные параметры воздушного потока - скорость воздушного потока 20 м/с, угол его наклона - 15".

«/■Л

7ГГ

Рис.з. Параметры и траектории

абсолютного движения разделяемых компонентов при и=20 м/с; ац=2.4

м/с: р»15°; а=270°; иВИ1

11.4-15.9 м/с:и

вит.прим

Для оптимизации процесса вывода инородных примесей из сепарирующей камеры рассчитывались конструктивно-технологические параметры подпружиненного клапана. При ударном воздействии частицы инородной примеси на крышку подпружиненного клапана начальная угловая скорость крышки определялась следующим образом (рис.4).

Ч1-0И >1гор

ш - -г— . О)

Л0 + шБ2, где т - масса падающей частицы, кг:

■ &„ ~ скорость частицы в момент удара, м/с; Ьгор - расстояние от Зоны ввода частицы в воздушный поток до оси поворота крышки подпружиненного клапана по горизонтали, м; 30 - момент инерции крышки относительно оси 02,Н м; Б0 - расстояние между т. И и осью 0г, м.

Рис.4. Относительное движение примеси по поверхности крышки

При ударе частица не отскакивает от крышки, а продолжает движение, • находясь на ее поверхности . Уравнение относительного движения точки окончательно запишется в следующем виде

¿^з/сИ1- «1||>/(П)* з - Г-Я-СОБ^ + (■ (йг<р/сЗ$ 3+2- Г- (<3<р/(Н) • • (с1з/<Ш + 8-з1п<р , (10)

где <р - угол наклона крышки клапана по горизонтали,град; Г - коэффициент трения примеси по поверхности крышки. - Далее рассматривалось вращение крышки (рис.5).

Дифференциальное уравнение вращения крышки имеет вид

(И)

.Ы<3*<|>/<3й - 1Р, собф + N 3 - ГуПр-з1пр-(1 . (12)

Окончательно дифференциальное уравнение запишется в следующем виде

(J0^^mз*) ■ (с1г<!>/(1л-1ш18'соз(р+3'ша соз(р-2 т- (б<р/<Н) • (ЗзЛК) з

-сьа-з1п{<р-фо+ао) •

у

Ьг+(1г-2 Ь (З соза0

(13)

Рис.5. Схема к определению дифференциального уравнения вращения крышки

Ье+с18-2 Ь-с1-соз(ф-ф„+а0) )

где га, - масса крышки в килограммах, кг; Ь - расстояние от оси 0Г до т.С крепления пружины на сепарирующей камере, м; <1 - расстояние от оси ог до т.В крепления пружины на крышке клапана.м ; а - угол между крышкой клапана и линией ОС.

Система уравнений (10) и (13) решалась численно на ЭВМ с использованием метода Рунге-Кутта для интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений. Задавалось приращение шага по времени М до того момента, пока э < 21 (частица находится на крышке). В момент б « 21 интегрирование заканчивалось и определялся угол отклонения крышки ч>вах.

Проводилась серия таких расчетов с разными значениями коэффициента жесткости с для его подбора так, чтобы в момент выхода частицы с крышки,' угол отклонения ч>„ах равнялся заданному значению.

Пропускная способность кормоочистительного устройства определялась исходя из расхода воздуха.

Ов М Рв

Пу = -— .' (14)

а

где ц - безразмерный коэффициент допустимой весовой концентрации смеси ; а - коэффициент запаса; Ов - расход воздуха, кг/с; рв - плотность воздуха, кг/мэ.

Энергоемкость процесса воздушной очистки грубых стебельных кормов в сепарирующей камере определялась по формуле

<МОвг-рв-(1 + д к») + Р« и ь-е этр)

Э = ---,--(15)

Р.'-Ц-Пу

В нашем случае, когда используется избыточный воздушный поток. образующийся при вращении вентилятора-швырялки измельчителя-смесителя ИСК-3 и воздухозабор производится от выгрузного транспортера, дополнительных энергозатрат на очистку кормов не

потребуется. ' Произойдет лишь снижение интенсивности воздушного потока при выгрузке измельченного корма.

В пятой главе "Экспериментальные исследования кормоочисти-тельного устройства" определена программа и общая методика проведения многофакторного_ эксперимента. Проверена достоверность формулы для определения'пропускной способности устройства и с учетом экспериментальных данных уточнен коэффициент допустимой весовой концентрации смеси воздуха с грубостебельным ворохом.

рекомендованный для оценки воздушной очистки стебельных кормов в

> ' ,

сепарирующей камере.

За критерий оптимизации процесса выбрана степень очистки кормов, которая является исчерпывающей характеристикой процесса очистки кормов и в тоже время имеет четкий физический смысл.

Экспериментальные исследования кормоочистительного устройства методом планирования многофакторного эксперимента позволили выбрать наиболее значимые факторы влияющие на выбранный критерий оптимизации: скорость воздушного потока в пневмосепарирующей камере. подача исходного материала, расстояние от зоны ввода исходного материала до приемного окна, угол наклона' воздушного потока. высота расположения диффузора.

После выбора наиболее значимых факторов проведено крутое восхождение по поверхности отклика с целью отыскания более оптимальных условий процесса. Исследование области оптимальных условий процесса счистки проводилось по матрице ортогонального планирования экспериментов. На основании результатов расчета коэффициентов регрессии было получено в качестве математической модели. адекватно описывающей выбранный критерий оптимизации уравнения регрессии второго порядка.

V- -128.44 + 12.536и + 42; 060. + 0.016896а + 1.40 + + 0,37946с1 - 0.845и0 - 0.009602ис1 + О,ОО1124а0 + + 0,000158ас1 - 0.2283иг - 14.6920 - 0,000951аг - 0.065360*- 0.000327с12 . (17) где и - скорость воздушного потока, м/с;

Р - угол наклона воздушного потока; град;■ а - расстояние от зоны ввода корма до приемного окна.мм: б - высота расположения диффузора, мм; й - подача исходного материала, кг/с.

После получения адекватной математической модели 2-го порядка определили координаты оптимума. Для этого осуществляли каноническое преобразование математической модели. Для этого продифференцировали функцию отклика по каждой .переменной и приравняли к нулю частные производные. Решив полученную систему уравнений, нашли значение факторов, оптимизирующих величину критерия оптимизации (табл.1).

Таблица 1

Оптимальные параметры *

Обозначение фактора Раскодированное-оптимальное -значение Оптимальное значение критерия оптимизации

Х3 = -0.528 Х6 = -0,724 X, = 0,717 Х10= -0,097 X ,= 0,124 18.416 м/с 0,883 кг/с 0,40755 М 14.55» .0.33430 М 93,98 55

После канонического преобразования проводили определение поверхности отклика с помощью двумерных сечений.

Из десяти возможных двумерных сечений целесообразно исследо-

вать те сечения, которые имеют наибольшее практическое значение. В нашем случае это сечения (Х3-Х6; Х3-Хв; Хз-Хц; Хв-Х,0: Хв-Хц). :

Двумерные сечения поверхности отклика, описываемые уравнением (17), представлены на рис.6.

u.-i

------- — ---

I

б)

ж

\ \л/\

•йч. *« \V/ ч! \

ewOs?4

а. тт

*» ti»

VVO

A'r*

Рис.6. Двумерные сечения поверхности отклика степени очистки при:

а) Хв=0. Х|0-0. Х,,-0;

б) Хв-0. Х|0-0. Хц-0;

в) Х6=0. Xj-0.. Х,о=0;

г) Х3—0.5. Х6—0.5, Хц-0;

д) Х3—0.5. Хв—0.5, Х,о»0.

В шестой главе "Производственные испытания" дано изложение условий и результатов испытаний предлагаемой установки. Производственные испытания кормоочистительного устройства были проведены при подготовке грубых стебельных кормов к скармливанию в ОКХ "Анастасьинское". Калининского района, Саратовской области. Целью данных испытаний было: проверка оптимальных значений конструктивных и режимных параметров устройства при работе в производственных условиях, а также выявление его работоспособности при очистке различных видов грубостебельных кормов.

Данные результатов производственных испытаний указаны в общих выводах.

После испытаний установка оставлена в хозяйстве для дальнейшей эксплуатации.

В седьмой главе "Экономическая эффективность кормоочистительного устройства" дается расчет экономической эффективности предлагаемой установки. В качестве основных показателей экономической оценки служили: годовой экономический эффект, определяемый по экономии приведенных затрат, и получаемый прирост производства валовой продукции животноводства.

Экономическую эффективность предложенного нами кормоочистительного устройства определяли по сравнению с магнитным сепаратором ДЛ-1С, серийно выпускаемого и используемого для очистки грубых стебельных кормов при приготовлении кормосмеси для молоч-но-товарной фермы на 600 голов.

Рассчитанные показатели экономической эффективности предлагаемого кормоочистительного устройства в сравнении с магнитным сепаратором ДЛ-1С приведены в общих выводах.

■ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучение состояния вопроса очистки грубых стебельных кормов от механических примесей показывает, что часто причиной отказов кормоприготовительных машин, в частности, измельчителей-смесителей. является попадание^ их рабочие органы твердых инородных примесей.

2. При анализе устройств отделения инородных примесей было выявлено, что самыми простыми и надежными устройствами для очистки грубых стебельных кормов являются пневмомагнитные сепараторы, которые обладают высокой степенью очистки и безопасны для обслуживающего персонала.

3. Разработанная классификация сепарирующих устройств для отделения твердых инородных примесей от грубых стебельных кормив позволила установить, что:

. - •• - для обеспечения эффективной очистки кормоочистителыюе устройство должно быть универсальным по своему назначению и комбинированным по способу отделения примесей:

- с целью снижения энергоемкости процесса очистки конструкцию сепарирующего устройства необходимо выполнять совместно с основными кормоприготовительными машинами, требующими предварительной очистки корма. При этом сепарация должна происходить по возможности за счет ресурсосберегающих технологий.

4. Данные исследований физико-механических свойств инородных примесей и грубых стебельных кормов показывают, что наибольшее различие у них наблюдается для параметров, характеризующих способности частиц сопротивляться воздушному потоку. Коэффициент парусности у грубых стебельных кормов находится в пределах

О,038-0.075 м"1,а у большинства инородных твердых примесей значительно выше 0,0109 м"1. В связи с этим наибольший эффект сепарации грубых стебельных кормов и твердых инородных примесей будет происходить с помощью пневмомагнитных устройств.

5. Разработанное пневмомагнитное сепарирующее устройство (положительное решение ВНИИГПЭ на заявку №94040246 ) обеспечивает высокое качество очистки грубых стебельных кормов от инородных твердых примесей без привлечения дополнительных энергозатрат за счет использования избыточного воздушного потока, образующегося ' при вращении вентилятора-швырялки измельчителя-смесителя ИСК-3.

6. Теоретическое описание рабочего процесса сепарирующего устройства позволило:

- определить оптимальную скорость воздушного потока при очистке грубых стебельных кормов от инородных твердых примесей:

- рассчитать некоторые параметры месторасположения загрузно-го транспортера и получить аналитическое выражение для определения скорости ввода частиц в сепарирующую камеру: .

- провести кинематический анализ разделяемых компонентбв в

воздушном потоке и получить дифференциальные уравнения их

движения . Сделать математическое моделирование движения частиц в воздушном потоке на ЭВМ и определить конструктивно-технологические параметры сепарирующей камеры, а именно: высота сепарирующей камеры - 0.8-0,85 м.; длина сепарирующей камеры - 0,7-0.8 м.; расстояние от зоны ввода грубостебельного вороха до промежуточного окна - 0,35-0,4. м. и выбрать исходные параметры воздушного потока - скорость воздушного потока 20 м/с. угол его наклона '- 15°:

- получить аналитические выражения для определения конструктивно-технологических параметров подпружиненного клапана и провести моделирование на ЭВМ процесса вывода инородных примесей из пневмосепарирующей камеры;

- предложить аналитические выражения для определения пропускной "способности кормоочистительного устройства и расчета энергоемкости процесса очистки грубых стебельных кормов в пневмосепарирующей камере.

7. Экспериментальные исследования кормоочистительного устройства методом планирования многофакторного эксперимента позволили выявить, что на степень очистки корма в данном устройстве существенное влияние оказывает скорость воздушного потока и угол его наклона, расстояние от зоны ввода до приемного окна, высота расположения диффузора воздухопровода, а также подача исходного материала.

8. Исследования в оптимальной области методом ортогонального планирования позволили получить математическую модель рабочего процесса в виде уравнения регрессии. На основе анализа полученного уравнения регрессии рассчитаны наиболее значимые конструктивно-технологические параметры сепарирующего устройства, обеспечивающие максимальную степень очистки Т10 - 93,98 %. Эти параметры соответственно равны:

- скорость^воздушного потока и - 18.416 м/с ;

- угол наклона воздушного потока 0 - 14,55® :

- расстояние от зоны ввода корма до приемного окна а-О.40755 м;

- высота расположения диффузора а- 0,3343 м ;

- подача исходного материала й - 0,883 кг/о .

9.Достоверность полученных аналитических выражений для опи-

сания рабочего процесса кормоочистительного устройства подтверждается результатами экспериментальных исследований.

10. Результаты производственных испытаний и расчеты технико-экономической эффективности кормоочистительного устройства показали, что:

- степень очистки соломы яровой и озимой пшеницы, а также ячменной составил 93.0-94Я. При этом степень очистки от крупных, тяжелых примесей достигла 100%. что имеет большое практическое значение с точки зрения повышения надежности работы измельчителей-смесителей кормов:

- за счет простоты изготовления устройства и применения ресурсосберегающей технологии, обеспечивающей снижение энергоемкости в процессе очистки, годовой экономический эффект по приведенным затратам для молочно-товарной фермы на 600 голов составляет 1 846 935 руб:

- общий годовой экономический эффект с учетом экономии от прироста производства условной животноводческой продукции, например молока, составляет 8 375 013.9 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих"работах:

^.Классификация сепарирующих устройств для отделения инородных примесей от стебельных кормов.//Механизация животноводства: Сборник научных работ,- Саратов: СГСА, 1994 г. - с.114-117.

2. Патент №2013039. Измельчитель-смеситель кормов. - Опубл. в БИ. »10 от 30.05.94 (соавтор Мухин В. А.).

3. Измельчитель-смеситель с сепарирующим устройством для отделения инородных примесей от грубых стебельных кормов./ ЦНТИ. Ин-форм. л. »196-96.- - Саратов, 1996.