автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процессов и оборудования для измельчения пищевого и кормового сырья

л, 11 9 г

1 /,. V

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ОСПАНОВ Абдыманап Абубакирович

УДК 664.734.2:636.085.55: 621.926(043.3)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО И КОРМОВОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.18.12 — Процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ

на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Алма-Атинском филиале Джамбулского технологического института легкой и пищевой промышленности.

Официальные оппоненты: Академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор ГОРБАТОВ А. В.

Доктор технических наук, профессор ХРАПАЧ Е. И. Доктор технических наук, профессор ДОЛИН-СКИИ Ф. В.

Ведущая организация: Болшевский комбикормовый завод Российской Федерации.

Защита состоится « № . /г 1992 г. .¿о час. на заседании специализированного совета Д 063.51.05 при Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТИПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять в адргс^Ученого Совета института.

Автореферат разослан <@(с> » /( 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Д 063.51.05, к. т.н., доцент И. Г. БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ

ОЯЦАЯш>Актж:с1т РАБОТЫ' _

Адтуалыюрт^ В условиях пар входа к рыночной эконо-

мика произошел разрыв традиционных хозяйственных связей, ыазду поставщиками осуществляется норитшчная поставка сырья и обо -рудования. В этой связи пдобша. создания нових ладов пииовпх в кормовых продуктов, безотходной переработки продовольственного сырья, разработки а соварианствованля прогрессивных технологических процессов л оборудования приобретаю? особую актуальность.

В то аа время п агропромышленном комплексе изгонялась технология и повысилась требования к'качеству пврерабатшзаемо-

ч

го сырья а полуфабрикатов, ужасточились технические требования" к малинам я оборудованию. Появились новые вида отходов пищевой прошиениостя, требумша специфических технологических операций для их переработки, составной Частью которнх является измельчение.

'. Однако, большинство .судзствущих технологических нроцае - ; сов и оборудования.отии требованиям полностью аа удовлетворяют. Так, при производство кондитерскихизделий с пониженным содержание» сахара необходима одвородноегь и дисперсность сахарной пудры, которым сущастпузхш мзлпша для измельчения сахара но отвечает,

Осгакпуэ неиспользованную карамельную массу могло использовать повторно кап доброкачо отзошшй возвратный продукт при условии. оэ измзльчатая для коначята размеров частиц 30-40 мм? Однако машины для измельчания таких продуктов отсутствуют и режима измельчения по отработанна

■ При решении, проблем интонсифакаща процессов измельчания в комбикормовой промышленности сучатом* особенностей зерновых

и зернобобовых культур для условий Республики Казахстан, где эти культуры обладают высота прочностными характеристиками, нужна специальная разработка по совершенствовании конструкции существующих дробилок.

■ч

Вопросы механизации переработки побочных продуктов убоя каракулеводческих хозяйств, режимы и систеш мадшн для произ -Еодства из этого сырья ¿шсо-костной муки решены недостаточно полно. Специальное оборудование для производства мясо-костной муки не выпускается, а имеющиеся в цехах для переработки тушек ягнят работает неэффективно из-за несовершенства организации груда, низкой надежности машны, завышенного резервирования производственной мощности оборудования, неравномерности состава готовой продукции, низкого качества и неполного соблюдения зоотехнических требований.

Эти особенности развития отраслей агропромышленного комплекса требуют глубокого анализа и систематизации способов из -мальчения, проектирования новых процессов и оборудования с наалучишш или оптимальными характеристиками (параметрами).

Исследования, результаты которых включены в диссертацию, проводилась в лабораториях Аф ДПШШ, на кондитерских фабриках, комбикормовых предприятиях и каракулеводческих хозяйствах в соответствии с координационным планом научно-исследовательских а опытных работах, а также планом создания новой техники Ка -захского государственно-кооперативного объединения "Казпище-пром". Казахского государственно-акционерного концерна "Каз-хлебопродукт" и Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Казахстан. Основные разработки включены в Республиканскую программу1 "Продовольствие".

Цель и задачи работе. Основной целью работы является науч-

нов обоснование соввриенствования процассоз и оборудования для измельчания шзового и кормового сырья, знодракие которых поз -I воляот внести значитальный вклад в ускоренно НШ а отраслях агроперерабатывагавго ко.'.шгвкса.

Для достижения поставленной цели сфор.'луларовакы. я реданы следующие задачи:

- разработка обдаго подхода к процессу разрушения пищевого и коркового сырья посредством удара, резаная и сжатая с уча?«,? 'начальной и конечной крупности частиц;.

- разработка и экспериментальное чодтварзданиа адакой агшро-

ксишдаошоа завасшости ттхашш- удадьякх энергозатрат.прн

\

различных видах разрушения и измельчаемых материалов я типах \ оборудования; . —

провадвниа экспериментально-теоретических исследований по обоснованию целесообразности использования дробилок 'ударного типа с плавающими рабочими органами а узлами для измельчания сыпучих материалов;

- определение основных физико-механических характеристик пищевого и кормового сырья, подлежащих измельчению ударом, резанием и сжатием;

; - установление связи (зависимости) мевду свойствами, исходных продуктов, требованиями я продуктам измельчения и кинематикой рабочих органов; •

- составление математической модели для определения оптл-малышх параметров и режимов продассов измельчания;

- разработка новых конструкций ыашн и процессов для измельчения с оптимальными характеристиками;

. - определение экономической эффективности разработанных измельчавшие машин и режимов измельчения.

HazsHflg. новизна. работа!. С общих позиций рассмотрены процоо-сы разрушения пищевого и кормового -сырья посредством удара, - резания и сжатия' с учетом начальной и кокоткой крупности частиц, в оснозу которого положена гипотеза о единой аппроксимационной зависимости минимальных удельных энергозатрат.

Экспершентально и на база специально разработанной прог -рашн на Э31,! ШЛ PC/AT подгверядена корректность принятой математической (¿одела, еа пригодность для оценки эффективности про -цессоз измельчения сырья с различными физико-механическими свойствам, например, зерновых и зернобобовых культур, карамельной масок и сахара-песка, тушек каракульских ягнят.

Данная теория положена в основу совершенствования принципиальных схам процессов и конструкций оборудования дом измельченш; пищевого л кормового сырья.

Аналитически а экспериментально доказана возможность интенсификации процесса ударного измельчения за счет свободного колебания рабочих органов и контрударных узлов.дробилок.

Разработан комбинированны! метод разрушения сырья с неоднородной, резко отличающейся структурой, основанной на его одновре менном продольно-поперечном деформировании, а также метод поэтаг кого разрушения структуры измельчаемой массы с отводом измельчен них частиц посла каждого этапа. ' ■ '

Практическая значимость работы. На основе научно обоснованных экспериментально-теоретических исследований в области разрушения пищевого ж кормового сырья ударом, резанием и сжатием, а также выявленных основных физико-механических свойств измельчаемого сырья и полуфабрикатов решена важная народнохозяйственная проблем а - совершенствование процессов и оборудования для измели чвния, которое позволяет интенсифицировать этот процесс на пред-

■ . 1 дриятяях АПК.

Разработаны типоразмерннй ряд новых, прогрессивных коиструк-дай'дробильно-измельчаюших машин, сконструированных на основа современных. энергосберегающих способов измельчания, например, двухступенчатая дробилка црупгокуснових материалов (ДКМ) \_28j; двух .ступенчатый измельчитель тушек каракульских ягнят (КЯТ) [25,27]; дробилка сыпучих материалов (ДШ) и измельчитель зернового сырья (ЕЭС) [29,30,33-35].

' Приняты к внедрению в производство, дробильпо-измельчаюшие машины ДКМ,ИЭС и ДСМ. ИЯТ включен в Систему машин дая комплексной

механизации сельскохозяйственного производства на 1981-19 90. гг.,

\

ч.2, "Животноводство*,' л типовой проект комплексного пункта забоя на 20 тыс,каракульских ягнят в сазои и переработки продуктов убоя.

. "Разработаны новые конструкция экспериментальной дробилки с сйшэизмернтольнш устройством [зх] и прибора трания для определения коэффициентов трения сшучшс материалов с учетом амплитуды колебаний рабочей поверхности [32_], которые приняты к внедрении в учебный процесс. •

' Результаты исследования используются ЦПКБ Казахского госу -дарственно-кооперативного объединения ГКО "Казпишвпром" при разработке технической документации на сарийдай выпуок новых дробиль -но-измальчаззщих машин.

Онидаемый годовой экономический эффект от внедрения одного комплекта маши, тне.руб.: ДКМ - 28, ПЯТ - 37,5, ИЭС - 82, и ДМ - 69,5. Учитывая, что среднегодовая потребность Республика Казахстан в таких машинах равна 20 комплектам, обший экономический эффект составит более 4,5 млн.руб./год.

Апробадзщ работы. Основные подояеная диссертации докладывались и обсуадалпсь, начиная с ,1977 г.,, на ежегодных конфа -ранциях профессорско-преподавательского состава а аспирантов

Казахского СШ (Алма-Ата, I977-ISSI а 1984 гг„), а таяжа JIs-ншщрадского СШ (Ленинград-Душкин, 1980 и I98Ï г.); расширенном заседании НТС лаборатории ко^шлаксн-ой электромеханизации процессов каракулеводства ЕЛО "КазсельхозмеханизацЕя" (Алма-Ата, 1982 г.); научно-технической конференции преподавателей и сотрудников Оренбургского ПТИ (Оренбург, IS65 г.); Всесозоз -ной научной конференция в ШЗШП ( Москва, 1987 г.); Республи -какокой каучно-пракгичоской конференции молодых ученых и специалистов (Кустанай, 1988 г.); 5-й Всесоюзной научной конференции а ОТШШ (Одесса, 1991 г.); 2-й международной научно-практкчес -кой конференции (Краснодар, I9SE г.); семинара -"Вопросы теории и практики процесса измельчения" в МТИШ (Москва, 1992 г.). Макеты отдельных машин экспонировались на ВДНХ СССР (Москва, 1987 г.); ыездународной выставке (Кишенев, I99Œ г.) и ВДН1 Республики Казахстан (Алма-Ата, I988-I99I гг.). В 1987 г. ав -тор был награжден серебряной медалью ВДНХ СССР.

Отдельные разделы диссертации отражены в трех отчетах по хоздоговорным и одном-госбхдаетной РИР, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора; их результаты одобрены и приняты заказчиками (ГКО "Казпииаяром"» концерн "Казхлебопродукт") к внедрению.

Основное содержалиа диссертации изложено в 35 научных работах, в том числа в двух отдельных изданиях и десяти авторских свидетельствах и патентах на изобретения,.

Объем диссертации. Диссертация изложена на 438 машинописных листах, состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы, приложений, включает 23 таблицы и 89 рисунков. Основной текст диссертации изложен на 272 страницах. Список литературы содержит I9E наименование, в том числа 21 на иност-

ранних языках.

СОДЕРЖАЩЕ ДИССЕРТАЦИИ

Вввдориа. Обоснована актуальности там исследования, сформулированы цоль и задачи, научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвяшака анализу способов нзмзлъчешш я работа существующей конструшда оборудования для дробления д ре<-занйя пищевого и кормового сырья.

Сформулированы требования к техно-югячаскому прогрессу, форма и геоыетрячоскшд размером частиц продуктов измельчания»

Обосновала цолосоосразность дркыапония новых энзргосбарй-^ гаших способов измельчения, тпкпх, как одновременное продолх-ио-попсрочноо дафоршрованио структуры измельчаемой кассн; не™ этапное раз'руаенаа с отводом измельченных частэд после каждого этапа л ударное измельчание засчат свободного колебания рабочих органов и конгрударянх узлов дробилок.

Во второй глава-обобщены основы теории процассоа измельчения, даио соотношение маяку потребленном анергии ж крупность® частиц а дробально-измельчлтшшх процессах, которое учнтыва -атся при разработка теоретических, экспериментальных а метод© -логических основ процессов измальченая патового и кормового сырья»

Показан вклад учоных в развитие теоретических исследова -ной процесса разрушения сырья и продуктов. Решением этой задачп занимались П„Р„Рлттиягер» Е.А.Горсам, В.А.Кирпичев, §0Кик, Л.Б.Лввеасон, Е„М,Гутьяр» МД^Ниснавич, Р.Гвйо, Ф.Бояд, АД. РундкаясТв Ташка, Холмс,, Хоррное Ц*А0Ребандер, Браж, Г.Рущф, ГрсфТате, В.ПеГорялшн, В.П.Ромадан', Я.НДуприц,' С.ДДусид,

A.Р.Демидов, С.В.Мельников, В.А.Вдасаав, В.И.Акунов, Л.А.Глебов и др. '

Продлояоннка ученьш гипотезы для частных случаев измель -чония сырья в пшавой, мукомольной и комбикормовой промышленности не позволяют достаточно точно определять расчетным путем необходимые показатели процесса разрушения частиц измельчаемого материала.

Теоретические основы резания материалов лезвием разработаны акад.В.П.Горячкянкы и получили дальнейшее развитие в трудах

B.А.Жалкговского, Б.И.Брвмера, Е.С.Босого; А.И.Пелеева, А.А.Ива-шко, С.В.Ывлышков^ Н.Е.Резника, В.А.Зяблова, М.А.Сулимы и др. Из анализа работ этих ученых следует, что недостаточно изучены вопроси обоснования и оптимизации параметров и реяимов работы измельчающей машины, а также силового взаимодействия сырья с рабочими органами измельчителя, выделения клеточного сока, оценки энергоемкости процесса, распределения напряжений по всей длина рабочих органов и условия подачи сырья в камеру измельчания. Кроме того, в выполненных исследованиях факторы, влияющие на критерий оптимизации, рассматриваются обособленно, вне их связи с другими, более значимыми. ' .

Так, основные гипотезы теории Кирпичева-Кика, Афанасьава-Риттиигера, Бонда, Ребяндера, Танака и др. имеют преимущественно качественный характер, не учитывающий многообразия явлений, которые протекают в измельчаемых материалах и на могут быть использованы для количественного описания конкретных процессов.

Согласно закону Ригтингера (I8S7), удельная энергия £ , затраченная на дробление, пропорциональна вновь образовавшейся в результата дробления поверхности измельченного материала. Этот закон определяется равенством:

где ¡с - постоянная величина; .г/я - линейные размори кусков исходных предметов и частиц конечных продуктов измельчшшя.

Предполагается, что закон- Риттангвра справедлив для хрупких веществ, икающее плоскости распада и характеризующихся появле -ниом новых трашпн.

Когда дробление твердого материала при достижении опреде -ленного значения напряжения происходит сразу с образованием частиц одного класса независимо от исходного размера гг,- предмета измельчания, справедлив закон Кита (1883):

£ 4 ф ^ (2)

Формулы (I) и.(2) показывают, что бесконечно большие затраты удельной энергии достигаются только при дроблении тел-до ш -нимально предельного размера, опрадаляемих по технологическим соображениям, т.е. л:} = , при достижении которого дальнейшее дробление становится нецелесообразным, Б связи с этим Танака

предложил следующий закон дробления.

& <3>

где - удельная поверхность материала; - предельная

поверхность, при достижении которой дробление практически прекращается.

Как видно, что законы Ригтингера л Кика сформулированы на основе гипотезы о том, что удельные затраты энергии на дробление зависят только от линейных размеров предмета и продукта дробления, т.е.

В развитии вышесказанного, представляется более естественным считать удельную энергию зависящей от отклонений линейных разма -

ров, от их минимально предельного значения. В таком случае за -кон Риттингера приобретает вид:

• ^ - ¿¿335 -

ГД8 ¿а:, ^ЛГ, ¿¿с2 =

■ Аналогично видоизменяется закон Кика

(5)

Из двух последних формул видно, что с ростом удельная энергия разрушения возрастает со скоростью ¿^ ш ^г/ до значения и не более. Вместе с тем опыт показывает, что неограниченное увеличение линейного размера продукта измельчения тре -буат неограниченного роста удельных затрат энергии дробления до размера сс^ - . Поэтому разумно предложить такую форму зависимости энергии от размеров сс^ и ¿сг, которая отражала бы наличие линейных затрат энергии. Среди таких аппроксимационных зависимости представляется более подходящей следующая:

где £ * с/* ¿,-у? * - постоянные параметры, зависящие от вида измельчаемого материала, их фазико-маханичаских и прочностных характеристик, а также типов разрушения и оборудования.

игу - -л:,тту/т _ поправка к существующей научной гипотезе. Значения составляющих зависимости (б) колеблются в следую-, щих пределах: •

; (8)

По Ее личинам параметров сС и уз* можно подобрать значения, йу и л'г , при которых удельная энергия £ достигает минимума в диапазоне (В). Этим самым появляется возможность разра -

бот5® ракомондадаи наиболее рацаонального использования измель -чавиих машин конкратной целевой конструкции.

Предложенная ашроксимацаоняая зависимость (6) представляет собой единую научкуа концепцию при формировании экспериментально-тооретигескях предпосылок для совершенствования процессов разрушения пищевого и кормового сырья посредством удара, саатия и резания и далее,именуется универсальной математической моделью.

. Третья, глаз^.-посвяшена разработка математической модели процесса ударного измельчания сыпучих материалов, в основу которой полозан вероятностный подход к описании технологического

процесса дроблашш. Последнее' связано правде всего с массовостью

\

дробленая в измельчителях и наличием мнонзства связанных с еиМч случайных событий. _В соответствии с этим» измельчавшая машина рассматривается в качества "кибернетического" элемента, на вход которого подается измельчаемое сырье (входной поток Л'^ ), а на выхода получается продукт дробления со своими свойствами (выходной поток И ). При таком подходе в роли модели измаль-чения выступает абстрактный оператор у/ „ определяемый действием средств, разрушения тел.

На практике, в силу массовости поступления измельчаемого сырья и особенностей конструкции иэмальчяталя, на каядый предмет разрушается под воздействием аданачного средства разрушения (ударного элемента). Кроме-того, щ каядое единичное средство разрушения соприкасается о конкретным предметом разрушения. По этой причине па пути следования объектов разрешения принято устанавливать параллельно а последовательно насколько единичных средств измельчания.

; Теоретически указанная особенность практической организа -

; / -V V". ' " •

цпи. прокаленного измельчения о?ратаегоя схемой последователь -

ного измельчения (рис.1).

Ряс.1. Схс'/л последовательного измельчения.

В качестве модоли последовательного измельчения принимается схсма, представленная на рпс.2, а составляющей это.":

?г.с.2. Модольная схема последовательного измельчения.

схемы слуялт уравнена о связи:

X/ = Щ о ¿ = г, ■ (9)

На рис.2 л в равенстве (9) прп.чята слодую'лая симзолпа: - номер оператора преобразования потока ± ^ - ^ потоп, прадставляэсн.1 собо.': множество измснякпнхся числовых характеристик реального -го потока; V/ - оператор ¿' -го преобразования, опродоляо;л.тл до:":с?вкем с-то средства разрушения тел; ° - символ действия оператора на прообраз.

Поело ваодения обозначений: уразнсгаю (Э) заменяется зырагсениегЛ"^ у К/ = ° ■ ■ • ° К^

(Ю)

Равенства (9) и (10) молото условно назвать операторной моделью язкельчонпя потока X" , если действие нспх операторов носит вероятностный характер.

3 соответствия с ГчИборнотаческам подходом, определения

операторной модели требует задания входного и выходного пото -¡ ков, а такав результирующего оператора' W а равенство (10). ! В связи с этим появляется потребность создания математической модели как предметов (объектов) разрушения, так и их движения и разрушишь

Предметом разрушения пли разрушаамки объектом называется физическое тело, нодлшкащэа разрушению. Оно гшает свои атрибуты: гвоматрш, состав, строение, состояние, свойства, структуру, параметры, функции и характеристики Прн измельчении как -днй атрибут предмета разрушения пзмапяотся. Поэтому модель предаю та разрушения должна по возможности полнее отражать наличие зго атрибутов и иг изменений.

Отличительной чертой арогаяаленного измельчания .является надачиа потоков. Огсада вытакаог потребность найти адекватное уатематичаскоа описание потока, т.о. для полного описания два -линия потока необходимо знать но только математическое огнсаша частиц и физики всох предметов изглальчшшя, но и уметь опреде лять положение центра масс каждого из них, а такко описывать вращение кавдого тала вокруг центра taco.

Даидашо центра гласе молено ошсать на база второго закона Ньютона, в соответствии с которым верно уравнение:

/7?а . - (II)

£.f ^

гда f¡ - суммарная сила действия внешних объектов - а случае ударного пзмодьчанпя определяется равенством

27F + ¿rp . (12)

Здесь силы fcr , , f Ртр носят случайный характер, . в работа предлагаются формулы, с помощь© которых она опредаля- . стоя. Необходимо указать на возможность практического использования равенства (12) в процесса.конструирования дробилок. Так,

объективно существующую силу тянзсти разумно исполь-

зовать для образования наиболее экономного перемещения предметов измельчания. ;. _ ■

Относительно силы столкновения объекта измельчения отметим, что именно она долина искусственно создаваться и быть весьма большой. Без столкновения с молотками (. ) или дру -лзш рабочими органами (стенкой ) дробилка измельчание практически невозможно. При измельчении потока предметов дроб-лещя необходимо предусмотреть достаточно сильное неоднократное столкновение рабочего органа с каздым из них. При этом условие разруше!шя ' £ ; ^^ , работоспособности ДробИЛКИ - ("1*/' ■

В последнем неравенство символом / обозначен номер объекта измельчения, соударяемого с молотком у в наихудший момонг времени, ' - сила столкновения

^ -го объекта измзльчшшя с -м молотком в момент времени . Под наихудакм моментом времени понимается такой момент, в который молотки .соударяется с максимальным количеством наиболее тяжелых (массивных) кусков (частиц; измельчаемого материала. Для ориентира можно взять среднее количество л^, соударяющихся с молотками предметов в соответствии с формулой

где ^ - суммарная площадь рабочей эонп поверхности всех молотков дробилка; Ss/¡з - минимальная площадь сечения объектов разрушения.

Вышесказанные соображения дают основание полагать, что на создание весьма больших сил столкновения должны б?:ть направлены усилия ученых и конструкторов при разработке, новых конструкций дробильно-измельчаюших мании.

Относительно сил ^ сцоплешя необходимо заметить, что они мешают измельчению. Конструкцией дробилки доляно бить предусмотрено "противоядия" для этой помехи. Одним из способов уменьшения отрицательного влияния сил сцпшгопия является cod -

дтло шюрлплн ирвдгтеоз и српдстз пзг-.чга.ччипя лля рабочих органов Л узлоп ПЗ'лкплиГОЛ ^.

Силы трокпя з пзмельпсншх играют двоякую роль. С одно« стороны, при дзмольчзнгл трением является определяли®«;!. В дйуг.чх случал: гроше ко;::аот азмольчогаи, упшпгашая затрата энпргпл до 70-00,:;,

Отрядахроль щ'рает гакгз. спла рг движения поз -духа» Когбападпя ерах cxvi .{.,, t ¿s Д. слуг.гт оеповпоц причиной резкого д'пил'гчоцпя затрат энергия при молкои п тонком .измельчении. ,

Ппи конструлрошялл дробплок необходимо учзтквать полпзнш позмсгаюстп использования сллп тг:*астн л отрицательное зшшша с.ш! сцепления, трашя догдаппл воздуха.

Для полного описания дагеззшя потока тахсга необходимо укоггь описывать врашошо 5;аядого тола вокруг центра тсс.' Низа предлагаются фориулы гаатащш. дагковня предмета азмоязления:

f X » H'&Wtfr) х£Ь*Г,&),

гдо XdAO / Yote), P-efi) - координата начала подвижной система: ^(¿Ш, г - угли, образованные коордшат-нш осяш ¿?fXj новой систолы с осепш пеподаизвной

систвш; - коордапаги чочхя Л области трехмерного

пространства, продегавляюзие продмаг я§кельчвшя в подшкшой

системе, а - а еэподвееиой (рис.3).

¿1

Рис^З. Сочетание двух систем координат.

вами:

Координаты определяются раванст -

< ~ (1б)

( ¿оМ = ~Ус-¿с.

Здесь ■ Хс{б), - координаты центра тсс в непод-

вижной, системе координат, а хс, Ус, г а ' - в подвижной.

Хс&), Ус&)> 2с.&) определяются уравнениями (II) и (12), в соответствии с которыми система дифференциальных ура в -нений имеет следувдий вид:

'х = Я? + Лг + &Р /£ + р/ * л; г /"4

(16)

Ее решение дает возможность найти координаты центра масс предмета измельчения в каждый момент времени при задании его начального положения и начальной скорости.

Дня ¿сС/ иа, г* справедливы равенства: /

и -ТГ-/?

Уг

уг

' I

Ус - -¿7 & ,

Уг

в которых Уг - область трехмзрного проотранстаа, которую занимай? частица изкалъчааыого обхакта, •

Таким образом, подгучашшх координат достаточно для выясна-

ншх ; траектория довяшшя цзнтра уаос продавца нзмвльнвшя н по. **

лучшшл объективной картлш дкяязюя потока о точность» до вращения предаете взмзльчония. Чгобя получить наглядно о представлапиа о вращении продаотов дзиальчаная, необходимо дополннтально я выражению (16), решать уравнение двиквшш:

ЩЬ X» + г*)), <18)

в котором р- - скорость дозинання предмета измельчения относительно подвижной системы координат; - ускорение масс относительно неподвижной сдстош; 2 - радауо-вактор точки М(Ьс,у,г) относительно центра масс; - скорость вращения подвшшой сио-темы координат относительно поступательно движущейся системы с началом в центра цасс; ^¿(г* ъУ) - сила, определяющая неравномерность вращения подвижной система; - сила Кориодиса; - ценгробожн&я сила,

■ В четвертой г.ца$о даны аналитические исследования процеосов измельчания на машина с рахущит нржами и мельнице о плавающими молотками. Предложены конструкции двухотупепчатых измельчителей:

дробилки крупнокусковшс материалов (карамельных масс) ДКМ и измельчителя сырья животного лроисхокдония (тунек ягнят) ИЯТ. Рассмотрены схемы силового, взаиждойстшя рабочих органов этих ¡.:а -сшн с измельчаемым ¿материалом для .каждой ступени в отдельности.

Перзая ступень ДКМ (рис.4) состоит из разгрузочного бункера I, нога 2 с возвратно-доступатвльным движением илротиворежутаай пластины 3. Нои 2 размещен в корпусе 4.

Рис.4. Схема сил, действующих на нож первой ступни ДКМ.

Критическая сила р' />//7 приложенная к ножу 2, вычло-ляется по формуле

щ(сР+ ¿с* (19)

где £ - относительная деформация; </<" - толщина и длина лезвия нояа; - модуль упругости, Па; =

+ _ определяется эксперименталь-

но; ^ ~ коэффициент Пуассона.

Основными рабочими органами второй ступени ДЙК являются ноет продолыю-поперачного резания, вступающие в спловоо взаимо -действие чороз слой материала .о протапоргауишй элементом, шов-том гребенчатые зуби, причем рояувдв кромки цродолыпе: ногвй

состоя!' ж го-,*/;--. :юлок:'н (рмоД) '.ч 0).

Рис.6. Схема сил, действующ* на пол: 1 - поперечного резания; 2 - про -дольного резания; 8 - слой кара?,ильной массы.

г— п

¡.г,» к* -У.

|ч

Рис.5. Схома сил, да^ствуп-шдх на т.огс ^ поо^ольного раза-к:л; 3,4- соот -вотственно левая я хгеагля ослушав кромки по.гл; 5 - протл-воэаяувдй элемент о квомкамн 6 д 7; В -слой кавамольпой массы.

Ровнодойстаддадя кригачосгаЯ сшп! С'--"] . направлен-

ная со стороны исхаЦ а способная возбудить процесс резания:

А

(20)

[л-//] -* максимальное критачпекоо усилие на ноне 2 продольного розалия ( Рмр.л +Я-р./т ~ то но на

Ра

левой и правой подавиная нежа 2)i [<#1 - то не на

пока I поперечного резаная* '

Посла йпреяолог^ 'сосгавляшях в уравнении (20), оконча -тальная Рф. :

Р

h. z

+"Жсз>.г. -¿г) 1 /ог\

L . Jlcf ^ J >

где J ; ¿z *

- средняя

толщи-

на поперечного слоя; толщина перерезаемого слоя

материала соответственной;левой и' правой'по^винками ножа, м; / - коэффициент, учитывающий снижение напряжения разрушения в/о вследствие предварительного деформирования слоя материала.

Первая ступень ШГ состоит из корпуса о загрузочным бункером, Внутри корпуса расположицилиндрический ротор. На поверх -ности последнего установлены винтовые ножи с правой и лавой спиралями. На внутренней поверхности Корпуса через сменную пластину закреплен противоречащий элемент (рис,?), имеющий криволинейную рабочую поверхность. Между его режущих кромок I выполнены сквоз-.ные окна 2, разделенные поперечными ребрами 3.

Рис.Vi' Противоре-жушй элемент ШТ.

Критическая сила разаиия , [А'//1 со стороны винто-

вого ножа ротора определяется по формуле

р'" = {о&Л'ГЛ?¿г^еб'»! ( (22)

Ас'

где о, $ ~ ширина и толщина нога, м; Л/ - радиус барабана,

м; кр - коэффициент размерности; ¿^ + /г [/х^*./ +

+ - коэффициент, учитывающий влияние физлко-кеха-

нлчаскнх свойств /г и ^ разрезаемого материала, располо:га -

нив*режущей кромки на ланши ¿г , угол ас заточки , величины

предварительного саатия материала /т***./ режущей кроной на.

значите сил сжатия и трения, возншеовдих при внодраша нояа а

материал; £г - модуль упругости, Па; -4 - коэфЬвцаант учи-

тываюший степень поэтапного сишвпия величины срезаемого слоя, •к %

Вторая ступень ИЯГ содаряяг корпус, внутри которого'установ-

/

лен питающий шнек I о переменным шагом мзщду виткам. На последнем витке шпака выполнены отварстия 2. Вдоль кромки каадого из них прикреплены ноли 3 о острыш углами заточки и рааулей кром -кой, направленной з сторону вращения шнека (рас.8).

Общая критическая сила

?яс.8. Конструктив -нал особенность послодного ватка шнека.

¡_км] . действующая со

огорона рабочих органов я способная возбудить протшос ризпния:

- + Рфгггу (23)

где Рф.гг _ Ц'.&рЦА; .крмячаскив силы,' действующие соответственно со старош дополнительного ножа последнего вятка ишака и измельчающего аппарата Г']^] •

Окончательная формула для нахождения /"/^е.г

Здесь )) коэф|ш.фанг,' аналогичный кооффицпенту У в фор -г.!уле (21), ^ ?^.г(&А */г+ >

= ¿¿г.» V Л '' Я ' X," -

соответственно наружгшй диаметр, длина и шаг витка шнека, м; у- коэффициент заполнения жалоба; - плотность измельчаемого сырья, к?/«3; - к.й.д. привода,- - суммарный коэффициент сопротивления; ^ - 1юзффпшонт запаса монности; - коэф -фицнант, учагываюгцнй рабочую поверхность витка ишака.

Для измельчения сыпучих пищевых (сахар-пасок) л кормовых (зерновая смесь) материалов наш предложены дробилки типа ДСМ и ИЗО, отличительной особенностью которых является использование в них плавающих рабочих органов и узлов. •

ДСМ (рис.9а) состоит из рамы I, в которую вмонтирован кони -ческий противоударный корпус 2, В нем вертикально располокон ротор 3 с ударными элементами 4. Противоударный корпус 2 имеет возможность окружного колебания, что достигается специальным вибро -устройством 5. ДСМ скабнена Загрузочным 6 и выгрузочный ? пат -рубками.

ИЗО (рис.9,б) имеет раму, в которую вмонтированы ротор в

Рис.9, jfeetîa работы ДСМ (а) п ИЗО (ö):

вида отдельных дисков 3, цилиндрический противоударный корпус 2, заканчивающийся решетом 4 с крушшма отверстиями. Сыпучий материал загружаемся' ."д- эагрузочнув горловину 7, проходит в рабочую аону, Еосприншаэт .виброудар со. стороны ударных и противоударных элементов и выходит чероз загрузочную горловину 8. На диске 3 закреплены ударные молотки 6. Корпус 2 аналогично ДСМ имеет возможность окружного колебания с помощьв виброустройства 5. В отличие от аналогов (например дробилки ,А1-Д?.КР-55) у ИЗС нет сита.

Исследование процесса,Измельчения продуктов в молотковой дробилке позволило установить, что при оптимальной ее загрузке измельчает! материал а камора измельчения образует кольцевой рыхлый слой, скорость движения которого меньше окружной скорости молотков. Находясь в колвдсеок потоке, измельчаемые частицы, в зависимости ог их ■ крупности, подверженн действию центробапшой силы. Крушше частицы витесняясь, перемещаются ближе к деке и не попадают под ударное зоздайствиз молотков.

В целях создания лучешх условий измельчения молотками круп -них частиц продуктами вывода измельченных частиц из.зоны дробления ученые рекомендуют изменять конструкцию рабочей камеры или применять вибрацию частей дробилки (корпуса, деки, сита).

Чтобы нарушить кольцевой слой продукта, можно использовать радиальной тратшвжв молотков ротора при работв дробилки. Для регулирования радигихьного перемещения и создания вибрации молот-коз применяются пруяинк. Такая конструктивная компоновка рабочих органов использована в машинах ДСМ и ИЗС (рис. 10).

Расчетная схема взаимодействия рабочего органа с частицей измельчаемого магернала описывается в гл.З дзйферешшлъным уравнением (II), в котором гл - масса молотка, кг;

,2 л — „

ускорение ударного элемента, м/с ; - равнодействующая

Рлс.Ю. Схема коМпоновкп .удар ного элемента,* I — ротор; 2 -

ударный элемент; 3 ^ кронштейн 4 - шарнир; 5 - стержень; 6 -радиальный паз; 7 - пружина; 8 - противоударный корпус; 9 -рифли; 10 - зона измельчения.

сила, приложенная к ударному элементу;, .

lía основании принципа Д'Аламбора равнодойсть^лцая сила складывается из - центробежной инерционной силы; % - силы инерции Кориолпса; fA!T — переносной силы инерции; /v-^о — сил!£ упругого воздействия на рабочий орган.

В результате решения дифференциального уравнения (II) определяем относительную скорость . z&w . А переносная скорость -' 1^-сОгя (рис.Ю).

Тогда абсолютная скорость ударного элемента вычисляет-

ся следующим образом:

где 2" - продолжительность или время удара, с.

В работе таете рассмотрены геометрия и динамика ударного элемонта и определена критическая скорость удара.

3 пятоД главо дазш методика а описания экспериментальных установок для изучать физико-механических свойств рассматриваемых

(25)

Ударная сила рабочего органа

/

объектов изышгъчштя: карательной шсси, сахара доска, зернового сирья и туиик каракульских отнят.

При определишш прочностных характеристик и пссмдоваши процесса' ударного разрушения сахар-носка н зернового сирья бшш попользовали методики и экспарпиаиталыше установи, разработан-ша в ШИШ, а при изучении ш>ф1»щшига трения скалшондя кара-кильяой массы и чуток харакульехпх ягнят -• установка Ленинградского СХИ, Поиако вшеуказанш-д: разработаны оршмшальнна конструкции 9 кспериионталыюй дробилки с сшюиздшритвлышы устройством и прибора транш* с учащей шбращш рабочих органон а узлов из мельчавшей шашш, согорив задшшш авторскшх свидетольстваш.

Долю создашш эксперш еятальной дройшши в задачей, папай-кой лрн этом» является шкедкальная иптаншфпкацая и опташгадая процесса изкольчешя сипу чах материалов путай обеспечения возможного технологического эМшка;а от использования вибрацгш при одновременном сщкешш. энергозатрат'на. осушаотиланио процесса к доо -■ твяошш продольного разрушения структуры .измельчаемого объекта.

Дробилка состоит из корпуса с загрузочшш'бункером, внутри которого расположен ротор с ударным эламавд&ыи и с&лоызиариг'оль-ногоустройствй'. Последнее включает кон?рударшШ олекалт,' кото -риц закреплен на пластина, ямакхей шзиодаость перемещаться по одной из осай координат, Пластана установлена внутри салгэизцард-тельного устройства чароз подвяыша карзткд, вьшолнаншо в вида рамок д перамощащЕеся по дву« другим взаш.1но-парпаидакуляршц направлений: осац координат. Пластина и каретки соединены мекду собой по налрааяенпяи'осой координат упругими эломалташ (прушь , нами) 'л пластинами, соадинашшш с юнзодатчиками для регистра -•ции компонентов уешщй. .' ,'

Измерение составляющих усилия резания осущаствляатся при у о-

лопни пхилн пагруавпая'частиц измельчаемого материала, 'соотпот-ствуотеЯ объемному напрялтнло-дофор'млрованному состоянию, что значительно сшшает энергоемкость ироцосса, а> такх реализуйте^, 'возможность передачи язмольчземому Материалу большого пмлулъса энпргли (силы столкновения) при малой амплитуда коло бани !1. Этим достигаются прадельиоа разрушение структуры частиц материала л высокая степень измельчения.

Прибор трения предназначен для измерения внешнего трения сыпучих материалов при воздействии вибрации..При этом достигается повшешо точности определения внешнего трогая путем создания вибрация па контакто моаду частицами материала и поверхностью трения. .

•Приводятся порядок и методика составления математической модели процессов измальчония с разработкой программ для ЭВМ,

В и а сто Я, главе прпдставланы результаты теоретических л эю>-паримонталыпос исследований процессов в измельчавших машинах новых тнлон - ДОЛ, ПЯТ, НЕС п ДСМ. Определены основные Щпзяко--мвхашчоскиа свойства (коэффициент трения, сила сопротивления разрушению, влажность) измельчаемых материалов. Изучены прочноот-ннз характеристик! сахара-песка как объекта для производства сахарной пуда.

На рис.11 показали зависимости коэффициентов трогая сыпучих материалов (зернового сырья и сахара-песка) от амплитуд» колебаний рабочих органов и узлов измельчающее машин. При 'значении амплитуды колебаний <УХ ~ 4 мм величина коэ£»Т>лщшнта трения для зерновой смеси составляет 0,25, сахара-песка - 0,13. Известно, что без учета колебаний эти ци^ры составили бы соотвегствшшо 0,38 и 0,24, т.о. колебательное движение рабочих органов или вибрационный удар сникает коэффициент трения от 30 до,-4.0%. С одной

Рис.11. Зависимости коэффициентов трения сыпучих материалов от'амплитуда колебания рабочих органов.

сторош, этим и объясняется практическая целесообразность прима-нения плавающих рабочих органов.и углов .в' дробилках типа ИЗО и ДСП. •• ■ • -^-.у.У "'.'ф;- ,

Б качества осношшх фйзшго-механичесних характеристик сахара-песка были приняты предел' прочности Щьч и модуль упругости £ .а мегапаскалях. И с следования зависимости от относитель-

ной деформации' / частиц сахара-песка с учетом различной исходной шшсрости его-показывает, что увалйченио влажности сахара-песка'. до 0,25а снижает прочность, а разрушение частиц происходит .без'видимрй деформации в зона упругой деформации. Напряжение

при деформации S =0,03 ми ií влаяности -0,14% составляет 7,3-7,6 Ша, соответственно при 0,0G я 0,18 - 4,1-4,4; 0,05 №1 я 0,25$ - 2,7-3,0 Ша.

По результата}.! испытаний в условиях статического сжатия частиц сахара-песка опредвлвна вероятность распределения предала прочности при разрушении. Установлено, что модуль упругости в зависимости от исходного размера частиц сахара-песка и их влажности находится в пределах 41,3-118,3 Й1а.

Такие установлена линейная зависимость .вероятности разрушения частиц оахарп-песка при единичном ударе от скорости удара, При увеличении скорости последнего и размеров частиц сахара-песка вероятность разрушения становится большей, В то лс время с уменьшением частиц я увеличением скорости удара энергия, затрачивав -мая на их разрушегао, возрастает. Например, почти полностью разрушались частицы с исходным размером «^ixIO"-3 м при скорости

п

удара 70 м/с, а с 0,8x10 м - более 80. Эти утверждения соответствуют предложенной наш универсальной математической модели (6) процессов разрушения.

Динамический предел прочности сахара-песка в зависимости от критической скорости удара находится в промежутке от 22,4 до 28,5 Ша. Динамический модуль упругости сахара изменяет -ся от 580 до 810 Ша. При этом на его величину влияот нагрузка на кристаллы сахара-песка и их влажность.

Для исследования процессов измельчения сахара-носка с целью получения пудры доя кондитерской промышленности и зернового сырья для производства комбикормов создавалась экспериментальная дробилка с силоизморлтольшш устройством, которая позволяла варьировать большинством конструктивно-кинематических параметров. В ней использовались различные конструкции ударных рабочих органов

(адблД).

''adrav;. 1, Вида ударш« элементов п их условные обозначения"

Условное сбоз-| ¡Вид поверхности

ЖЖЛЩ ^рш ударного элемента ¡ударного i элемента

Q'UÁOvvn ; (рис.12) i !

О

«а

ШЕМ

ш

-.'Г.:-Г'

í.rrHí' •-""'■

□

Гл^дшл ■ Шгдцаьая Кольцевал Ко;.':ШШ1розацн£;Я

Из графика_зависииости вероятности разруаания сахаропеоиа до 30 ша от' скорости ударнш: элементов при использовании раэлд- -щах фор:л рабочих органов (см.рпс.12) сладу от, чх*о с повшоннеи округшой скорость: удара процент выхода частиц-сахарной пудрн ■ .увеличивается; Нааболхшай процент..выхода частиц ведачкпоГ. 30. ши (около 100/?) достигается -при скорости' удара 65-78 м/с с использованием рабочего органа комбинированной форда. Upa гой r.c¡ скорости удара применение вдащеаой-формы рабочего органе позволяет получить выход 93£; кольцевой - 84; гладкой - 41%,

' Влияние состава и влашостд сгмш из зернового сцрья па про-долкктольлость измельчения ^ . а расход электроэнергии показано на рас,13. Видно, что размол зерновых смесей, состоящих из трах компонентов в разных соотношениях, более ала менее стабилизирует'процесс по продолжительности ирыельчения и расходу электроэнергии. Однако, осли анализировать аолучешшс значения при

зз

7а

Жг

¿1

л? за ю Л7 ¿о 7а Цу, %

Рис.12, Зависимости вероятности разрушения П ) частиц сахара пзска до среднего размера с/е = 30 мзш от окружной скорости и

форм« рабочих органов.

измельчании одного образца разной влажности, можно заметить,что сухое зерно (влажностью 11,1$) измельчается-дольше, чем более влажное в пределах диапазона исследования.

Оптимальная продолжительность измельчения,при которой минимальны и затраты электроэнергии "наблюдается при влажности 14,1$. Согласно рис.13, при измельчании образцов с большим содержанием ячменя и риса отмечается позшисншй расход электроэнергии. Это связано с том, что оболочка зорен зтпх культур плотно срастается с эндоспермом, и для их разрушения требуется значительное усилие.

Исследованы зависимости коэффициента трения карамельной массы У от личойной скорости сколь-енпя, влажности касс II усилия т«-» ' - у

отргва от поверхности контакта. Анализ значений показывает,

что с изменением линейно": скорости от 0,3 до 1,2 к/с он снижает-

' Смесь зернового сырья,

Ячмень, рас, ггсаели/ца

Ям ем, г^'р^а, пи/гмусг'

$4?)

Н

27

№

-<3

Ч

6Г

'/Г

- О. £№'■

О&Ю'

&.7Х0 •

О. 7*0*

о. см-

еем-

н /5 /•?. л5~ ¿г /В /4 /г /6

' ВлажностьсМеси,

Рис^ХЗ, Зависимости показателей едпфективности ¿и (слева) а За (справа) от"состава смеси зернового сырья и ее влажности.

СЯ до 1,2 (поверхность стала) и от 1,4 до.1,15 (йовархность пищевой резины). '. .. ■•

Коэффициент трания уменьшается такае о повышением' н.щ-' ясности. Так, изменение влажности карамельной массы от 20 до 80$ : снижает от 1,5 до 1,1 (сталь) а от 1,4 до 1,05 (пищевая

резина). При этом по обеим исследуемым поверхностям происходит линейный рост усилия отрыва от 150 до 250 Н (поверхность контента ¿Гг = 0,4 - '

На специально разработанной экспериментальной установка изучались процесс резания слоя карательной массы и тушек каракуль -ских ягнят. Установка позволила варьировать конструктивно-кинематическими параметрами процесса резания о регистрацией показаний на ленте осциллографа Н-041.

На рис.14 показаны зависимости сопротивления резания кара -мельных масс от угла наклона лезвия ножа- и углов, заточки нока и противорзжущ«й пластинн. Эти зависимости позволяют сделать следующие выводы: с увеличением угла^з заточки лезвия ножа от 0,21 ■ до 1,05 рад и угла заточки Противоренущей пластины ^ от 0,525 до 1,575 рад сила резания Р^ возрастает соответственно в 1,93 и 1,8 раза; угла Т подъема (наклона) лезвия ножа от О до 1,05 рад - снимется в 1,69 раза. _

Определялись основные физико-механические свойства тушек каракульских ягнят так объекта для производства мясо-костной муки.

На рис.15 дани зависимости работы Л , удельной работы и сопротивления розанию Р^ от /4 - толщины перерезаемого слоя и скорости резания тушек , откуда видно, что с увеличением 4 от 20 до 75 ш Ац возрастает в 3,48 раза, а рост от 7 до 43,3 м/с сникает в 5,6 раза.

Исследования коэЛТициентов трения скольжения измельчаемых

-ОМ

у

/

А

у

/¿У

¿/Д

-г Си Ч

---- ' а.%( Р. 4 а ... , Дм , , ? .

: ДЛу А 7^3 /ДЙ?

Рис.Ы. Зависимости сопротивления резания Рр^ карамаяышх »ласс от: о - уцла наклона т лезвия, ногл; р - угла заточки ¿с

угла загочщ /и- протпворс--

нояа

гущ он иластшш.

туцск показали слодуюцов: по поверхности стали коэффициент, трения /гр » ара нормально!'! шгрузко 1,67 кйа составляет 1,16-1,35, по дереву - 1,03-1,15, прорвслнонной ланто - 0,3-1,01»

Установлено, что взкояьтагояьнш барабаном первой стугшгш и сходно о сырье измельчается на куст массой 0,2 кг ц размером 100-150' ш, а Езмельчавсада ахшарагом второй ступезщ - на частицы массой до 0,5 г и размеров 5-ГО ла. При' этом влагуость исходного

.оцрья 78 ± 2%. Общая стапель измельчения составила X = 265-380 прц плотности сирья р - 440-470 гг/м3.

Л^Ъ'АлШ -

\ " j.....,

! i I

' P*w<too/L

n

■1,5 3,0 1.У 0

ß Ja 45 ' 60 /5

o.

О 15 W

0.6 ß ф

0,5 '9 №

0.4 б W

3,3 зш

. ff'ßjjL

l'frtfü

~Pjio.I5. Зависимости A, A*g n P о? толпины перерезаемого слоя (а) а скорости резания (б) материала.

Коэффициент , if и ks , входящие в теоретические предпосылки (22) л (24), при уз = 0,579 рад - дая 1-Я и 0,788 -2-Я ступени измельчения оказались равшхмиг Jr3 =0,0008,4=0,0003 ■ и =0,0002. Опыты проводились при /т =1,2 (по поверхности стали) и ^ = 0,3.

3.седьмой главе представлены результата оптимизации параметров и раышов работы hoblk измельчающих машин,.оценка их эффективности, а таше подвтерццениа реальности предложенной унивср -сальной математической модели процессов разрушения пищевого и кормового спрья.

Проводенпши иссле.доваш1Я1.'л обоснована целесообразность применения шогофгкторпого планирования экспорицаитоп дая составла -нг.я модели": процесса ¡многократного последовательного измальчок.ля

в мазиках нового типа

¿ТУ

баланса установлен!: осчовшз фактори, вдеяшкв на критерии оптп

и аС'!, а методом случайного

uasaoEs: виергоеыкооть измельчения (кВт .ч/г) и круп ко-

са (мм ели !.кн) изйашшпах чаотиц. Результаты оптшиза-пвд параметров и реаимов-работы новых дроЬадьно-изыельчагаих маниш предо таадеш ниже;

Уравнения регроооЕН, адекватно ошме~ вавдяе технологический, процеоо' . '

аемаичсняя - '

ДОМ: 1-я отуивнь . . . Àty. / sí - ZÍ&S-} % - 4 /ЛГ/4-

ДШ: 2-я отунэкь •

v t ff-+ Ф

-û, ûsscrû -qesêaZj,

ИЙТ; 1«я отупей, t 'V/ = ^¿У + /г, - 0,¿>?ó ¿? -^«г-дгг- ...

+ Ú,¿>/ÍT 4£ -¿t£t?2Sf¡v$ ч- ZCCJ3Sí,?-- . • ; ШХ; cvynacb

Оптимальные значения варьируемых • параметров

^ в 0,2661 м/с; i* - Ш5 мм; /г. в.20 шш^г

4» > 2000 кг/ч; = 2 Е№.

= 1,4? кВт.ч/т;

ß, - 870 ива # в 2000 ад/ч 2" « 0,678 Л и 2 мм; « 253 шаГ*;

zLt в 50 ш;

в II ш; « 3,17 кВт.ч/тî

ИЗО

I Эф = - /0,7 - 0,0} 0 - о, 002л +0,04 г<: +

+ ¿>¿¿>70* - 0,07¿>г + 0,0&Г/7г+0,06^+ о} +¿>¿2/~а,/з/тСс

= — 0, 26 - 0, /3 - 0, 330- - 0, /4 гс —

+ 0,0/0% 0, /7 - 0,2 ¿??г -0040а« • - 0,07 /г 2с * 0,0/-?/г а* + 0,035¿с о.г

а = 9400 кг/ч; л - 1200 нии-1;

2с. е 8 тт.; а* = 10 мм;

4,17 кВт.ч/т; с/а = 1,5-2 мм

да

йЭУ£ = 0,/9 -0,03 - 0,072$

+ 0,02 0г ч- 0, £5 Р}1+0,азг$ ■>-0,03 02% - 0,0/0^ -0,0302*.-а,0/г$гу -—0,-0, 002

0 = 695 кх'/ч; 2^-73 м/а; ¿у = 2с. = б шт.;

= 3,21 кВт.ч/т с/* = 35 мши.

=6^3^-^7,290 -яг,91$ -1*7г**

-ь /,36 0г 23, 27,372* + Э,Г2 г? -

ЗУ -0, 872? г у + 0, /302^ + /,03 ¿Яу + + 0,/2 27у 2с + 0,68 гугс

Здесь 2р - скорость резания слоя измельчаемого материала,м/о;

Д. - толздша слоя, мы; л,, 0г - чаотота вращения соответственно рабочего диска' и рабочих органов 1-й и 2-й отуненей,.

- подача материала в измельчитель, кг/ч;

- угод подъема винтовой линии-иока,. рад; Л - зазор в режущей цррэ, ми; ; - шаг питапцого плена, .мм; ф-дшмэтр отверстий ршета, м'л-; ¿ц ^ - члоло ооответотвен-но секций ротора, ножей' рабочего диска и ударного елеыонта, шт.;

Ок - ашлитуда колебаний ударного элемента, ш; ' -

- линейная скородть,.к/о.

Опгшшзация параметров ИЗО д ДСИ ооущэотвлядась-о учетом двух критериев на остова резлошя- хеомпрошеоной задачи.

Дая проверка реальное те ушшероальиой штемакнеокой модели (6) процессов разруиешя-лшдэвого.и кормового оырья была разрабс гака программа да <Ш 1Ш ГС/АТ для расчета параметров, входя щсс в данную модель. Программ составлена в система управления базами данных (СТЕН.) на языке ¿¿¿/^г. . 5,0« Результата рас*

А

чета могут быть ваХедакн на дасляай 2 в файла.

Сразнэхгаач вкошршентзльшх к равчейох. значений оаергоем-коози процессов яемельченля (по кшжмалыхому среднеквадратичао -

кому отклонению) опродслаш-оь зшчешя параметров /с". ¿Г, Я1*.'

•о . , , ■ 1 •

• входящие в модель (6) дат каядого шда. измельчаемо го материала (табл,2). , ' |

Етшзкая оходааота аксвериментаяьшх к теоретачеокнх поаа -заталей ¡энергоемкости (из болеа свадатальотвует о реашюся . предложенной во 241 глава ушвэроадыюй математической модели (6) процессов разрушения шалавого и кордового сырья дооредотвом удара, _ снатЕя-.в р&занщ с учетом .начальной и конечной крушхоота

Таблица- 2. Опроделшшо параметров унш?ерсалъной математической модвди (6) процессов • разрыл оная пищевого а кормового сырья

" " ...........—-------------■■ -—------..............И. 1.1, .................. Il.l -II.IW

Измельчаемый мата- j j ; i ; , ,

риал (измельчавшая :¡ d* t • В* i - i*" машша>_I I I i ' 1пасч. ?эксп.

Затвердевшая кара- -

мольная масса ■ ■ . '

(дробилка ЛИЛ) ■ 0,2 0,8 . -0,8 . 0,00284 1,47 1,49

Тушки каракульских

ягнят (измельчи - ".„__

тольИЯГ) 0;2 2,4 1,6 0,00504 2,17 2?СВ

Зерновая смесь на ■ • • • . . ••

базе ячменя _

(измельчитель ИЗО) 1,2- - 0,'4 ■ 0,4 .0,Ч06С!Г4 4,17 4,60

Сахар-песок .,' ...

(мельница ДСМ) 0;б 3,0 1,2 0;Х28СЕ .3,21 3?66 ■

частиц измельчаемых материалов. • ' '

Внедрение новых измельчавших маши способствует улучленш' . и оздоровлению условий труда. соваршенствованшо структуры управ-*-лания современного производствами ратанию социальных проблом.. При этом от катдого комплекта машин фактическая экономия соста вит более 50 тыс.руб7/год. Если участь среднюю потребность Рос публики Казахстан в таких машинах.- 20 комплектов, го облая эко-^ ' ношя превысят болзе чем 4,5 млн.руб./год.

основше швода •

1. Проведена классификация измальчаших мапшн по способам ." измельчония, вшам и форма рабочих органов, характеру их воздействия на продукт и технологическим схемам иймальчения, а также " способам подачи проекта в рабочую зону. Сформулированы трабоЕа-. ■:шя к технологическому процессу, форма и геометрическим размерам, гастиц продуктов измельчения.

2. На основе научной гипотезы о.затратах энергии на дробла-

лио, зависшей от отклонений линейных размеров предмета я проекта дробления, предложена гипотеза о единой аппроксимацконной I зависимости минимальных удельных энергозатрат процессов разрушения лицевого п кормового сырья сжатием, ударом я резанием с учетом начальной и коночной крупности частиц.

3. На базе вероятностного подхода разработана операторная

к математическая модели дробления сыпучих материалов на мельница с плавахшки молотками, а текло модельное представление объектов измельчения, их движения и геометрии, что дает достаточно полную картину процессов, происходящих в измельчающей машина.

4. Предложены новые энергосберегающие способы измельчения: одновременное продольно-поперечное деформирована а структуры изме^ льчаемой масок; поэтапное разрушение с отводом измольчашпос час ■ ткц после каэдэго этапа; реализация удара с плавающими молотками

5. На основа'анализа силового взаимодействия ново: рабочих органов с измельчаемым материалом предложены формулу для опреда-

' лена'я сопротивления резанию слоя карамельной массы и тупек каракульских яп}ят.

С. Разработаны и■защищены авторскими свидетельства]1.® конструкции экспериментальной дробилка с сплоиэыорителькш устройством н прибора для определения трения скольжения с учетом вибрации

7. Разработана методика и получены зависимости для определения энергетических, технологических и качественных показателей процессов ударного измельчения сыпучих материалов в соответствии 'с новыми технологически!® требованиями;

8. Определены основные физико-механические характеристики затвердевших карамельных-масс и тушек каракульских ягнят как объектов, подлежащих резанию. '

9..Разработана методика и получены зависимости дая опреде-

' • 43- ' . < ления конструктивно-кинематических». -энергетических и технологических параметров двухступенчатого'измальченая,

10. Разработана методика и получена зависимости для вычисления Коэффициентов трешя сшучих материалов с учетом'влияния- -амплитуда колебаний рабочих-органов и узлов азмельчазодх машин. • Установлено, что использование эффекта колебаний рабочих органов с амплитудой 4-10 ш снижает коэффициент ггрвнйя скольжения верной смеси и сахара-паска до 35$ по сравнению, с обычным без вибрации.''

II; Опрадоланы прочностнке характеристики и скорости разрушения частиц сахара-песка- в-статических д динамических условиях?; Так, предал прочности частиц при деформация 0,09 т я'зладноота ■ 0,14$ составляет 7,3-7,6 Ша, соогватогаанно при 0,05 и 0,03 -4 Д-4,4; 0,05 т и 0,25$ - 2,7-3,0 Ша, а'модуль упругости кахо— дится в пределах 41,3-118,3 Ша, Скорость разрушения при исход V ном разморе частиц 1x10" м равна 70 м/с-, а при 0,8x10 ц 60,'

12. Получены зависимости для определения основных показа •-талей процесса измельчения комбикормов с учетом аланности и' состава зарновой сглеси. ' ^

13. Разработаны и переданы для эксплуатации в производстве-' опытно-промышленные образцы двухступенчатых измальчиталей типа/ да и ИЯТ; мельниц с плавающими ыолоткаш тала ИЗС и ДСЫ.' Конструкции этих машин защищены авторскими свидетельствами. . . •.'.%

14. Обоснованы оптимальные параметры я рояимы работы Еийо^ размерного ряда нозых измельчающих мадшн, обеспечивающие наименьшие затраты на процесс измельчания. Так, энергоемкость процесса на да составляет 1,47 кВт.ч/т при крупности частиц продуктов. - . измельчения 20-30 мм; ИЯТ - 2,17 при 5-10, ИЗО - 4,17 при 1,5—

2 мм и на аС!л - 3,21 кВт.ч/т при 35 мкм.

15. На основа специально разработанной программы на ЭВМ

НИ PC/AT подтверждена корректность принятой латемаптсоисй модой, ее пригодность дая 'оценки эффективности процессов разрушения пище еого д кормсво'го снрья посредством удара, «жатая и резания с учетом начальной и конечной крупности частиц измельчаемых материалов IG. Испытание предложенного тшоразмерного ряда измельчителе! на кочдатарской фабрике г.Алма-Ата, комбикормовых прадприя -тиях и каракулеводческих хозяйствах Алма-Атинской и Шшшентской '

у

областей, а такка Узбекистана, показали возможность долучетш

экономического эййЬакта болов 50 тыс.руб./год от-каждого комплекта

мацин. С учетом потребности Республики Казахстан в таких машинах

- Й0 комплектов обиая экономия провисит 4,5 мян.руб./год.

ЩжманйдШй«' Чисизнша значащая показателей для расчета эконоки-" ' ческой эффективности внедряемых ыашш-представлены . по состояв® ка первое полугодие 2931 года.

0CEEBHKS РАБОТЫ,' ОЦУ&ЙШОВАНШ ПО ЗЕВЕ ДЮСШАЦЩ

. ; йййшшидашя

1, Оспансв A.A., Остапчук A.B. Основн таории а моделирования ■ процессов изм&льчешя -пйтевого снрья в. кормов. Алма-Ата,

. 1992. - 244 с. ■•;'■.'■...•■ ;

2, Оспаноэ A.A., Начихан Ю.А.Енкалса АЛ1. Интенсификация процессов измельчания сыпучих масо //ЩМИТЭЖ Минхлабопродуктов СССР. Комбикормовая промышленность. Обзорная информация. -М., 1992, - 50 с.

Статьи е журналах и сборниках, тезиса докладов и эыотущгакий. 'рекламные q икйоомагоюнкне .источники.

3, Нуртаев Ш.Н., Оспаков.А.А. Изханизгдия приготовления мясокостной мука из. отходов убойннх вдытаоа каракулеводческих хо-Еяйств // Научи. тр.КазСХИ, «чУша-Дта, IS77.- .T.20.- Бш.1.-

- С.106-108,.

4. Нуртаав Ш.Н,,. Сеатбаков Л.С., Оспанов (А .А. 'Физико-механические свойства туп о к каракльскнх .ягнят // Научи':тр.ЯазСКИ,

- Алма-Ата, 1980. - Г.21. - Вш.З'. - C.II8-I2I. ,

5. Оспанов A.A., Саитбеков Л.С., Нуртааа И,Н. Выявление пашЗо-лао значимых факторов, влиящих на предосс измельчания тушек каракульских ягнят //Научи.тр. КазСХЙ. - Алма-Ата, IS8G.'-T.2I« - Вш.З. - C.I2I-I28.

6. Нуртаав И.Н., Саитбеков Л.С», Оспанов A.A. -Оптимизация'параметров измальчиталя тушек-каракульских.ягнят при производстве мясокостной муки. // Научн.тр, JlCffl. - Ленинград-Пушкин, 1980. - Г.331. - С.143-146.

7. Нуртаев Ш.Н., Оспаноа A.A. Изучение теории, процесса измельчания тутаек каракульских ягнят при производства мясокостлоГ: муш // Вопросы комплексной механизадал овцеводства в Казахстана. - Алма-Ата, 1980. - СЛС2-П5;

i. Нуртаав Ш.Н., Оспанов A.A. Анализ математических модвла! с приманенном номографирования // Вопроси комплексной махатшза-ции овцеводства в Казахстана, -Алма-Ата, I980> C„IIS-I23. Сеитбеков Л.С., Оспанов A.A., Алткнбоков Е.Г. Комплект мажи и оборудования дня пераработки побочных продуктов .каракуле г , водства. Информационный листок КазШШШ, - Алма-Ата, 1980, 13. - З.со '•■'■■'".

0.Оспанов A.A. Механизация измельчания тушек каракульских. отнят., Информационный листок КазНКШГШ. - JS 275/4062, -.Алма-Ата, 1980« - 7 с. . &

[.Оспанов A.A. Эксперимантальное исследование основных нозз -зателаГг рабочего процесса двухступенчатого измельчания тушок // Комплексная механизация производственных процессов в яивот-

новодствс. - Алма-Ата, IS8I.' - T.S, - СЛ36-139. ■

12. Сейтбеков Л.С. ,• Оспанов АД, Влияние конструктивно-тзхноло-гических параметров на энергозатраты двухступенчатого из -

, мельчитолн туыак /У Комплексная механизация производственных процессов в завотноводства.- - Алма-Ата, '1981. - Т.8, - C.I39-• ' 142, • ' . '

13. Ёуртаев Ш.Е., Оспаноз A.A. Оценка "влияния конструктивно-техяологачсскях параметров на энергозатраты доухступончато-го измельчителя тупек каракульских ягнят //¡Научн. тр. ЛСХИ. / -- 1,1417. - 0=121-124.

14. Еуртааз П.Е.Осаанов АД. Двухступенчатый измельчитель тушек шракульоких.ягвдЕ //.Рекомендации по законченным науч-яо-Ессладооательским работам за £ пятилетку. - Алма-Ата, -IS8I. - С.45-46. '.■

. 16, Осаанов АД..Исследование и обоснование рациональных параметров измельчителя тушек каракульских ягнят' при производстве ' . мясокостной муке: Дис.канд.техн.наук. - Алма-Ата, 1282. -

Г/7 с, . ■•'. '.' " ,16. Нуртасв Ш.Н., ОспаяовА'Д. Оптжазация процесса механизации ■ ... азмольчвная тушак каракульских ягнят при производстве мясокостной мука // Вести.с.-xi наук Казахстана. ■ - Алма-Ата,

. 1982; - ß4. ~ С¿92-95» .

17. О.саанов A.A., Мачихзш ЮД., Бижаноз А .Р., Попелшко A.B.

. Экспериментальная дробилка для измельчения составляющих усн-.лий резаная // Всасоюзн.научн.коЕф.посвяд.'70-латаа Вел.Окт. •■' соц.рев.: Газ.докл. - И., 1937. - C.I6-I7. .

18. О спал ов A.A., Мачшшн.ЮД., Бизаноп А.Р., Попелшко А,В..

• Экспериментальное устройство для измельчения составляющих 'усилия резания. Рекламный проспокт для юбилейной шставкз,

47 .'■'..'■ : *''«>.-.-посвящанной 70-латйю Вал.0кг.соц;.рал,..~.ы7, IS87V - 4 .о'.' ,•

39. Оспанов Л.А,., Бикаиозз А.Р. Анализ и. задачи 'исследования фя-'' зико-механичаских ж реологических свойств нетрадацпоппнх йидов сцрья // Паучн, -пракхич.' Коня! колодвх учвша и слоцаа- . листов: Тез. доил. - Кусганай,. 1988, > гГД; - С, 18-20. ',,'••.*

20.Бияанов A,P¿, Оспанов A.A. Новая'.дробилка и физические осно-. вы ударного измельчителя //Научнт-ярактяч1;конф.г молодых ' .'

ученых и специалистов:'Тазис.долл.- -..%сганай,'1$88, -4ÍX; - с.16-18. ',' . •.-.'.'.:';у'i;'.уА

21. Оспанов A.A., Сураяов A.A., Попалшко'.А.З. Опрадалвшв- con-..- ., ротивления резания карамельных масс. Пищевая технология.""i V Краснодар, 1990, - ß ¡2-3, - 0.100-102,'' ■ У

22. Оспанов A.A., Мачихин Ю.А., Пояалшко 'A.D.,' ТраГгбар' В;А; •-. --у Дробилка крупнокусковнх пииовых материалов ДШЛ.' Сар.. "Bes- ¡ отходная технология". Рекламный просаект для меядунсродпой .' выставки. - Кишинев, IS9I. -4 с? •<. . ■

23. Оспанов АД. Моделирование процесса габродроблешя сшучеЗ массы // 5-я Всасоюзн. научи." конф.' "Механика сыпучих, лов": Тез.докл. - Одесса, 1991,.- С460, • .

24. Бинанов А.Р., Мачихин .Ю.А., Оспанов A.A. Разработка п обоо- У; нованиа рациональных режимов работы мельниц .дащ тошсога^и^--'.":; мельчания сахарного песка // 5-я Вс8Союз.ваучя.коБф,;;^оха,-}./^ ника сыпучих материалов": Таз'.докл. - Одесса, 199Г. - ö;203..<

25. Оспанов A.A., Сагындыков К.К. Метода управления npcoj8<!cotf;>vV-х измельчания // 2-я международная научи.-дракигй,"коо£.

ломы механизации и электронизация отраслей АПК": Твэ^ока.; •/.■' -Краснодар, 1991, - -

25. A.c. 984430 (СССР); 7стройство для язмельчания мясокостного . ■ сырья // авт.нзобрат, А „А. О кланов. Ш.Н.Нур'тавз - заявл. .'I7.C4.I9Bl'; Я 3280549/28-13; Опубл. в Б«и; - I982. - » 48. "27. Aie. 997805 (СССР). Ногавая мельница // авт.изобретения

Ш.Я.Еуртаев, А.А.Осяанов. - Заязл. 16; 09.81.' П 3343900/ • ' . /29-33; Опубл. в Б.я. - 1983.'- Д 7.

28. A.c. II27560 (СССР) Устройство для измельчания мясокостного сырья// авт.пзобрат. А Д.Останов - заявл.29.07.83.

» 3627902/28-13 ; Опубл. в БГи. - 1984; - J 45.

29," А. с; I34S779 (СССР); Дробилка // авт.изобрат. А.А.0спанов,' . А,Р.Баканов, Ю.А.Иачахии. - заявл. 10.04.86, & 40525D4/2&-33; Опубл. я Е.а: - IS87; ~ J3.4I, '

. .30, А;"с„* 1472X22- (СССР). Конусный измельчитель // авт.язобр. ; • А-.Ал.Оспанов - Заявл, 08.04.87. J5 4224393/31-33; Опубл. в ' • • Ей. - 1389, - ß 14.; . '.'. ■ ;.' 31, А;с? I4SÜ5II (СССР)'.' Устройство для измерения составляющих ' усилия резания // авт.язобрет;. АД.Оспанов, А.Р.Бижаноа, • • . • ■' . ЮД.Мачихян, А.В.Попалюшк'о - Заявл. 10.11,86, ' ' " J» 5166615/24-10; Опубл. B-'S.ni' - 1989. £ £4." 32; A.C. 1516897 (СССР), Прибор для определения коэффициентов . транпя сыпучих материалов // аат.изобрет. А.А.Оспанов, • П'.С.Бвсшапов'. - Д.С'лавова; А.Р.Биганов» -'.Заявл, 09,04,87. ' ; JS 4226471/25-28; Опубл. в Б.и. - 1989.. - JS 39, ' . j;

.'' 33, Заявка I 4434982/33 от 01.06.88. Дробилка,//Г. авт.изобрт. . А1А.0спанов<.Ю.А.1Цчихин,.А.В.11оП9ЛШКО, В.М.Касаав, A.S.

1£нш, В.А.Траабар, А.Р.Бяжанов. Положительное решение ' ВЩКГП2 о выдача патбнта от 27.04.89. . 1

34. Заявка ^'4775571/33 от 29.12.89. Дробилка // авт.нэобр. А.А.Оспанов, НД.Ретивов, Л.Д.Ретиаова. Положительно а резонна ВНЖГш о выдаче авторского. свидетельства от 25.Сб.31,

35. Заявка Ъ 4902500/33 от I4.0t.9Ii' Дробилка П авт.изобр. ■ КД.Сагындаков, А.А.Оспанов, К.Б.Байболов, И.А.Чо. ЕД.Жшщ-сов. Положительное решат о ВЕЖГГО о ввдача патента от

.30.09.91.

(V