автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование системы питания и повышение эффективности использования шнековых прессов в технологии влажного фракционирования зеленых растений при производстве гранулированных кормов

красноярский государственный аграрный университет

На правах рукописи

сс:

^ МАТШЕВ Василий Викторович

СОНЕННЕЕОТВОВАШШ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШНЕКОВНХ ПРЕССОВ В ТЕХНОЛОГИИ ВЛАЖНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОНЦОВ

Специальность 05.20.01 Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 19Э7

Работа выполнена в Красноярском государственном аграрном университете

Научный руководитель - кандидат технических наук,

чл.-корр. МО АНТОНОВ Н.и.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор БАРСОВ Н.А. - кандидат технических наук, с.н.с. ХАЗДНОВ Е.Е.

Ведущее предприятие

- Научно-исследовательский и проактно-техкологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны Р$

Защита состоится "¿А." ^лЯуМ 1997 г. в СГ часов на заседании специализированного сойэта К 120.37.СБ в Санкт-Петербургском ордена Трудового Красного Знамени государствен ном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический пр. 2£, вуд. 719.

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь специализированного совету _ канд. техн. наук, доцэнт "

СМИРНОВ В.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Основной операцией технологии влажного фракционирования зеленых растений (ВФ6Р) является механическое отжатие зеленого сока. Наиболее надежными, простыми и распостраненныш отжимными устройствами непрерывного действия, применяемыми в различных отраслях производства, являются шеновые прессы. Из-за отсутствия специальных прессовых установок, предназначенных для отжатия зеленого сока из травы, при необходимости, используется оборудование пищевой промышленности, которое не обеспечивает требуемых параметров обезвоживания вследствие различных физико-механических сеой-ств обрабатываемых материалов.

Экспериментальные исследования и производственная эксплуатация шоковых прессов выявили ряд нерешенных вопросов. В частности установлено, что на производительность пресса при МБР существенное влияние оказывают параметры его системы питания. Однако обосновании конструктивных схем, парамвт-тров и режимов работы таких систем до сих пор внимания уделяется недостато'чно. Поэтому совершенствование системы питания шнековых прессов, исследование факторов, влияицих на кх производительность и энергоемкость при влажном фракционировании зеленых растений является актуальной научно-технической задачей.

Диссертационная работа посвящена решению этой актуальной задачи и выполнена в соответствии с государственной научно-технической программой 0.51.12 по заданию 08.02.(с) на 1986...1990г.г. "Разработать и внедрить ресурсосберегающие технологические процессы заготовки, хранения и скармливания грубых и сочных кормов" и планом НИР Красноярского ГАУ.

Объект исследования - усовершенствованная система питания шнекового пресса и технология ВФ8Р при производстве гранулированных кормов.

Цель работы - повышение эффективности процесса механического обезвоживания растений путем обоснования, разработки и оптимизации параметров и режимов работы захватывающего рабочего органа (ЗРО) в системе питания шнекового пресса при

1

производстве гранулированных кормов.

Научная новизна. Разработана математическая модель для описания траекторий движения зеленых растений при перемещении их к прессующему шнеку. Предложен ЗРО, определены его рациональные параметры и режимы работы системы питания пресса. Определены энергетические и технико-экономические показатели технологической линии производства гранулированных кормов с предварительным влажным фракционированием зеленых растений и усовершенствованной системой питания пшекового пресса.

Практическая значимость работы. Предложенный захватывающий орган, устанавливаемый на шнеке в загрузочной горловине пресса, позволяет повысить его производительность на 30...34® и снизить энергоемкость влажного фракционирования на 10... 14®. Результаты исследований могут быть использованы конструкторскими коллективами для разработки новых и реконструкции су-ществуюцих систем питания шнекозых прессов, а также хозяйствами при внедрении технологии влажного фракционирования зеленых растений.

На защиту выносятся: обоснованная система питания пресса с ЗРО в виде лопаток треугольной формы и положения на витках шнека; математическая модель для описания траекторий движения зеленых растений в зоне действия транспортирующего шнека; результаты экспериментальных исследований по определению рациональных конструктивно-рекимных параметров ЗРО и пресса; энергетическая и технико-экономическая оценка технологий производства гранулированных кормов с предварительным ВФЗР и использованием усовершенствованной системы питания пресса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на зональных конференциях молодых ученых и специалистов (г. Красноярск, 198?... 1995г.г.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского ГАУ (1987...1992г.г.), Литовской ОКА. (г. Каунас, 1987г.) и Красноярского ГАУ (1Э86 ...1996 г.г.).

Реализация результатов исследований. Технологическая линия ВФЗР с усовершенствованной системой питания шнекового пресса при заготовке гранулированных кормов внедрена в под-2

собном хозяйстве ПО "Красмашзавод" Красноярского края.

Эффективность внедрения. Применение рекомендуемой технологической лиши ВФЗР с усовершенствованной системой питания шокового пресса при заготовке гранулированных кормов обеспечивает экономический эффект 29,71 руб/т в ценах 1990 года.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы и приложений. Содержание работы изложено на 105 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 12 таблиц и приложений на 24 страницах. В списке использованной литературы 133 наименования, из них 1 зарубежного автора.

содержание работы

"ВВЕДЕНИЕ" содержит краткое обоснование актуальности работы и ее аннотацию.

В первой главе "СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ КОРМОВ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЯЯ ВЛАЖНОГО ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИИ" проЕеден анализ существующих технологий заготовки растительных кормов и конструкций прессовых установок, отмечены их достоинства и недостатки. Обоснована целесообразность предварительного BC-QP в технологии их сушки на высокотемпературных пнезаобарабанных сушилках. Обоснована и приведена классификация системы питания пресса.

Исследованию проблемы фракционирования зеленых растений посвятили свои работы Фомин В.И., Новиков Ю.Ф., Севернев М.М., Терпиловский К.Ф., Зубрилин A.A., Чурсинов Ю.А., Боди-лоеский A.B., Долгов И.А., Яцко М.А., Зильбэр И.А. и др.

В основном работы посвящены изучению технологического процесса обезвоживания и влиянию параметров пресса, а также физико-механических свойств материала, на показатели процесса обезвонивания.

Ряд исследований свидетельствует о том, что одной из причин, сдерживающих широкое внедрение в сельскохозяйственное производство технологии ВФЗР является отсутствие надек-

3

ных, высокопроизводительных прессов.

Исследователями Фоминым В.И., Пройдаком Н.И., Кирвщее-вым O.P. установлено, что наиболее эффективным в работе системы питания пресса является использование пассивных рабочих органов, которые устанавливаются на шнэке в загрузочной горловине.

Однако в отмеченных работах недостаточно полно изучена система питания шнекового пресса, ее кинематический режим, поведение измельченных частиц зеленых растений в зоне действия транспортирующего шнека, отсутствует рациональное обоснование конструктивно-технологических параметров.

На основании анализа литературных источников и в соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1. Обосновать и разработать захватывающий рабочий орган системы питания шнекового пресса в загрузочной горловине.

2. Разработать математическую модель для расчета траекторий движения зеленых, растений при их перемещении к прессующему шнеку и определить рациональные параметры и режимы работы предлагаемой системы питания пресса.

3. Исследовать физико-механические свойства зеленых растений и жома.

4. Экспериментальна исследовать усовершенствованную систему питания пресса, получить математические модели и обосновать рациональные параметры захватывающего органа и режимы работы транспортирующего шнека.

5. Провести хозяйственные испытания шнекового пресса с усовершенствованной системой питания, дать энергетическую и технико-экономическую оценку сравниваемых технологий производства гранулированных кормов.

Во второй главе "АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ШНЕКОВОГО ПРЕССА С ЗАХВАТЫВАЩИМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ В ВИДЕ ЛОПАТОК НА ВИТКАХ ШНЕКА" приведена математическая модель, блок-схема и программа, а также результаты расчета траекторий движения зеленых растений в шнековом прессе, с обоснованием оптимальных параметров SPO и режимов работы шнекового питателя. 4

При разработка модели приняты следующие упрощения: пренебрегаем деформацией рассматриваемого элемента объема; вводим обобщенную силу сопротивления, которая характеризует взаимодействие абстрагированных частиц с зелеными растениями. Таким образом, рассматриваем движение некоторой гипотетической недеформируемой частицы диаметром 1 и удельным весом р, таким же как и у зеленых растений. Решая эту задачу можно выделить два режима: когда она соприкасается с поверхностью шнека или загрузочной горловины; частица движется только под воздействием массы зеленых растений.

О учетом всех сил, действующих на частицу на поверхности шнека, уравнение движения в общем виде имеет еид

а а = Р + Н + Ид+ Яст+ Р + И, (1)

где а-ускорение частицы; т- масса частицы; ? - сила, обусловленная давлением, вызванная движением лшека; Н - обобщенная сила сопротивления трения, действующая на частицу со стороны зеленых растений; и Пст - динамическая и статическая реакция поверхности шнека; ¥ - сила трения; С ~ сила тяжести.

Очевидно, что цилиндрическая система координат, связанная с частицей, неинерциальна, поэтому в выраиения для проекций ускорения а на оси лагранжевых координат войдут не только вторые производные координат частицы по времени, но и значения переносного ускорения системы координат -центробежное и кориолисово

<1 V V® й V V V 1 V а* = —г - -т; а0 - —2 + =-(2)

й 4 г г 2 4 1

<1 г <19 . й г . где V -- - г; 7 = г- = г 0 ; V - - = ъ. (3)

г й1 а й г й 1;

Условие контакта частицы с поверхностью шнека найдем рассматривая два положения частицы в момент времени t=0 -- 2О,НО,0О и t - г,Н,0. Если частица в момент времени г=0 находилась на поверхности шнека, го, чтобы в момент времени г она оказалась на шнеке, необходимо, чтобы угол поворота шнека равнялся угловому перемещению частицы

ii 2%

б - en = 2% — t — (z - zn), (4)

0 60 h. °

где п. - число оборотов пшена; h - шаг шнека.

Из условия (4) следует

п 21С

А8 = 6 - ео - (2* — t -- (в - zD)), (5)

0 60 h °

где Д6 - угловое расстояние между частицей и поверхностью

шнека.

За критерий минимальности Дв можно принять

Д8 ¡S е,, (6)

й

где £ = — ; г - радиальная координата частицы. 2г

Таким образом, вьфакения (5) и (6) определяют граничные условия для шнека.

В общем случае, для плоских элементов захватывающих органов направляющие косинусы нормалей в цилиндрической, связанной с частицей, системе координат Оггт будут зависеть от координаты частицы на поверхности лопатки, то есть будут определяться как положением еэ движущейся поверхности, так и перемещением системы координат вместе с частицей. Для выгода уравнения поверхности захватывающего органа получим сначала уравнение плоскости лопатки в неподвижной системе координат Qxyz в момент Бремени t=0 {рио.1).

Положим, что известны начальные координаты трех точек лопатки: А(ха, уд, zA), В(xg, ув, zB), С(хс, ус, zc).

Тогда направляющие косинусы нормали можно определить как направляющие косинусы векторного произведения векторов г Л и г,„, лежащих в плоскости захватывающего органа

хэО вм. _ _

сгвс •

п ш __--- . (7)

![гвс • гва31

Уравнение поверхности захватывающего органа можно задать из условия ортогональности любого вектора, лежащего в плоскости лопаток и нормали

(г - г0) п = 0 , (8)

где г - радиус-вектор произвольной точки, принадлежащей плоскости лопатки.

В,

С

Рис.1. Система координат для выгода уравнения движения элементов частиц зеленых растений в загрузочной горловине пресса.

Выражение (7) можно представить в виде

"х =

увс 2ВЛ

ува хвс

|Ы|

'ВА.

*за

"ВС

|М|

^ВС УВА ~ -^ВД УВС

О)

пг

|М|

ГД6 IмI'(Увс2ВА-УВА2ВС {хвс2вЛл2вс)г+ ^НА^ВЛО;

Выражение (8) можно записать в виде

^(х - хс) + Ну (у - у0) + п2(0 - z0) = 0.

Положение точек А,В,0 можно представить в цилиндрических координатах Оггг. Для упрощения дальнейших выкладок, положим, что цилиндрические координаты точек А > В (гв,гв,фв), С (2с,г0,фс) нам известны, то (9) можно представить в виде зависимостей от радиусов-векторов точек в пло-

7

скости Охуа и утлое поворота ср относительно оси Оху и координаты ъ. В этом случав можно задать изменение положение нормали лопатки вращающего шнека.

Представим угол поворота захватывающего органа, как угол поворота радиус-вектора в момент времени г=0 как

^ = «Ррл-о/ + 2% ^ (10)

где Фг/-Ь=0/ ~ угловая, координата точки поверхности лопатки при г=0.

Величина — 1; - показывает угол поворота лопатки за

время I относительно неподвижной системы координат.

Однако за время t радиус-вектор частицы в плоскости Оху повернется на угол 0 цилиндрической системы координат, связанной с частицей, тогда точка поверхности шнека повернется относительно цилиндрической системы координат, связанной с частицей на угол

<р = Фр - е. (11)

или а

V = Фг/г-о/ + ^ t ~ 8" (12)

Таким образом, зная первоначальное и конечное положение частицы, скорость вращения шнека, можно подставив (12) в (9), получить значение направляющих косинусов нормали 5 и уравнение поверхности лопатки в системе координат, связанной с частицей.

Условие контакта частицы с лопаткой можно вывести, подставив в уравнение поверхности (9) текущую координату частицы. После преобразований получим 1

| 2-2с+й-СП2(ГЭ1П9 - гса1пфс )+Пт (ГСОЗВ- ГсС03фс ) 3 | (13)

а.

где Е £ - .

2

% = Фол-О/ + от * • (14)

где гс,фс,гс - координаты любой точки поверхности лопатки в момент времени t=0; я,<р,г - текущие координаты точки.

Условия контакта на границах лопатки определим из уравнения прямых АВ, АС, СА. В неподвижной системе координат при положении шнека 1;=0, уравнение прямой АВ мояно записать в виде

х = хд + МХд - Хд);

у = уд + мув - уА); (15)

.2 - зд + Мгв - вА), где X - параметр.

Возведем в квадрат, а затем сложим первое и второе уравнение системы (15). Заменив координаты на цилиндрические, получим

г = +• мхд- ха)]2 + (уа + л(ув ~ уа)]2 (16)

или

Г = 4 (1 + + 2гдгвсоз (ФА~ФВ) А. (1 -Л.);

у

Ф0 - агсг2 (х>/4=0/; (1?)

где ф0 - следует определять с учетом первоначального полоке-ния частицы на шнеке.

При вращении шнека угол поворота будет изменяться (см. зависимость 10). Тогда в цилиндрической неподвижной система координат положим угловую координату точки поверхности лопатки равной

п

ф = ф_ + 2% — 1;. (18) ° 60

Таким образом, во-первых, задавшись первоначальной координатой частицы г, можно по зависимостям (15) и (17) найти первоначальные координаты частицы г, 6. Во-вторых, для проверки в процессе счета условия контакта частицы с поверхностью шнека или лопаток на каждом шаге счета на ЭВМ нужно про-

верять условие (13). В-третьих, при выполнении условия контакта можно проконтролировать и геометрические ограничения, обусловленные конечными размерами захватывающего органа.

Системе уравнений (3) и (17) является алгоритмом для вычисления средней поступательной скорости и траектории движения частицы или моделью процесса.

Для решения полученной модели была составлена программа, по которой выполняли необходимые расчеты с учетом начальных и граничных условий, физического моделирования.

Обработка результатов вычислений позволила построить ряд графических зависимостей (рис.2), а также определить ха-

.О.аО 320 № 006

■1М/С

Я К " 2 Г« ОШ

а)

320 гС, • 280 - да •Ь ■

о,т-

- 260- 0,075-

■240- 0,050-

№

1м

я

0,095

що

от Й

360

ш

)м 2

0,08

-1м/с ъ

013 050 057 сЛ 1 П-

300-5-0,06 ПО-0,031}-0,05 240- 0,045- 0,04

4 &

VI

\

25 55

0Щ011 0,015 И10,022

Рис.2. Изменение конечных координат траектории движения частиц зеленых растений от частоты вращения п шнека питателя (а), от площади Б (б) и угла наклона а лопаток (в): 1 - радиальная координата частицы, м; 2 - угол схода частицы с лопатки, град.; 3 - путь пройденный частицей, м.; 4 - средняя поступательная скорость частицы, м/с.

рантер влияния конструктивных и других исходных параметров на скорость и траекторию движения частицы.

Анализируя результаты вычислений, графические зависимости и накладывая на полученные решения ограничения по насыпной массе, числу оборотов шнека определили рациональные параметры ЗРО и режимы работы установки: частота вращения шнека п = 0,27...О,4 с-1; площадь лопатки 3 = 0,0112... 0,0187м2; число лопаток z = 1...3 шт.; угол наклона лопаток относительно витка шнека а = 35?..55?

Таким образом, аналитически установлена взаимосвязь между конструктивными параметрами устройства, режимом его работы и свойствами исходного сырья.

В третьей главе "ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ" даны методики: определения физико-механических свойств зеленых растений и жома; исследования системы питания и определения оптимальных параметров и режимов работы установки; определения энергетических показателей работы технологической линии производства гранулированных кормов с предварительным влажным фракционированием зеленых растений; планирования экспериментальных исследований и обработки полученной информации. Кроме того программа предусматривает обоснование, разработку и подготовку оборудования для проведения исследований, а такке отладку и тарировку технических средств измерения и регистрации изучаемых параметров.

С целью оптимизации параметров и режимов работы системы питания установки в опытах реализовывался четыре»факторный эксперимент Бокса (Д-оптимального плана). На основании изучения априорных данных, аналитических и экспериментальных исследований, в качестве факторов выбраны: частота вращения шнека п(х1); площадь лопаток 3(х2); -гасло лопаток а(х3); угол наклона лопаток относительно витка шнека а(хд). В качестве критериев оптимизации выбраны: коэффициент наполнения Ф(У1) и удельная энергоемкость процесса питания установки ЭуД(Уг). Для определения формы, угла атаки и шага установки лопаток использовался план однофакторного эксперимента.

Обработка экспериментальных данных производилась на ЭВМ ЕС-1022 по стандартным программам.

В четвертой главе "РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ" определены физико-механические свойства зеленых растений и жома горохо-овсяной смеси, представлены результаты экспериментов, дан их анализ, обоснованы параметры и режимы работы шнекового питателя, проведен анализ достоверности теоретических разработок.

Результаты исследований показали, что для зеленых растений и жома горохо-овсяной смеси влажностью 7?31) = 75...78% и 7?к = 64...66% показатели, характеризующие их физико-механические свойства, составляют: насыпная плотность = 180

Ч о «р

...210 кг/м°; рж = 250...260 кгЛг; средняя длина 1зр = 31,7 мм; 1ж= 28,7 мм; среднеквадратичное отклонение о3р = 3,48 мм; аи= 2,Э7 мм; коэффициент вариации У3р = 0,111; г»ж = 0,103.

Проведенные исследования также позволили оценить влияние некоторых факторов на работу системы питания оборудования. В частности было выявлено, что производительность шнекового питателя с захватывающим органом прямоугольной формы в среднем меньше на 7 кг/мин, коэффициент производительности соответствено на 0,22 по сравнению с использованием треугольной лопатки. При увеличен:*:7.: оборотов шнека с 0,1 до 0,17с~1 (угол установки лопатки а=45° относительно витка шнека) производительность возрастает на 7,8...9,7%. Угол установки лопаток для сочетания 35°35? 45°45? 55°55°отличается от других значений угла установки захватывающего органа по наивысшей производительности.

Поэтому, основываясь не проведенном анализе априорной информации, физико-механических свойствах корма и результатах опытов, в дальнейших исследованиях использовалась лопатка треугольной формы, установленная на витке шнека через шаг равный 1,578 диаметра шнека. При исследованиях частота вращения шнека питателя изменялась от 0,27с-1 до 0,4с~1. Заданный предел соответствует частоте вращения шнека отечественных и зарубежных прессовых установок.

Результаты поисковых опытов подтвердили данные аналитических исследований в том, что на эффективность работы шнекового питателя влияет частота вращения шнека, площадь, число и угол наклона лопаток. 12

Математические модели, выражающие коэффициент наполнения ф (У1) и удельную энергоемкость Эуд (Уг), имеют вид

У1 =0,688+0,105х1 +0,023хг+0,012х3+0,029хд+0,004х1 х£-0,024x^3-

0,041х1хд+0,009х2х3+0,044хгх4+0,001 Х3Хд+0,088x^+0,ОЗвх^-

-0,117Х3-О,047х^;

Уг=0,967-0,202Х1 +0,184хг+0,062х3-0,003x^0,058x^2+0,ООЗх^з-

-0,022Х1хд+0,017х2х3-0,063хгх4-0,009х3хд+0,165x^+0,035х^+

+0,О2ОХ3+0055Хд.

Анализ моделей регрессии (рис.3) проводился методом дву-

Рис.З. Двударше сечения поверхностей откликов для изучения действия факторов а) х1 и хг при х3=0 и хд=0, б) х3 и хд при х^+0,75 и ха=+1: ----коэффициент наполнения; --удельная энергоемкость, кВт.ч/т. мерных сечений и позволил найти оптимальные значения факторов, которые находятся в

О, (ИЗ

0,0*15 0,013 0,011

70 V' л \ I [ ОМУ .59 \ \ ь1 ДО)

м 0,65 \ 081 \

№ 0,Т7 \ \ \ \

и

0,27 0,3 0,33 С ^пределах: п=0,33...0,4 с

-1.

п

0870,85

х \Ч\

Б=0,017...0,0187 м2; 2=2...3 шт.; сМ-0°...50°. При атом критерии оптимизации будут составлять ф=0,83...0,87, Эуд=0,82...0,93 квт.ч/т. После нахождения оптимальных значений факторов были проведены опыты для определения производительности, удельной энергоемкости, коэффициентов производительности и наполнения. Результаты исследований 3 показали, что с увеличением числа оборотов шнека с 0,37

13

до 0,4 о-1 производительность шнекового питателя при использовании лопаток возросла на 30...34% при одновременном снижении энергоемкости процесса на 10...14% и неравномерности распределения зеленых растений по периметру зеерного цилиндра на 26...30% по сравнению с базовым вариантом. Значение коэффициентов производительности и наполнения без- и с захватывающим органом составили соответственно 9^0,44.. .0,46, ф,=0,60...О,61 и <рг=0,66...0,69, ф2=0,81...0,87.

Сопоставительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что разница между ними незначима с вероятностью 9536. Это позволило сделать вывод о достоверности математической модели процесса транспортирования зеленых растений шнековым питателем.

В пятой главе "РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ШНЕКОВОГО ПРЕССА С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ПИТАНИЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОРМОВ" приведена компановка оборудования для заготовки гранулированных кормов с предварительным влажным фракционированием, даны результаты испытаний пресса и технологии заготовки, произведен расчет технико-экономических показателей заготовки гранул.

На основании выполненных теоретических и лабораторных исследований, для определения сопоставимости результатов, были проведены опыты на шнековом прессе 1ШН-68. Результаты исследований лабораторной установки переносились на промышленный пресс через теорию подобия. При этом оптимальные значения ЗРО и транспортирующего шнека пресса составили: п = 0,34 с"1; 5 = 0,0201 иг; г = 2 шт.; а = 50°. Сравнительная оценка показала расховдение результатов опыта 15...17%, что удовлетворительно.

Использование усовершенствованной системы питания шнекового пресса позволяет получить более равномерное распределение влажности жома по сечению зеерного цилиндра, о чем свидетельствуют результаты статистической обработки, подчиняющиеся нормальному закону распределения со следующими показателями: дисперсия Дд =0,36 (Дбез =2,94), коэффициент ва-

14 ^

риацш v3po=0,01 (v6e3 з =0,027).

Используя многолетний опыт по ВФЗР в подхозе ПО "Красмаш-завод" была обоснована и смонтирована технологическая линия обезвоживания зеленых растений с использованием агрегатов АВМ-1,5 и ОГМ-1,5.

При шэдренш предлагаемой технологии производительность сушильного агрегата увеличивается на 50...60%. Энергетическая оценка базовой и внедренной технологий с усовершенствованной системой питания шнекового пресса показали, что бшэнергети-КВД в базовой технологии составляет 81,41%, в новой 162,70%.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 29,71 руб/т гранул в ценах 1990 года.

общие выводы

1.Предложенный захватывающий рабочий орган в виде лопатки треугольной формы, установленный на шнеке в загрузочной горловине пресса через шаг равный 1,578 диаметра шнека, позволяет снизить неравномерность распределения зеленой массы по периметру зеерного цилиндра на 26...30%.

2.Разработанная математическая модель, для расчета траекторий движения зеленых растений, позволила с достаточной для практических расчетов точностью при заданных начальных и граничных условиях определить оптимальные параметры ЗРО и режимы работы транспортирующего шнека: частота вращения шнека п=0,27...О,4 с-1; площадь лопаток 3=0,0112...0,0187 м2; чис-сло лопаток z=1...3 шт.; угол наклона лопаток а=35?..55?

З.В результате исследований установлено, что для зеленых растений и жома горохо-овсяной смеси влажностью W3p=75...78£ и Wy=64___66% показатели, характеризующие их физико-механические свойства составляют: рОр=180...210 кг/м3; рк=250...260 кг/м3; 1 =31,7 мм; 1R=28,7 мм; о =3,48 мм; оа=2,97 мм; = =0,111; $3=0,103.

4.При экспериментальном исследовании получены математические модели рабочего процесса системы питания шнекового пресса и определены оптимальные значения факторов частота вращения шнека п=0,37...0,4 с"1; площадь лопаток S=Q,017... 0,0187 м2; число лопаток а=2...3 шт.; угол наклона лопаток

15

а=40?..50°. При этом коэффициент наполнения составляет 0,83 ...0,87, а энергозатраты - 0,82...О,93 кВт.ч/т.

5.Протекание технологического процесса с оптимальными режимами и параметрами экспериментального пресса для обезвоживания . зеленых растений, позволило увеличить производительность пресса на 30...34% при одновременном снижении энергоемкости его системы питания на 10... 14%.

6.Использование усовершенствованной системы питания шнекового пресса позволяет получить более равномерное распределение влажности жома по сечении зеерного цилиндра, о чем свидетельствуют результаты статистической обработки, подчиняющиеся нормальному закону распределения со следующими показателями: Д^ = 0,36 (Дбвв = 2,94); * - 0,01

«W зро=

7.Использование технологии ВФЗР с усовершенствованной системой питания шнекового пресса позволяет, по сравнению с базовой технологией, увеличить производительность сушильного агрегата на 60...60%, повысить биоэнергетический К.П.Д. производства гранул с 81,41% до 162,70%.

8.Применение рекомендуемой технологии влажного фракционирования зеленых растений с усовершенствованной системой питания шнекового пресса в .пинии высокотемпературной сушки кормов обеспечивает экономический эффект 29,71 руб/т (в ценах 1990 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Матюшев В.В. Фракционирование зеленой массы растений на шнвковом прессе // Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства Восточной Сибири: тез. докл.зональной науч.-произ. конф. - Красноярск, 1987, с.122-123.

2.Антонов H.H., Матюшев В.В., Дружинин Н.Ю. и др. Сушка кормов на агрегате ¿ВМ-1,5 с предварительным влажным фракционированием. // Информ. листок J6 40-87. - Красноярск, -1987. -2с.

3.Антонов Н.М., Матюшев В.В., Заболотный В.В. и др. реверсирование шнека питателя-дозатора зеленой массы АВЫ-1,5. // Информ. листок # 332-87.-Красноярск, - 1987. -Зс.

16

4.Антонов Н.М., Матшев В.В. Исследование системы питания шокового пресса. // Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства Восточной Сибири: тез. докл. зональной науч.-произ. конф. - Красноярск, 1989, с.80-81.

5.Антонов Н.М., Матшэв В.В., Смирнов В.Л. Энергетическая эффективность производства кормов с включением соломы

// Кормовые культуры. - 1990. -йй. -С.42-44.

6.Антонов Н.М., Матшев В.В., Егоров С.Б. Математическая модель для описания траектории движения элементов частиц зеленых растений в загрузочной горловине пресса. // Повышение эффективности использования сельскохозяйственных машин и агрегатов: Сб. науч. тр. Красноярского аграр. ун-та.-Красноярск, 1992. с.50-57.

7.Антонов Н.М., Матшев В.В. Повышение эффективности использования шнековых прессов в линии влажного фракционирования зеленых растений. Тезисы научн. конфэр. проф.-препод. состава КрасГАУ / Краснояр. гос. агрвр. ун-т. Красноярск, 1993. с.5-6.

8.Антонов Н.М., Матшев В.В. Эффективность применения захватывающего устройства в загрузочной горловине шлакового пресса при влажном фракционировании зеленых растений.// Совершенствование средств механизации и технологий сельскохозяйственного производства: Сб.науч. тр. Красноярского агрвр. ун-та. - Красноярск, 1994. с.15-19.

Подписано к печати Формат 60 х 90 2/16 П.л.1. Заказ Тираж 100. Бесплатно.

Издательский дом "Империум", г. Красноярск, ул. Высотная, д.2.