Игнатенков Валерий Геннадьевич. Повышение эффективности производства витаминно-кормовой добавки на основе сапропеля путем обоснования конструктивных и технологических параметров смесителя-измельчителя

brief description

Игнатенков Валерий Геннадьевич. Повышение эффективности производства витаминно-кормовой добавки на основе сапропеля путем обоснования конструктивных и технологических параметров смесителя-измельчителя : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01.- Великие Луки, 2005.- 180 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-5/3117

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ ВПО «ВЕЛИКОЛУКСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
на правах рукописи
)W
Игнатенков Валерий Геннадьевич
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
ВИТАМИННО-КОРМОВОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ САПРОПЕЛЯ
ПУТЕМ ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
СМЕСИТЕЛЯ-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
Специальность 05.20.01 -
«Технологии и средства механизации сельского хозяйства»
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель — доктор технических наук,
профессор Морозов Владимир Васильевич
ВЕЛИКИЕ ЛУКИ
2005
Содержание
Введение 4
Глава 1. Современный уровень использования сапропеля на кормовые добавки
1.1. Сапропель - природный ресурс органо-минерального сырья для
производства витаминно-кормовых добавок сельскохозяйственным животным 6
1.2. Существующие технологии производства кормовых добавок на
основе сапропеля и характеристика конструктивно-технологических схем и рабочих процессов измельчителей и смесителей кормов 14
1.3. Предполагаемые рабочие органы смесителя-измельчителя
витаминно-кормовой добавки и задачи исследования 29
Глава 2. Теоретическое обоснование процесса смешивания и измельчения витаминно-кормовой добавки и конструктивно-технологических параметров рабочих органов смесителя-измельчителя
2.1. Теоретическое обоснование технологического процесса приготовления
витаминно-кормовой добавки смесителем-измельчителем 50
2.2. Математическое моделирование процесса смешивания и измельчения
витаминно-кормовой добавки и теоретический расчет мощности смесителя-измельчителя 59
2.3. Теоретическое обоснование конструктивных и технологических
параметров рабочих органов смесителя-измельчителя 78
Глава 3. Методика экспериментальных исследований
3.1. Изучение основных свойств витаминно-кормовой добавки 85
3.2. Описание конструкции экспериментальной установки 92
3.3. Определение давления сжатия шнеком и резания ножом витаминно-кормовой добавки в камере измельчения агрегата 95
3.4. Изучение влияния конструктивных параметров смесителя-
измельчителя на основные показатели технологического процесса 99
з
Глава 4. Организация поточного производства витаминно-кормовой добавки и результаты экспериментальных исследований
4.1. Технология работ и комплекс машин для поточного производства и
приготовления витаминно-кормовой добавки 107
4.2. Итоги изучения свойств витаминно-кормовой добавки, результаты
исследования давления сжатия и резания в рабочей камере смесителя- измельчителя 111
4.3. Экспериментальная оценка воздействия выбранных факторов на
выходные параметры технологического процесса 118
4.3.1. Влияние факторов на гранулометрический состав витаминно¬кормовой добавки при ее смешивании и измельчении 118
4.3.2. Действие факторов на степень однородности добавки 121
4.3.3. Влияние факторов на мощность, необходимую для работы
смесителя-измельчителя 125
4.3.4. Влияние факторов на производительность смесителя-
измельчителя 129
Глава 5. Технико-экономическая эффективность производства витаминно¬кормовой добавки на основе сапропеля, с использованием смесителя-
измельчителя 132
Основные выводы 134
Список литературы 136
Приложение 156
Введение
Увеличение выпуска продукции животноводства является одной из глав¬ных задач, стоящих на данном этапе развития сельского хозяйства.
Решение этой задачи тесно связано с необходимостью улучшения рацио¬нов питания сельскохозяйственных животных.
Существующее состояние кормовой базы и дефицит специальных кормо¬вых добавок, недостаточная оснащенность хозяйств средствами механизации или использование оборудования, имеющего сверхнормативный срок эксплуа¬тации приводит к нарушению режимов содержания поголовья, снижению про¬дуктивности.
Важным природным источником сырья для производства кормовых доба¬вок могут служить сапропели, которые в больших объемах залегают в озерах Нечерноземной зоны Российской Федерации.
Сапропель содержит в доступных для животных формах окиси кальция, фосфора, оксиды железа, алюминия, марганца, кремния, различные микроэле¬менты, а также биологически активные вещества.
Одним из направлений использования сапропеля при производстве кор¬мовых добавок является технология проращивания на нем зеленой раститель¬ной массы и скармливание этого продукта полностью в виде витаминно¬минеральной подкормки к основному рациону питания животных. Раститель¬ный компонент такой витаминно-кормовой добавки содержит большое количе¬ство витаминов С и Е, а также придает продукту вкусовые характеристики.
Однако сдерживающими факторами в применении этого ценного двух-компонентного корма являются недостаточная изученность его основных свойств и низкий уровень научных разработок, направленных на совершенст¬вование технологии производства витаминно-кормовой добавки, обеспечи¬вающей соответствие качественных показателей процесса ее приготовления зоотехническим нормам.
Поэтому целью диссертационной работы является обоснование конструк¬тивных и технологических параметров смесителя-измельчителя витаминно¬кормовой добавки для повышения эффективности ее производства.
При написании диссертационной работы, автором, были проведены тео-ретические и экспериментальные исследования технологического процесса приготовления витаминно-кормовой добавки смесителем-измельчителем.
В основу теоретических методов изучения положено математическое мо-делирование (выбор пути построения модели, степень пригодности и соответ¬ствия объекту, проверка модели), методы теоретической механики, основы гид¬равлики, дифференциального и интегрального исчисления.
При проведении экспериментальных исследований использовались прие¬мы вариационной статистики, а также метод группового учета аргументов. Для анализа рабочих характеристик смесителя-измельчителя выполнена серия опы¬тов по методике многофакторного эксперимента. Обработка полученных дан¬ных осуществлялась с применением компьютерных программ.
По результатам исследования на защиту выносятся следующие положе¬ния:
1. Результаты изучения основных свойств витаминно-кормовой добавки.
2. Разработанная конструктивная схема смесителя-измельчителя вита-минно-кормовой добавки.
3. Разработанная математическая модель движения сапропелерасти¬тельной смеси в предлагаемом устройстве.
4. Теоретически обоснованные конструктивные параметры шнека, форма и расположение лопаток смешивания, угол заточки ножей и диаметр отверстий противорежущей решетки в смесителе-измельчителе.
5. Разработанная технологическая схема поточного производства вита-минно-кормовой добавки с использованием смесителя-измельчителя.

bibliography

Основные выводы
1. В Северо-Западной зоне РФ для увеличения выпуска продукции животно-водства целесообразно использовать витаминно-кормовую добавку в виде двухком-понентной смеси из сапропеля и проращиваемой на нем зеленой растительной мас¬сы, что положительно влияет на продуктивность сельскохозяйственных животных и позволяет рационально использовать местные ресурсы сапропелей.
2. Физико-механические свойства витаминно-кормовой добавки изменяются в широких пределах: при влажности от 80 до 40 % соответственно плотность от 836 до 285 кг/м3; при изменении давления от 15000 до 50000 Па соответственно плот¬ность от 740 до 1200 кг/м3, что определяет наилучшие условия перемешивания и из¬мельчения сапропелерастительной массы при ее исходной влажности 75-80 % и дав¬лении в рабочей камере смесителя-измельчителя 49050 Па.
3. Рациональной конструкцией для приготовления витаминно-кормовой до-бавки является смеситель-измельчитель, разделенный направляющими ребрами на участки по перемешиванию шнеком и лопатками, уплотнению шнеком и измельче-нию при давлении резания 61803 Па двумя ножами с углом заточки У = 70° и про-тиворежущей решеткой с диаметром отверстий 16 мм.
4. Для обоснования конструктивных параметров и режимов работы смесите-ля-измельчителя целесообразно использовать уравнение движения двухкомпонент¬ной смеси в шнековом аппарате (2.22), коэффициенты которого учитывают радиус
шнека R2= 0,13 м, его шаг Т = 0,25 м и угол подъема винтовой линии сс = 17°; значение затрат мощности в зависимости от конструктивных и технологиче¬ских параметров следует определять по формуле (2.62).
5. Для повышения интенсивности перемешивания компонентов вита¬минно-кормовой добавки целесообразно в смесительной камере использовать
•у
прямоугольные лопатки с рабочей площадью 0,02 м , установленные радиаль¬но, с возможностью циркуляции сапропелерастительной смеси по их поверхно¬сти и шнек с частотой вращения 110-125 мин'1.
6. Для обеспечения поточности и механизации процесса производства витаминно-кормовой добавки необходим комплекс работ по добыче, транспор¬тировке, хранению сапропеля, проращиванию на нем зеленой растительной
А, массы в течении 12 дней, при температуре воздуха 23-25 °С и влажности 80 %,
приготовлению смесителем-измельчителем получаемого продукта и скармли¬ванию его животным.
7. Применение смесителя-измельчителя в процессе приготовления вита¬минно-кормовой добавки позволяет снизить приведенные затраты в 1,48 раза. Срок окупаемости капитальных вложений составляет 0,5 года, при годовом экономическом эффекте 40800 руб.