Олексієнко Вадим Олександрович. Підвищення ефективності роботи малогабаритних зернових молоткових кормодробарок

Краткое описание

ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

На правах рукопису

Олексієнко Вадим Олександрович

УДК 631.363.25.001.5

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ
МАЛОГАБАРИТНИХ ЗЕРНОВИХ МОЛОТКОВИХ
КОРМОДРОБАРОК

Спеціальність 05.05.11 Машини і засоби механізації
сільськогосподарського виробництва

Дисертація
на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Науковий керівник:
ЯЛПАЧИК Федір Юхимович,
доцент, кандидат технічних наук

Мелітополь 2006

ЗМІСТ

ВСТУП.

6

РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ ТА ВИБІР НАПРЯМКІВ ДОСЛІДЖЕНЬ..

12

1.1

Раціональні зоотехнічні розміри часток подрібненого корму

12

1.2

Конструкція і робота основних типів машин для подрібнення..

13

1.3

Фізико механічні властивості матеріалу, що подрібнюється..

20

1.4

Фактори, що впливають на процес подрібнення молотковими дробарками ......................................................................................

21

1.5

Аналіз основних теорій руйнування матеріалів...

22

1.6

Сучасні тенденції підвищення ефективності процесу подрібнення молотковими кормодробарками...

25

1.7

Аналіз способів оцінки якості подрібнення кормів.

28

Постановка задач та обґрунтування напрямків досліджень...

31

РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПОДРІБНЕННЯ КОРМІВ ДРОБАРКАМИ З ШАРНІРНО ЗАКРІПЛЕНИМИ МОЛОТКАМИ

34

2.1

Допущення, прийняті при дослідженнях

34

2.2

Теоретичні передумови дослідження роботи молоткового ротора кормодробарки

35

2.3

Умови взаємодії молотка кормодробарки з матеріалом в системі молоток барабан середовище”...

45

2.4

Визначення закономірностей руху молотка кормодробарки.

48

2.5

Обґрунтування показника лінійних співвідношень

52

2.6

Кінетична енергія молотка.

54

2.7

Визначення критичної швидкості руйнування зернових матеріалів..

60

2.8

Визначення потужності на подрібнення зернових матеріалів

62

2.9

Умови розділення продуктів подрібнення на ситовому кулісному класифікаторі.

64

Висновки..

69

РОЗДІЛ 3 ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

71

3.1

Мета і програма експериментальних досліджень

71

3.2

Умови проведення експериментальних досліджень

72

3.3

Прилади, обладнання і методика визначення розмірно масових характеристик молотків..

73

3.3.1

Визначення маси і положення центра мас молотка.

73

3.3.2

Методика визначення приведеної довжини молотка..

73

3.4

Методика проведення досліджень по встановленню раціональних режимів роботи кормодробарок.

78

3.5

Методика визначення якості подрібнення зернового матеріалу. Критерій оцінки ефективності роботи молоткових дробарок ...

83

3.6

Методика визначення енергетичних показників роботи молоткової кормодробарки..

89

3.7

Методика проведення порівняльного аналізу ефективності роботи молоткового ротора...................

91

3.8

Методика обробки експериментальних даних.

94

РОЗДІЛ 4 РЕЗУЛЬТАТИ ТЕОРЕТИЧНИХ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ.

97

4.1

Результати теоретичних досліджень відносного руху молотка.

97

4.2

Результати визначення маси та центра мас молотків залежно від їх ступеню зношування..

101

4.3

Динаміка зміни приведеної довжини молотків в процесі зношування.

103

4.4

Зміна моменту інерції молотка в результаті зношування...

104

4.5

Визначення раціонального значення показника лінійного співвідношення ротора кормодробарки...

106

4.7

Результати визначення раціональних режимів роботи молоткових кормодробарок.

111

4.8

Раціональні режими роботи ситового кулісного класифікатора

113

4.9

Порівняльний аналіз якості подрібнення зернових кормів.

114

Висновки..

119

РОЗДІЛ 5 ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ КОРМОДРОБАРОК З ВДОСКОНАЛЕНИМ МОЛОТКОВИМ РОТОРОМ

121

5.1

Економічне обґрунтування модернізації існуючого обладнання...

122

5.2

Обґрунтування економічної ефективності організації власної ділянки по виробництву комбікормів..

124

Висновки..

127

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ..

128

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ...

130

ДОДАТКИ...

143

ВСТУП

Реформування агропромислового комплексу України створило необхідні передумови функціонування нових більш економічно ефективних форм організації виробництва, зокрема: фермерські господарства, сільськогосподарські виробничі кооперативи, малі підприємства і т.д.
Проблема забезпечення вище перерахованих організаційних формувань засобами виробництва на даний час є досить актуальною, оскільки існуючі прототипи обладнання не завжди задовольняють як необхідні так і достатні умови його використання. При невеликих обсягах виробництва досить важко забезпечити високий коефіцієнт завантаження і рівномірність роботи високопродуктивного обладнання. Високі ціни на енергоносії в сільськогосподарських підприємствах не дають змоги виробникам знижувати ціни на вироблену продукцію, що в результаті негативно відображається в першу чергу на споживачах. Отже, в сучасних умовах функціонування малих господарських організаційних формувань (МГОФ) на перший план виходить розробка нових та удосконалення існуючих засобів механізації виробничого процесу, які б відповідали основам і принципам ресурсозбереження.
Актуальність теми
Для забезпечення потреб тваринницької галузі на Україні виробляється близько 2 млн. тон комбікормів на рік, причому близько 40 % з них в умовах малих фермерських господарств [139, 140]. Приготування кормів складає 45- 50 відсотків у собівартості готової продукції тваринництва. Витрати енергії по операціям розподіляються таким чином: транспортування 20%, дозування 15%, на подрібнення припадає близько 65 % загальних витрат, що складає приблизно 33% собівартості готової продукції [8, 82, 83, 114, 123, 129].
Серед засобів механізації для подрібнення зернових матеріалів найбільш поширені універсальні дробарки ударного типу з шарнірно підвішеними молотками. Вони здатні подрібнювати різноманітні види сировини, порівняно прості по конструкції та зручні в обслуговуванні та експлуатації. Їх конструкція дозволяє легко змінювати швидкозношувані деталі (молотки, деки, решітки).
Разом з тим, сучасні конструкції мають значні недоліки: висока металоємність та енергоємність установок, нерівномірність гранулометричного складу з підвищеним вмістом пиловидних часток, інтенсивне зношування робочих органів та пов’язане з цим зниження продуктивності та якості подрібнення матеріалу.
Підвищення якості подрібнення та зниження енергоємності технологічного обладнання є важливим завданням виробників і експлуатаційників, оскільки поліпшення цих показників значно зменшує собівартість готової продукції, отже має принести відчутний економічний ефект і покращити умови розвитку МГОФ тваринницької галузі.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами
Робота проводилась згідно програми науково-дослідних робіт Мелітопольського інституту механізації сільського господарства на 1991 1995 роки "Розробка ресурсо і енергозберігаючих технологій використання, технічного обслуговування і ремонту сільськогосподарської техніки" (реєстраційний номер № 01920006296), у межах науково-дослідної роботи кафедри обладнання переробних та харчових виробництв Таврійської державної агротехнічної академії відповідно до програми №1 науково-дослідних робіт на 2001-2005 роки Розробка наукових основ систем технологій і технічних засобів для забезпечення продовольчої безпеки Південного регіону України” (підпрограма 1.6. Розробка наукових систем технологій і технічних засобів для переробки сільськогосподарської продукції”, державний реєстраційний номер № 0102V000687) і спрямована на часткове вирішення науково-технічної проблеми з впровадження нової техніки в межах цільової комплексної програми Національна програма розробки і виробництва технологічних комплексів машин і обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості”, затвердженої Кабінетом Міністрів України від 07.03.1996 р.

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі дано нове вирішення наукової задачі, яка полягає в підвищенні ефективності роботи малогабаритних зернових молоткових дробарок шляхом обґрунтування раціональних параметрів і режимів роботи робочого органу.
За результатами досліджень зроблено наступні висновки:
1. Встановлено, що найбільш ефективним для руйнування зернівки в дробарках ударно-перетираючої дії є перший етап початковий удар, який можна вважати квазіпружним, оскільки час взаємодії складає 0,02...0,03 с і в’язкі властивості подрібнюваного матеріалу не проявляються.
2. Доведено, що для малогабаритних зернових дробарок з радіальним завантаженням необхідною умовою ефективного ударного впливу на зернівку прямим ударом є здійснення молотком непарної кількості напівперіодів власних коливань за період обертання ротора, що забезпечується вибором відповідного значення показника лінійного співвідношення ротора з ряду переважних значень: 0,25; 2,25; 6,25; 12,25.
3. Теоретично встановлено і експериментально доведено, що раціональні значення показника лінійного співвідношення молоткового ротора знаходяться в межах 2,252,42, оскільки при цих значеннях молоток має максимальну руйнівну здатність, а ротор мінімальний діаметр і металоємність.
4. Визначено, що внаслідок зменшення маси, зміни положення центру мас і зведеної довжини при зношуванні молотків, витрати енергії на подрібнення зростають відповідно до зменшення моменту інерції, тому раціональним є експлуатація тільки першої і другої робочих граней до перетину лінії зношування з повздовжньою віссю молотка, оскільки при подальшій експлуатації потужність на подрібнення зростає на 22...24 %.
5. Виконана на основі теоретичних і експериментальних досліджень модернізація ротора кормодробарки з рекомендованими параметрами і режимами роботи забезпечує підвищення якості подрібнення в середньому на 12 % порівняно з базовими конструкціями (сумарна похибка вимірювань при гранулометричному аналізі під час експлуатаційно-технологічних випробувань складала не більше 1 %).
6. Ефективність роботи вдосконаленого ротора за комплексним відносним показником, який враховує масу подрібнених часток раціонального розміру (0,7...2 мм) у вихідному продукті і питому енергоємність роботи дробарки, підвищується на 25 % і становить 0,059 кВт год/кг проти 0,079 кВт год/кг базової конструкції.
7. Розрахунок економічної ефективності підтверджує необхідність впровадження малогабаритних зернових кормодробарок з раціональними параметрами ротора у МГОФ тваринницького напрямку, оскільки мінімальний економічний ефект складає від 1400 грн. на рік, а термін окупності капітальних вкладень не більше 1,5 року знаходиться у науково рекомендованих межах.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Алешкин В.Р, Рощин П.М. Механизация животноводства. М.: Агропромиздат, 1985.- 336 с.
2. Антошкевич В.С. Экономическое обоснование новой сельскохозяйственной техники. М.: Экономика, 1971. 216 с.
3. Бабицкий В.Н. Динамическое гашение колебаний. // Вибрации в технике т. 6, под редакцией К.В. Фролова. М.: Машиностроение. 1981. С. 326...362.
4. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. - М.: Наука, 1985. 663 с.
5. Бойко А.І., Новицький А.В. Структурний аналіз надійності подрібнювачів та кормодробарок // Тези доповідей міжнародної науково-технічної конференції. Глеваха: ІМЕСГ, ІТС УААН. 1996. с. 59.
6. Бойко А.І., Новицький А.В.Підвищення надійності кормодробарок та подрібнювачів // Механізація сільськогосподарського виробництва. К.: НАУ. 1997. Т. ІІІ. с. 6 8.
7. Безрешетные молотковые дробилки. // Информация УНИИМЭСХ. Киев. 1988. - С. 1-4.
8. Беспамятнов А. Д. Результаты исследований и хозяйственных испытаний измельчителей грубых и сочных корнов ИРМА-15. // Сб. ВНИИПТИМЭСХ. Кормопроизводство и кормоприготовление. Вып. 28, Зерноград. 1977. с. 40...44.
9. Беспалов Р.И. Предпосылки совершенствования машин для измельчения стебельчатых кормов. // Зб. Наук.пр. Одесса, 2000. Вип. 21. С. 192 194.
10. Безпалов Р.І. Оцінка конкурентоспроможності обладнання для подрібнення стеблових кормів. // Вісник аграрної науки. 2004. № 7. С. 50 52.
11. Бутковский В.А., Мерко А.И., Меншиков Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств. М.: Интеграф сервис, 1999. 472с.
12. Василенко П.М. Элементы методики математической обработки экспериментальных исследований. М.: ВИЭСХ, 1958. 60 с.
13. Викторова Н. Н., Горних В. И. Исследование работы молотковой дробилки. // Вопросы комплексной механизации животноводческих ферм. Труды, вып. 60. - Челябинск. - 1973.- С. 54 60.
14. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка экспериментальных данных. М.: Колос, 1973. 199 с.
15. Викторова Н. Н., Горних В. И. Об измельчении зерна в дробилке безрешетного типа. // Вопросы комплексной механизации животноводческих ферм. Труды, вып. 60.- Челябинск. - 1973. - С. 61 68.
16. Гаврилов Н., Сарабовский В. Продление срока службы дробильных молотков. Техника в сельском хозяйстве. - 1971. - №1. - С. 60 61.
17. Гернет М. М. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа. - 1970 440 с.
18. Гернет М. М., Ротобыльский В. Ф. Определение моментов инерции. М.: Машиностроение. - 1969. 247 с.
19. Гернет М.М. Уравновешивание вращающихся масс молотковых мельниц. ВНИИ зерна и продуктов его переработки. М.: Госиздат техн. и эконом. литер. 1949. - С 5 59.
20. Гогунський О.В. Обгрунтування маси «циркулюючого» шару молоткової дробарки. // Механізація та електрифікація сільського господарства. 2000. Вип. 83. С. 227 230.
21. Голиков В. А., Абилжанов Т. Классификатор измельченных грубых кормов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975. №10. С. 42 - 49.
22. ГОСТ 134986.8 72. Комбикорма. Методы определения крупности размола и содержания неразмолотых семян культурных и дикорастущих растений.
23. ГОСТ 14916 . Дробилки. Термины и определения.
24. ГОСТ 28098 89. Дробилки кормов молотковые. Общие технические требования.
25. ГОСТ 7090 72. Дробилки молотковые однороторные. Технические условия.
26. ГОСТ 9267 68. Комбикорма концентраты для свиней.
27. ГОСТ 9268 70. Комбикорма концентраты для крупного рогатого скота.
28. Грубые корма и их использования. // Под ред. М. Ф. Куликова. К.: Урожай, 1978 - 120 с.
29. Гулий І.С., Пушанко М.М., Орлов Л.О. та ін. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. - Вінниця.: Нова книга. - 2001. 576 с.
30. Демский А.Б., Борискин М.А., Тамаров Е.В. и др. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающих предприятий. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1980. 383 с., ил.
31. Дацишин О.В., Ткачук А.І, Чубов Д.С. та ін. Машини та обладнання переробних виробництв: Навч. Посібник // За ред. О.В. Дацишина . К.: Вища освіта, 2005. 159 с.: іл.
32. Зайчик Ц. Р. Технологии зерноперерабатывающих производств. — М.: Интерграф сервис, 1999. — 472 с: ил.
33. Зацепин В.Г. Исследование измельчителя фуражного зерна с ножевыми рабочими органами. // Интенсификация перестройки и внедрения новых технологий в кормопроизводстве.: Вильнюс. 1986. С. 133 135.
34. Зацепин В.Г., Ласкавый М.Е. Исследования разрушающего воздействия сосредоточенной нагрузки на зерновой материал в ножевом измельчителе. // Актуальные вопросы разработки типажа измельчителей и дробилок для кормоприготовления: Тез. док. респуб. научно-технической конф. Киев, 1987. С. 45 48.
35. Зацепин В.Г. Обоснование параметров процесса и рабочих органов роторно-ножевого измельчителя фуражного зерна. Автореферат дис. канд. техн. наук. Глеваха: УНИИМЕСХ., 1989. 18 с.
36. Елли Л. Я., Ермичев В. А. К вопросу о выборе методики определения качества измельчения кормов. // Экспресс информация. Механизация с.х. производства. Новая техника и методы её испытаний. - М.: ЦНИИТЄИ Госкомсельхозтехника СССР. 1983. №8. С. 1 - 3.
37. Егоров Г.А. и др. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства М: Колос, 1979. 368 с.
38. Игловиков В. Г., Ильяшев А. И., Киреев В. Н. и др. Повышение качества и эффективности использования кормов. - М.: Колос, 1983. З17 с.
39. Коруняк П. С. Обґрунтування схем і параметрів устаткування ударного подрібнення зерна. - Автореферат дис. канд. техн. наук. Львів: ЛДАУ., 2000. 20 с.
40. Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Дифференциальное уравнение продольных колебаний однородного стержня постоянного сечения. Начальные и граничные условия //Основные дифференциальные уравнения математической физики. М.: ФМЛ.- 1962. С. 75 77.
41. Кулаковский Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. Ч.П.: Справочник. М.: Росагропрмиздат, 1988.258 с.
42. Кукта Г. М. Технология переработки и приготовления кормов. М.: Колос, 1970. 240 С.
43. Кукта Г. М. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: ВО Агропромиздат, 1987.
44. Крутов В.И., Грушко И.М. Основы научных исследований: Учебник. М.: Высшая школа, 1989. 400 с.
45. Лобко П. И., Довгаль В. Ф., Калинкин А. А. и др. Новые приборы и оборудование для системной оценки машин. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1978. №11. С. 2123.
46. Лонцин М., Мерсон Р. Основные процессы пищевых производств. Под ред. д.т.н И.А. Рогова, к.т.н. С.С. Панченко. Пер. с англ. Ф.Н Евтеевой. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-384 с.
47. Лузин В. А. Обоснование расчета энергоемкости измельчительного аппарата с комбинированными рабочими органами. // Совершенствование процессов и рабочих органов с/х машин. Сб. науч. трудов. Киев. 1986. - С. 60 - 67.
48. Лузин В.А. Обоснование допустимого зазора в режущей паре скоростного роторного аппарата. //Совершенствование технологических процессов и рабочих органов сельскохозяйственных машин. Сб. науч. трудов. Киев.-1989. С. 38 - 41.
49. Мартыненко B.C. Операционное исчисление. К.: Вища школа, 1973.-168 с.
50. Махароболидзе Р. М. Исследование деформации и разрушение корнеклубнеплодов ударной нагрузкой. Вопросы с/х механики брош. XVII. Минск: Урожай. - 1967. - С. 4 - 45.
51. Мжельский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: Колос, 1984. 336 с.
52. Мейлахс И. И. Оценка качества измельчения сочных кормов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1968. №9. С. 48 - 49.
53. Мейлахс И. И. Показатель оптимизации измельчающих аппаратов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975. №1. С. 43 - 44.
54. Мельников С. В. Динамические режимы работы молотковых кормодробилок. // Механизация с.х. производства. Т. 143, вып. 2. Л.: ЛСХИ, 1969. - С. 3 - 8.