Введение к работе
Актуальность работы. Для решения народно-хозяйственных задач по обеспеченно населения продуктани питания важнейшее значение приобретает уровень развития сельскохозяйственного производства, в частности, его важнейших отраслей-вивотновод-ства и птицеводства. Залогон успенного развития животноводства и птицеводства является создание прочной кормовой базы.
Известно, что откармливание животных и птиц производится в основном комбикормами, которые обеспечивают наиболее эффективное использование питательных веществ, содержащихся в них.Использование в животноводстве спрессованных комбикормов в виде гранул и брикетов,как показывает опыт многих мея-хозяйственных комплексов позволяет увеличить привес животных на 6-Ю У. к снизить расход комбикормов не менее, чем на 6 У.. В результате прессования комбикормов на 85-90 7. уменьаается их бактериальная обсемененность.
Благодаря использованию комбикормов стало возможным создание крупных птицефабрик, животноводческих комплексов. Однако производство высококачественных комбикормов сдерживается недостаточной технической вооруженностью предприятий отрасли, применяемое оборудование имеет существенные недостатки,устранение которых является важнейшей задачей.
Анализ технологического процесса производства комбикормов показывает, что основными определяющими процессами являются: измельчение компонентов комбикорма, смеиивание компонентов, гранулирование комбикормов.
Применяемые для проведения этих процессов различные измельчающие машины, смесители, прессовое оборудование отлича-
- 4 -втся большой энергоемкостью, громоздки и металлоемки.
Ускорение создания высокоэффективного оборудования для производства комбикормов монет быть обеспечено за счет разработки научно-обоснованных методов инкенерного расчета, которые долины базироваться на теоретических представлениях, универсально описывающих физическую картину процесса производства комбикормов на всех стадиях технологического процесса.
До настоящего времени таких сведений по разработке оборудования имеется недостаточно. Поэтому для создания нового технологического оборудования и модернизации существующего необходимы теоретические и экспериментальные исследования основных стадий процесса производства комбикормов.
Научная концепция работы - повывение эффективности процессов Измельчения, смешивания и экструдирования комбикормов путем целенаправленного использования основных физико-механических закономерностей, сопровождающих эти процессы..
Научные полоаения работы включает в себе следующее:
обоснование принципов разработки математических моделей и математического описания процесса измельчения компонентов комбикорма путем сжатия и удара;
обоснование принципов разработки технологического оборудования, обеспечивающего упорядоченное смеиивание компонентов комбикорма и получение смеси с заранее заданными свойствами;
обоснование принципов разработки математических моделей и математического описания процессов, происходящих последовательно в различных зонах инековых зкструдеров.
Цель работы: создание научно-практических основ разработки высокоэффективных процессов и оборудования производства комбикормов, позволяющих создавать новое высокопроизводитель-
- 5 -ное технологическое оборудование,обеспечивавшее интенсификации процессов и получение продуктов высокого качества.
В диссертационной работе обобщены результаты многолетних исследований,выполненных автором, а также при его участии и руководстве.
Основные положения и результаты работы автором получены самостоятельно.
Работа выполнялась в соответствии с координационными планами, включавшие программу "Продовольствие" Российской Федерации, Республики Казахстан, планов научно - исследовательских работ Дяамбулского технологического института легкой и пищевой промышленности (1985-1992 гг.), а также по заказам "йгропрома" и отдельных лицевых предприятий Российской Федерации и Республики Казахстан.
Научная новизна работы. На основании предложенных определявших уравнений разработана теория процессов измельчения, смешивания и экструдирования сыпучих компонентов комбикормов, что позволяет разрабатывать и совершенствовать процессы и оборудования производства комбикормов.
Разработано математическое описание процессов измельчения компонентов комбикорма различной формы при сжатии и ударе. С учетом упруго-пластических и вязко-упругих свойств компонентов комбикорма получены расчетные зависимости для определения предельного разрушающего усилия при сжатии и критической скорости при ударном разрушении.
Предложена физическая картина процесса смешивания сыпучих компонентов комбикормов и дано математическое описание процесса упорядоченного смешивания, что. позволяет получать смеси компонентов с заданными свойствами.
Разработана физическая модель процесса экструзии сыпучих компонентов комбикормов, дано математическое описание процессов протекавших последовательно в зонах транспортирования, уплотнения, дозирования и формования на анековом зкструдере.
Установлены основные закономерности процессов релаксации и ползучести как отдельных компонентов комбикормов так и комбикорма в целом. Предложено линейное уравнение множественной регрессии,-позволявшее прогнозировать плотность готового комбикорма при прессовании в зависимости от изменения давления прессования, температуры и влажности кимбикорма.
Теоретически и экспериментально обоснован выбор направлений в создании принципиально новых конструкций оборудования для измельчения, смевивания и экструдирования комбикормов.
Достоверность научных исследований подтверждена результатами экспериментальных исследований на модельном и промыв-ленном оборудовании, а также производственной эксплуатацией созданного нового оборудования.
Практическая ценность работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны методы инженерных расчетов, позволявшие определять рациональные параметры оборудования для измельчения, смешивания и экструдирования сыпучих компонентов комбикормов.
Разработанные научно-обоснованные методы расчета технологического оборудования для производства комбикормов нашли применение при проектировании и изготовлении высокоэффективного оборудования на предприятиях пищевой промышленности, а также в учебном процессе при подготовке инженерно-техническо-
- 7 -го персонала для лицевой промышленности.
Разработаны и изготовлены оригинальные установки, позволяющее определять прочностные и релаксационные свойства компонентов комбикормов, изучать компрессионные характеристики, а такіе исследовать поведения комбикорма при ползучести.
Проведенные экспериментальные исследования структурно-механических свойств как отдельных компонентов, так и его в целом позволили сформировать банк данных о величинах модулей упругости , коэффициентах объемной вязкости, времени релаксации и упругого последействия.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили разработать и внедрить:двухинековый и одноине-ковый зкструдеры, агрегат для смешивания сыпучих компонентов комбикормов, агрегат для измельчения компонентов комбикормов, поточную линив прессования комбикормов.
Общий экономический эффект от внедрения машин и устройств составил і.53 млн. руб. в ценах І99І г. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых и аспирантов "Пути интенсификации кормопроизводства в свете реиений 26 съезда КПСС", состоявшегося во Всесоюзном научно-исследовательском институте кормов (Москва,март,І982 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов лицевых производств" (Москва, сентябрь, 1982 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья" (Москва,июнь,1989 г.);на 6 Всесоюзной научно-техни-
ческой конференции "Механика сыпучей среды" (Одесса,сентябрь, І99І г.): на научно-технических конференциях МГАПП и ДТИЛПП (Москва,Джамбул,1981-1993 гг.) и на расширенном заседании кафедры "Сопротивление материалов и прикладная механика" ИГйПП (ноябрь, 1993 г.).
Основное содержание диссертации изложено в 30 научных работах, в том числе в двух отдельных изданиях.
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит акты внедрений результатов работы на различных предприятиях, акты испытаний. Общий объем диссертации 339 страниц. Она содержит 78 рисунков, 24 таблиц, 25 приложений,список литературы включает 233 наименований.