Обоснование конструктивно-кинематических параметров вибрационного пресса для уплотнения сыпучих кормов Белокуренко Сергей Анатольевич

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8

   1. Зоотехническая ценность прессованных кормов и требования

   к их производству 8

   1. 2. Пути улучшения грануляторного и брикетного производства 11

      3. О методах снижения энергоемкости процесса уплотнения кормов 13

      4. Использование вибрации для уплотнения и прессования

      различных материалов 17

      1. 5. Рабочие органы прессов для брикетирования кормов 26

         6. Выводы по главе, цель и задачи исследования 34

         ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВИБРАЦИОННОГО ПРЕССОВАНИЯ КОРМОВ 36

         1. Реологические модели уплотняемого слоя сыпучих кормов 3 6

         2. Условие захвата кормового материала рабочими органами пресса 48

         3. Математическое моделирование рабочего процесса вибрационного пресс-брикетировщика 54

         4. Выводы по главе 71

         ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 72

         1. Программа экспериментальных исследований 72

         2. Выбор кормовых материалов для исследований 73

         3. Использование теории размерностей для преобразования факторного пространства 76

         4. Методика определения показателей виброползучести кормовых материалов 82

         5. Описание лабораторных установок для исследования процесса вибропрессования 88

         6. Методика отсеивающего эксперимента 93

         7. Методика математической обработки основного эксперимента

         и оптимизации конструктивно-кинематических параметров

         процесса прессования 97

         4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 101

            8. Виброползучесть кормовых материалов 101

            9. Энергоемкость процесса вибропрессования 109

            10. Производительность вибрационного пресса 114

            11. Крошимость брикетов 118

            12. Решение оптимизационной задачи по выбору параметров вибрационного пресса 120

            13. Выводы по главе 124

            ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 126 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 131 ЛИТЕРАТУРА 133 ПРИЛОЖЕНИЯ 146

            Введение к работе

            Укрепление кормовой базы является основополагающим моментом в интенсивном развитии животноводства. При этом речь идет не только об увеличении производства кормов, но и о создании необходимой базы их хранения и подготовки к скармливанию с сокращением расхода всех видов кормов, в особенности зерна на фуражные цели, при одновременном снижении энергопотребления [1].

            Одним из основных путей увеличения продуктивности животных и повышения эффективности производства животноводческой продукции является полноценное кормление. Несбалансированность рационов по основным и биологически активным веществам ведет к нарушению процессов обмена, снижению естественного иммунитета, заболеваниям системы воспроизводства. Все это отрицательно сказывается на эффективности отрасли.

            В результате брикетирования более полно сохраняются питательные вещества при хранении, улучшаются условия механизации раздачи кормов. Скармливание кормов в брикетированном виде способствует повышению продуктивности животных.

            Все более важное значение в животноводстве приобретает использование брикетов из кормовых смесей, особенно полнорационных, полностью отвечающих потребностям животных в питательных и минеральных веществ, а также в различного рода микродобавок. Такие брикеты могут быть использованы как единственный корм в молочном и мясном скотоводстве [2].

            Производство брикетированных кормов во все более возрастающем объеме требует совершенствования оборудования и технологии этого процесса. В связи с тем, что процесс брикетирования характеризуется большими удельными затратами энергии (до 40 кВт-ч/т и более), а вопросы рационального, экономического расходования топливно-энергетических ресурсов приобретает все более важное значение, исследования должны быть направлены, в первую очередь, на снижение энергетических затрат.

            Прогрессивным направлением в технике является полезное использование вибраций. Вибрационные машины и процессы получают все более широкое применение в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве. Исследования, проведенные в последние годы в нашей стране и за рубежом, показали большие преимущества виброметода с точки зрения снижения усилий и затрат энергии, повышения производительности оборудования, улучшения качества изделий. Проведенные ранее исследования показали, что вибрации перспективны и в технологических процессах уплотнения различных материалов, в том числе кормов.

            Положительные эффекты, наблюдаемые при виброуплотнении кормов, проявляются в различной степени в зависимости от конечной плотности материала, режимов вибрации, способа подведения колебаний к рабочему органу. Поэтому разработка технологических процессов виброуплотнения кормов требует глубокого проникновения в физическую сущность процесса, понимания его механизма и решения ряда других вопросов. Несмотря на то, что техническая и экономическая целесообразность применения вибраций при уплотнении кормов доказана, эти процессы в настоящее время не нашли еще должного практического применения. Объясняется это в большей степени отсутствием обобщающих данных теоретического и экспериментального характера по вибропрессованию кормов, а также разработок вибропрессов простых по конструкции и надежных в работе.

            Цель работы. Снижение энергетических и материальных затрат при прессовании кормов путем использования нагрузки вибрационного характера.

            Задачи исследований:

            Выявить количественные закономерности воздействия вибрации на процессы релаксации и ползучести кормовых материалов.

            Разработать математическую модель функционирования вибропресса и провести ее анализ аналитическими методами.

            Провести экспериментальную оптимизацию рабочего процесса вибрационного пресса.

            4) Разработать производственный образец вибрационного пресса и дать технико-экономическую оценку результатов исследования.

            Объект исследований. Вибрационный пресс-брикетировщик.

            Предмет исследований. Рабочий процесс прессования кормов нагрузкой вибрационного характера.

            Научная новизна:

            Предложена реологическая модель слоя кормового материала, позволяющая моделировать процессы виброползучести и виброрелаксации.

            Установлены закономерности работы вибрационного пресса, позволяющие выявить рациональный режим виброуплотнения корма со снижением энергетических затрат.

            Выяснено, что положительные эффекты применения вибраций при прессовании кормовых материалов (снижение энергоемкости процесса и крошимости брикетов) объясняются интенсификацией процесса ползучести и релаксации в уплотняемом материале. В начальный момент уплотнения кормового материала вибрационное воздействие вызывает уменьшение сил сцепления и трения между частицами. Вследствие этого частицы получают дополнительную возможность проскальзывания и укладываются поэтому плотно. Это приводит к увеличению, по сравнению со статическим уплотнением, доли структурных деформаций в общей макродеформации брикета и, соответственно, к уменьшению давлений и энергоемкости процесса.

            По результатам исследований разработан вибропресс с прессующей плитой, конструкция которого защищена двумя авторскими свидетельствами и патентом на изобретение.

            Методика исследований. В соответствие с задачами исследований были разработаны частные методики по исследованию показателей виброползучести кормовых материалов, энергоемкости процесса вибропрессования и крошимости брикетов. В процессе исследований использовались ГОСТы на испытания машин для животноводства и кормопроизводства. Исследования проводились на специально сконструированных лабораторных установках. Обработка экспериментальных данных проводилась статистическими методами планирования эксперимента.

            Практическая ценность. Применение вибраций при прессовании кормовых материалов снижает энергоемкость не менее, чем в 1,5 раза. Разработанный вибрационный пресс позволяет получать прессованный корм удовлетворительного качества, соответствующий зоотехническим требованиям.

            Реализация результатов исследований.

            Главному управлению сельского хозяйства Администрации Алтайского края передана техническая документация и результаты исследований вибрационного пресса.

            Техническая документация и результаты исследований вибропресса переданы Государственному унитарному предприятию ОПКБ АНИИЗиС.

            Результаты исследований внедрены в учебный процесс Алтайского государственного аграрного университета.

            Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и одобрены на научных конференциях Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства (1989 - 91 гг) и Алтайского государственного аграрного университета (1990 - 2000).

            Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано семь печатных работ, получено два авторских свидетельства и патент на изобретение.

            Объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах основного текста, содержащий 33 рисунка, 14 таблиц, 8 приложений. Список использованной литературы включает 160 наименований, из них 10 на иностранных языках.

            Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете.

            Похожие диссертации на Обоснование конструктивно-кинематических параметров вибрационного пресса для уплотнения сыпучих кормов

            

            Повышение эффективности смешивания компонентов кормов с обоснованием параметров смесителя-дозатора пресс-экструдераАзиаткин, Дамир Нариманович

            

            Снижение энергозатрат экструдирования кормов с обоснованием конструктивно-режимных параметров дозатора пресс-экструдераУспенский Владимир Валерьевич

            Совершенствование технологии гранулирования кормов с обоснованием параметров и режимов работы теплообменника между гранулами и рассыпным кормомНекрашевич, Сергей Владимирович

            Повышение эффективности блочно-порционной выемки консервированных кормов и обоснование параметров рабочего органа погрузчика Мефоков Игорь Валерьевич

            

            Совершенствование технологического процесса дозированной выдачи измельченных стебельных кормов и обоснование параметров питателя-дозатора Шацкий Виктор Васильевич

            Разработка и обоснование параметров раздатчика грубых кормов, сформированных в рулонные тканиФролов, Владимир Юрьевич

            

            Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров раздатчика - смесителя кормов для телят Гриднев Андрей Николаевич

            Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров измельчителя углеводистых кормовСохимо, Елена Владимировна

            Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров бункерного раздатчика кормов для свинейВедищев, Сергей Михайлович

            Совершенствование технологии и обоснование параметров технологической линии приготовления кормов с использованием соиСоболев, Роман Валерьевич