Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Абрамов Александр Александрович

Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа
<
Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Абрамов Александр Александрович. Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 Ростов н/Д, 2006 159 с. РГБ ОД, 61:07-5/1781

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Состояние вопроса и постановка задачи 8

1.1. Свойства зерна как сырья для производства муки, крупы и комбикормов 8

1.2 . Анализ работы и принципа действия измельчающих машин 27

1.3. Анализ экспериментальных исследований процессов разрушения зерна 33

1.4. Анализ теоретических исследований процессов разрушения зерна 40

1.5. Цель и задачи работы 45

Глава II. Теоретические исследования 46

2.1. Общие сведения о моделировании 46

2.2 . Моделирование процесса разрушения зерна скалыванием в условиях безударного нагружения 48

2.3. Моделирование процесса разрушения зерна скалыванием в условиях ударного нагружения 69

Глава III. Экспериментальные исследования 73

3.1 . Экспериментальные исследования процесса разрушения зерна в условиях безударного нагружения 74

3.2. Экспериментальные исследования процесса разрушения зерна в условиях ударного нагружения 81

3.3. Экспериментальные исследования процесса разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа 86

Глава IV. Оценка результатов эксперимента 92

4.1 . Построение математической модели процесса разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа 92

4.2. Определение критерия оптимизации процесса разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа 111

4.3. Анализ работы, затраченной на процесс разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа 113

4.4. Сравнительный анализ удельной энергоёмкости измельчителя скалывающего типа с другими измельчающими машинами 115

Глава V. Экономическое обоснование технического решения 116

5.1. План производства 116

5.2. Потребность в инвестициях 120

5.3. Финансовый план 122

5.4. Финансовая стратегия 125

5.5. Оценка экономического эффекта 127

Общие выводы 128

Глоссарий 130

Принятые условные обозначения 142

Перечень использованной литературы 149

Приложение 155

Акты о внедрении 158

Введение к работе

Основной проблемой всех отраслей современной зерноперерабаты-вающей промышленности, включая мукомольное, крупяное и комбикормовое производство является их очень высокая энергоёмкость. В условиях конкурентной борьбы и в свете возможного вступления Российской Федерации во Всемирную Торговую Организацию (ВТО) снижение энергетических затрат является весьма актуальным вопросом.

Актуальность проблемы. В настоящее время около 70% всех энергетических затрат зерноперерабатывающей промышленности приходится именно на процесс измельчения зерна, а это в свою очередь составляет приблизительно 50% экономических затрат на его переработку.

Снижение удельной энергоёмкости данного процесса на 3...5% приведёт к значительному снижению экономических затрат и как следствие не только себестоимости готового продукта, но и цены продукции связанных с ним отраслей - хлебопекарной, крупяной и комбикормовой.

Всё современное оборудование, использующееся в настоящее время в зерноперерабатывающей промышленности, было разработано ещё до середины XIX века. Так, например, широко используемый в данный момент вальцовый станок изобрёл в 1812 году житель города Варшавы Марк Миллер. Несмотря на все те экспериментальные и теоретические исследования, которые проводились в области измельчения зерна, конструкция и принцип действия измельчающих машин, до сих пор не подверглись каким-либо кардинальным изменениям.

Проведённый анализ литературы и работы машин, предназначенных для измельчения целого зерна (жерновых поставов, вальцевых станков, молотковых дробилок, бичевых машин), показал, что все они обладают значительной энергоёмкостью, что обусловлено применением в их принципе действия таких высокоэнергоёмких способов измельчения зерна, как сжатие и истирание. Использование удара ограничено крупностью и качеством получаемого готового продукта, а скалывание, реализовано только в

дисковых мельницах и дробилках, в данный момент не нашедших широкого применения на предприятиях современной зерноперерабатывающей промышленности.

Проведённый анализ литературы и работы почвообрабатывающих машин, а также различного оборудования, используемого в горнорудной промышленности, показал, что в них широко используется принцип резания-скалывания, то есть разрушения клином.

Попытки перенести эту идею на процесс разрушения зерна без достаточного научного обоснования до сих пор не привели к созданию эффективных измельчителей зерна, основанных на данном способе разрушения.

В связи с этим вопросы исследования разрушения зерна скалыванием и создания на этой научной базе измельчителя зерна скалывающего типа являются актуальными, как и сама тема диссертации.

Скалывание - это разрушение материала под действием касательных напряжений, при котором одна его часть смещается относительно другой по какой-либо плоскости (поверхности)

Измельчитель зерна - это машина, предназначенная для измельчения зерна или его отдельных анатомических частей с одновременным просеиванием получающихся при этом частиц (крупа), соответствующих всем требованиям технологического процесса, установленным на мукомольном, крупяном или комбикормовом производстве.

Измельчение зерна - это процесс разрушения целого зерна или его отдельных анатомических частей под действием сжимающих, сдвигающих, истирающих и скалывающих сил или удара с целью получения муки или крупы, заданного качества, отвечающего всем требованиям ГОСТ.

Существенное влияние на процесс измельчения зерна оказывают следующие факторы: свойства самого зерна, как сырья; эффективность его подготовки к измельчению; способ измельчения, реализованный в машине.

В конечном итоге эти факторы предопределяют все те энергетические затраты, которые будут присутствовать при измельчении зерна и, как

следствие, определят не только себестоимость, но и конечную цену готового продукта.

Цель исследования - выявление закономерности разрушения зерна как упруго-вязко-пластичного тела, с построением на этой основе теории измельчителя зерна скалывающего типа и определение его рациональных параметров.

Объект исследования - процесс разрушения зерна скалыванием.

Предмет исследования - закономерности процесса разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа с определением энергетических и качественных показателей данного процесса.

Научная новизна исследования состоит в получении аналитических зависимостей для определения работы разрушения зерна как упруго-вязко-пластического тела и разработке уравнения, описывающего процесс разрушения зерна в динамико-резонансном режиме в измельчителе скалывающего типа.

Достоверность основных положений и выводов подтверждена удовлетворительной сходимостью аналитических и экспериментальных зависимостей, лабораторными и натурными испытаниями разработанных опытных образцов измельчителя зерна скалывающего типа в Государственном учреждении Ростовской государственной машиноиспытательной станции.

Практическая значимость работы заключается в создании рабочей конструкторской документации и работоспособного образца измельчителя скалывающего типа и инженерной методики для расчёта его параметров.

Реализация результатов исследования. Разработанный измельчитель зерна скалывающего типа успешно применяется в исследовательских и научно-технологических линиях Государственного учреждения Ростовской государственной машиноиспытательной станции, в связи, с чем выдан акт о внедрении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях (ДГТУ, 1999 - 2003); научно-техническом семинаре: "Моделирование сельскохозяйственных растительных объектов" (РГАСХМ, 1999); международной научно-технической конференции: "Интеграция межотраслевой и межвузовской науки: проблемы современного машиностроения" (РГАСХМ, 2000); всероссийском научно-техническом семинаре: "Моделирование сельскохозяйственных растительных объектов" (РГАСХМ, 2001); научно-практическом семинаре "Совершенствование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК" (НГМА, 2003); межрегиональной научно-практической конференции "Научные подходы к решению проблем производства продуктов питания" (МГТА, 2003).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в изданиях ФГОУ АЧГАА, ДГТУ, НГМА, МГТА, РГАСХМ, а также в журналах "Хлебопродукты" и "Комбикорма". Материалы исследований отражены в 10 печатных работах. Общий объём опубликованных работ составляет 25 страниц.

На защиту выносятся научная новизна и практическая значимость представленной диссертационной работы.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа состоит: из введения, 5 глав, заключения, глоссария, перечня принятых условных обозначений, перечня использованной литературы из 76 наименований и 1 приложения. Основное содержание диссертации изложено на 129 страницах машинописного текста, включает 42 рисунка и 41 таблицу.

Диссертационная работа выполнена в Донском государственном техническом университете в соответствии с планом научно-исследовательской работы (НИР) университета.

. Анализ работы и принципа действия измельчающих машин

Измельчающие машины - это основное и наиболее энергоёмкое технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий. Измельчающие машины применяют на мукомольных и крупяных заводах для размола зерна, а также на комбикормовых заводах для дробления зерна и продуктов его переработки. В настоящее время существует большое количество измельчающих машин (рис.7) разнообразных как по своему назначению, так и принципу воздействия рабочих органов на зерно (сжатие, истирание, сдвиг, удар, скалывание). Измельчающие машины Классификация измельчающих машин. На предприятиях современной мукомольной, крупяной и комбикормовой промышленности для измельчения зерна, а также промежуточных продуктов его переработки применяют следующие разновидности измельчающих машин с различными принципами действия (рис.8).[48] Вальиодый станок Принцип действия некоторых измельчающих машин. Вальцовый станок. В вальцовом станке зерно или его частицы измельчаются в клиновидном пространстве, образованном поверхностями двух цилиндрических параллельных вальцов, вращающихся навстречу друг другу. Разрушение зерна происходит под действием сжатия и сдвига. В зависимости от структурно-механических свойств зерна и соотношения между величиной межвальцового зазора и размером измельчаемых частиц разрушение зерна за один пропуск между вальцами может быть как однократным, так и многократным. Это, естественно, предопределяет как степень измельчения зерна, так и качество продуктов измельчения.[48] Плющильный станок. Одна из разновидностей вальцовых станков -это плющильные станки, служащие для выработки хлопьев из кукурузы или овса. К особенностям режима этих станков можно отнести малое отношение окружных скоростей вальцов и большие усилия на вальцы со [481 стороны зерна, подвергаемого сжатию.1 J

Жерновой постав. В жерновом поставе зерно, подлежащее измельчению, под действием центробежной силы и трения перемещается в зазоре между двумя камнями от центра к периферии. При этом оно описывает довольно значительный путь по некоторой спирали относительного нижнего камня. Так как зазор между камнями меньше размеров самого зерна, то оно постепенно и многократно раздавливается, растирается и подвергается деформациям сдвига.[46] Дисковая мельница. В дисковой мельнице измельчение зерна происходит между двумя вращающимися, горизонтально расположенными чугунными дисками с нарезанными на них канавками. Ведомый диск вращается от ведущего, будучи связанным, с ним силами трения измельчаемого зерна. Так как оси дисков смещены относительно друг друга, то при вращении нарезанные на них взаимно пересекающиеся канавки измельчают зерно.[46]

Вальцедековый станок. Вальцедековый станок применяется для шелушения зерна гречихи и проса. Зерно, попадая в зазор между вращающимся барабаном и неподвижной декой, разрушается в результате взаимного трения и соприкосновения с шероховатой поверхностью. В результате оболочки надламываются и отделяются от ядер.[39] Вымольная машина. Вымольная машина предназначена для отделения частиц эндосперма от оболочек и применяется после III драной системы для обработки сходов, содержащих значительное количество эндосперма при сортовом помоле пшеницы.[39] Молотковая дробилка. В молотковой дробилке зерно сначала разрушается на мелкие частицы во время своего свободного падения стальными молотками, вращающимися с окружной скоростью 60...80 м/с. Последующее его разрушение происходит при ударах зерна о кожух дробилки. В дальнейшем оно истирается, перемещаясь по стальному штампован Г461 ному ситу.1 J

Зубчатая дробилка. Зубчатая дробилка предназначена для предварительного измельчения початков кукурузы, а также различных жмыхов. Внутри корпуса вращаются два параллельных валка с жёстко закреплёнными на них стальными цементированными звёздочками. Валки расположены так, что звёздочки одного валка входят в промежутки между звёздочками другого. Валки соединены между собой посредством зубчатой передачи, передаточное число которой составляет 1-Н,5.[47] Бичевая машина. Бичевая машина предназначена для размола зерна в обойную муку при производстве различных комбикормов. Рабочими органами машины являются жёстко связанные с валом бичи, вращающиеся с большой окружной скоростью. Снизу бичи окружены стальной сеткой, через отверстия которой выходит дроблёный продукт. Внутри машины по бокам корпуса расположена рифлёная поверхность, о которую ударяются частицы измельчаемого продукта.[4б] Разрыхлитель. Разрыхлитель предназначен для раздробления и разрыхления лепёшек из мягкой пшеницы, получаемых на последних драных системах различных крупок с использованием вальцовых станков с гладкими вальцами.[46] Энтолейтор. Энтолейтор применяется для дополнительного измельчения продуктов, получаемых после вальцовых станков с гладкой поверхностью вальцов, а также для интенсификации процесса измельчения крупок и более мелких частиц эндосперма в муку/ ] Деташер (дисковый разрыхлитель). Деташер применяется при сортовых помолах пшеницы для измельчения наиболее мелких промежуточных продуктов размола зерна.[47]

. Моделирование процесса разрушения зерна скалыванием в условиях безударного нагружения

Аналоговое моделирование - это один из важнейших видов создания моделей, основанный на аналогии или если использовать более точную терминологию - изоморфизме явлений, имеющих различную физическую природу, но описываемых одинаковыми математическими или какими-либо другими, например, реологическими уравнениями. В современной науке при изучении процессов, связанных с деформацией и разрушением тел, имеющих неоднородную структуру, принято использовать реологические модели простых и сложных идеальных тел в качестве аналоговых. Идеальное тело - это результат процесса идеализации, абстрактный объект, который не может быть реализован на практике. В настоящий момент известно три вида простых идеальных тел, отражающих основные реологические свойства реальных тел (вязкость, пластичность и упругость). Вязкость (внутреннее трение) - это свойство тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Пластичность - это свойство тел, которое позволяет посредством давления придавать им ту или иную форму, сохраняемую ими более или менее продолжительное, а иногда даже и неопределенно долгое время. Упругость - это свойство тел сопротивляться изменению их объёма или формы под воздействием механических напряжений. При снятии приложенного напряжения объём и форма упруго деформированного тела полностью восстанавливаются. К простым идеальным телам относят следующие виды тел (рис.11): 1) идеально-вязкое тело Ньютона (N), имитируемое демпфером; 2) идеально-пластическое тело Сен-Венана (StV), имитируемое ползуном; 3) идеально-упругое тело Гука (Н), имитируемое пружиной. Реологические модели простых идеальных тел. Сложные идеальные тела представляют собой последовательно (—) и параллельно () соединённые комбинации простых идеальных тел. Они могут быть представлены в виде реологических моделей, структурных формул или реологических уравнений, которые не только помогают оценить реологические свойства реального тела с качественной стороны, но также позволяют установить реологические уравнения различных идеальных тел, которые необходимы для его количественного описания.

Наиболее часто на практике используются следующие модели сложных идеальных тел (рис.12)[41]: М - тело Максвелла (упруго-вязкая релаксирующая жидкость); Р - тело Пойнтинга (упруго-пластическое тело); К - тело Кельвина-Фойгта (упруго-вязкое тело); L - тело Летерзиха (для битумных упругих золей); J - тело Джеффриса (для битумных релаксирующих гелей); В - тело Бингама (вязко-пластическое тело); PTh - тело Пойнтинга-Томсона (для стекловолокна); TR - тело Троутона-Ренкина (для кручения свинцовой проволоки); Ви - тело Бюргерса (для битума и асфальта); Schw - тело Шведова (для пластического сопротивления концентрированного желатинного раствора); F - тело Фарбмана (для спрессованных длинно фрагментных и стебельча тых насыпных материалов); SchScB - тело Шофильд-Скотт-Блэра (для мучного теста). . Реологические модели сложных идеальных тел. При аналоговом моделировании с использованием моделей простых и сложных идеальных тел, попытка отразить всё многообразие свойств оригинального объекта или процесса порой может привести к созданию весьма сложных и поэтому неприемлемых реологических моделей. Из модели идеального тела может быть получена структурная формула, которая будет являться её сокращенным и намного более экономным описанием, дающим всю ту информацию, которая может быть получена из графического представления модели (табл.12)[41]. Таблица 12. Структурные формулы реологических моделей сложных идеальных тел. При изучении реологических свойств реального тела с использова нием математических методов исследования в первую очередь необходимо создать его модель, состоящую из идеальных тел, имеющих чёткие и строго определённые реологические свойства. Качественное поведение построенной модели должно быть в некоторой степени приближено к реальному телу и может быть описано через математическое соотношение между нагрузками (напряжениями) и перемещениями (деформациями), входящих в неё идеальных тел. Если в полученном математическом соотношении нагрузки и перемещения выразить через напряжения и деформации, то полученная зависимость будет являться реологическим уравнением этой модели (табл. 13)[41].

. Экспериментальные исследования процесса разрушения зерна в условиях безударного нагружения

Цель проведённых экспериментов состояла в определении разрушающих усилий и работы затрачиваемой на разрушение зерна в условиях безударного нагружения в зависимости от угла заточки рабочего органа. Для проведения экспериментальных исследований процесса разрушения зерна в условиях безударного нагружения была использована лабораторная установка (рис.22), любезно предоставленная профессором Д.Н.Бородиным (РГАСХМ). Данная лабораторная установка, на которой нами проводились эксперименты по определению усилий разрушения отдельного зерна рабочими органами различной конфигурации, конструктивно представляет собой гильотину с электромеханическим приводом рабочего органа. » Рис.22. Лабораторная установка для определения усилий разрушения отдельного зерна в условиях безударного нагружения. 1 - радиатор; 2 - электродвигатель; 3 - колонна; 4 - стрелочные индикаторы; 5 - основание; 6 - шток; 7 - рабочий орган; 8 - индуктивные дифференциальные датчики; 9 - стойки; 10 - тензометрическая пластина. Для получения информации о ходе процесса разрушения зерна в условиях безударного нагружения применяются стрелочные индикаторы с ценой деления 0,01 мм и индуктивные дифференциальные датчики перемещений и усилий с динамическим диапазоном 1 мм, что вполне достаточно, так как перемещение рабочего органа при разрушении зерна лежит в пределах до 0,5 мм. В качестве усилителей сигналов датчиков и обрабатывающих информацию блоков применены промышленные блоки тензометрической аппаратуры на транзисторах и микросхемах, в том числе АЦП (серии А 36) и персональный компьютер. В качестве исполнительного двигателя, применён авиационный двигатель для поворота фар и люков фотоаппаратов типа Д—12 ТФ (частота вращения 13000 об/мин), позволяющий совместно со встроенным планетарным редуктором (передаточное число 4770), получить желаемую скорость перемещения рабочего органа 5 мм/мин. Питание установки осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. В качестве рабочего органа используется набор сменных инструментов и ножей с различной конфигурацией. Методика проведения экспериментов. Эксперименты по определению усилий разрушения зерна в условиях безударного нагружения проводились по следующей методике. Предварительно зёрна исследуемой культуры подвергаются кондиционированию для достижения одинаковой влажности (-14%), после чего их калибруют по размерам (от этого зависит величина разрушающего усилия при одном и том же рабочем органе) и отбирают партию из 100 одинаковых зёрен.

Регистрация результатов может проводиться в автоматическом (с использованием персонального компьютера) и визуальном режимах. При работе в автоматическом режиме электрическая часть установки должна быть включена не менее за 45 минут до начала эксперимента.

Эксперименты по определению усилий разрушения зерна в условиях безударного нагружения проводятся следующим образом. В оправку подвижного штока вставляется выбранный тип рабочего органа. Зерно с помощью пинцета помещается на предметный стол в направлении перпендикулярном лезвию рабочего органа (рис.23). В случае иного направления приложения разрушающего воздействия (усилия) зерно должно быть зафиксировано соответствующим образом. Рабочий орган С I J Зерно Рис.23. Ориентирование зерна на рабочем столе. Включается электродвигатель и рабочий орган вводится в контакт с зерном. Этот момент фиксируется стрелочным индикатором усилий (на общем виде - нижний). После этого необходимо закрепить фиксатор верхнего стрелочного индикатора (индикатора перемещения рабочего органа) стопорным винтом. После чего оба стрелочных индикатора устанавливаются на ноль, фиксируется индуктивный датчик перемещений (это необходимо сделать во избежание его повреждения или поломки). Запускается программа обработки результатов, включается двигатель. При этом шток с укреплённым на нём рабочим органом начинает опускаться вниз. Стрелочные индикаторы позволяют визуально наблюдать процесс разрушения. В момент разрушения показание стрелочного индикатора усилия скачкообразно падает до нуля. Одновременно с этим происходит перемещение подвижных частей индуктивных датчиков усилия и перемещения. После этого, необходимо сейчас же отпустить стопорный винт и поднять инструмент на 4.. .5 мм вверх. Съём данных, возможно, производить визуально (по стрелочным индикаторам) и автоматически (сигнал с индуктивных датчиков обрабатывается с помощью компьютера). В этом случае компьютер включается на 1...2 секунды раньше начала эксперимента. Программа позволяет обрабатывать данные экспериментов длительностью до 10 секунд с интервалом 0,015625 секунды. После появления на экране монитора кривых усилия и перемещения можно проводить следующий эксперимент. Численные результаты эксперимента накапливаются в соответствующем файле.

. Построение математической модели процесса разрушения зерна в измельчителе скалывающего типа

Математическое моделирование - это способ создания модели, процессы, происходящие в которой отличаются по своей природе от процессов в оригинале, но при этом, несмотря на их различную физическую природу, описываются одними и теми же математическими уравнениями. Математическая модель объекта - это совокупность всех математических зависимостей описывающих его функционирование. По форме представления информации различают следующие типы математических моделей: 1) детерминированные модели - однозначно предсказывают значение выходной величины при заданных значениях входных параметров. 2) вероятностные (стохастические) модели - содержат случайные параметры, поэтому результат расчёта по такой модели это либо вероятность наступления определённого события, либо статистическая оценка некоторой случайной величины. Вероятностные (стохастические) модели применяются в основном в области исследования операций - описания объектов в условиях неопределенности или при отсутствии некоторых сведений об условиях их функционирования. Все регрессионные модели также являются вероятностными, поскольку для них выходной величиной является статистическая оценка условного математического ожидания некоторого параметра. По способу получения информации различают следующие типы математических моделей: 1) аналитические модели, построенные с использованием теоретических методов исследования; 2) эмпирические модели, построенные с использованием результатов обработки экспериментальных данных. По фактору времени различают следующие типы математических моделей: 1) динамические модели - позволяют моделировать объект с изменяющимися во времени параметрами; 2) статические модели - позволяют моделировать объект, параметры которого не зависят от времени. Математическое моделирование любого технологического процесса в зерноперерабатывающей промышленности достаточно трудоёмкая и громоздкая задача. Наиболее важными объектами научных исследований в данной области являются технологические процессы подготовки и переработки зерна в высококачественные конечные продукты (муку, крупу и комбикорма). Оба этих процесса имеют очень сложную многоэтапную структуру, и поэтому, при их математическом описании, неизбежно приходится делать различного рода допущения, тем самым в некоторой степени пренебрегая второстепенными факторами и обращая внимание только на существенные. Успех или неудача любого научного исследования во многом предопределяется выбором способа описания исследуемого объекта, а также выбранным видом математической модели. Поэтому для построения математических моделей данных технологических процессов широко используются аналитические и эмпирические методы моделирования.

Аналитические методы построения математических моделей применяются, как правило, в сочетании с экспериментальными, поскольку математическое описание объекта, полученное с помощью данных методов, обычно содержит константы, значения которых возможно определить только по результатам эксперимента. Этими методами также уточняют вид математической модели и проверяют её достоверность.

Эмпирические методы построения математических моделей объектов играют доминирующую роль в тех случаях, когда исследуемый процесс слишком сложен для того, чтобы можно было получить его теорети ческое описание. Статистическую обработку результатов эксперимента при получении эмпирических моделей часто проводят методом регрессионного анализа. Полученные таким образом эмпирические модели называют регрессионными.

При использовании эмпирических методов построения математических моделей объектов очень часто используется такой способ научного исследования как планирование эксперимента, направленный на составление экспериментальных планов и получение математических моделей по результатам их исполнения. Для построения математической модели процесса разрушения зерна с применением планирования эксперимента используем в качестве одного из его возможных вариантов реализации полный факторный эксперимент. В качестве объекта, реализующего данный процесс, примем измельчитель скалывающего типа, в котором зерно разрушается между вращающимся ротором, угол заточки ножей которого равен Р=45, и неподвижной противорежущей декой с нанесённой на ней под углом 10 к горизонтали насечкой. При проведении полного факторного эксперимента (ПФЭ) для начала необходимо определить какие из факторов будут варьироваться, и что будет являться функцией отклика. В нашем случае варьируемыми факторами будут: скорость вращения ротора X] (м/с), диаметр отверстий просеивающего сита х2 (м), а также зазор между ротором и противорежущей декой хз (м). В качестве функций откликов были уи приняты: мощность, затрачиваемая на процесс разрушения зерна (Вт) и модуль помола зерна. Прежде чем непосредственно приступить к планированию эксперимента, необходимо решить вопрос, о том, как выбрать локальную область факторного пространства, где её выбирать и какой она должна быть. Этот этап предшествует построению плана первой серии эксперимента. J Весь процесс исследования состоит из последовательных этапов, часть из которых полностью формализована, а часть требует интуитивных решений.

Похожие диссертации на Обоснование параметров и режимов работы измельчителя зерна скалывающего типа