Введение к работе
з
Актуальность. Универсальность и значимость решаемой в работе проблемы заключается в том, что дозаторы одно - и многокомпонентных смесей широко применяются в различных отраслях сельского хозяйства, комбикормовой промышленности, строительной индустрии и др.
Это вызвано тем, что дозирование, особенно многокомпонентное, является неотъемлемым составным элементом любой технологической системы и представляет значительный научно-технический интерес, т.к. проблема задания и соблюдения оптимальных пропорций компонентов весьма важна при решении многих технологических задач обеспечения максимальной питательности кормовой смеси для животных, сбалансированной по белковому, витаминному н химическому составу.
Наибольшее распространение как в странах СНГ, так и за рубежом полу
чили объемные дозаторы непрерывного, дискретного и порционного действия.
Среди них значительный интерес представляют барабанные дозаторы, имею
щие ряд преимуществ: простота конструкций, малая энергоемкость и универ
сальность. ' .
Однако барабанные дозаторы для многокомпонентных смесей пока мало изучены, технологический процесс содержит ряд существенных недостатков, связанных с неоднородностью сыпучих материалов, что отрицательно сказывается на конечном результате, снижая качественные и технике - экономические показатели использования.
Основные причины сложившегося положения в том, что известные способы дозирования и устройства для их осуществления не учитывали неоднородности сыпучих материалов, варьирования физико-механических и геометрических характеристик зернистых материалов, а, следовательно, параметры рабочих органов и режимы работы дозаторов не соответствуют реальным условиям.
В связи с этим, совершенствование технологического процесса дозирования сыпучих зерновых материалов барабанными дозаторами за счет изыскания новых способов повышения качества дозирования многокомпонентных зерновых кормосмесей является актуальной проблемой и требует научно-обоснованного решения поставленных в настоящей работе задач.
Цель исследований — повышение эффективности использования высо-коэнергетнческих сыпучих зерновых компонентов в технологических линиях приготовления и раздачи кормосмесей за счет улучшения качественных, энергетических и технико-экономических показателе»") дозаторов посредством изыскания способов и устройств дозирования на основе выявленных закономерностей варьирования фіпнко-мехі шческнх, геометрических характеристик компонентов смеси.
Объект исследовании — технологический процесс дозирования многокомпонентных сыпучих зерновых материалов барабанными (лопастными и ячеистыми) дозаторами, обеспечивающими получение однородных по физико-механическим и геометрическим параметрам компонентов кормосмесей.
Одновременно осуществлялась оптимизация параметров рабочих органов и режимов работы дозаторов на основе исследований и выявления закономерностей варьирования физико-механических и размерных характеристик, плотности распределения компонентов зерновых сыпучих материалов.
Задачи исследований:
-
Исследование закономерностей физико-механических, геометрических параметров компонентов зернистых сыпучих материалов, определение их вероятностно-статистических н др. характеристик.
-
Классификация дозаторов сыпучих материалов дискретного действия, способов повышения точности и качества дозирования.
-
Обоснование приемлемой модели сыпучего тела, адекватно описывающей свойства реальной зерновой кормосмеси, и, на этой основе, изыскание оптимальных параметров рабочих органов барабанного дозатора и режимов его работы.
-
Усовершенствование методики обоснования параметров дозаторов для зерновых сыпучих материалов с учетом физико-механических, геометрических характеристик, плотности распределения компонентов в рабочем объеме.
-
Создание новых способов и устройств дозирования сыпучих зерновых материалов, интенсифицирующих процесс, увеличивающих точность, надежность и качество дозирования.
-
Проверка в лабораторных, производственных условиях и экономическая оценка внедрения результатов исследований.
Методика исследований предусматривает разработку основных теоретико-методических предпосылок совершенствования дозирования зернистых сыпучих материалов, их экспериментальную проверку в лабораторных, производственных условиях и экономическую оценку внедрения результатов исследований. ,
Теоретико-экспериментальные методы исследований и их апробация позволили:
-
Впервые выявить зависимости параметров рабочих органов дозатора и его производительности от формы, структуры и плотности распределения частиц реальных зерновых кормосмесей.
-
Установить зависимость объемной производительности дозатора от размеров, формы частиц и плотности распределения зерен в рабочем объеме.
-
Разработать методику проектирования и способ дозирования многокомпонентных смесей с обеспечением их однородности.
При проведении теоретических исследований использовались основополагающие положения теории механики сплошных сред, законы и методы классической механики, теории вероятностей и математической статистики.
При выполнении экспериментальных исследований разрабатывались частные методики. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна заключается в том, что впервые разработаны теоретические основы и предложен новый способ дозирования многокомпонентных зерновых смесей с получением однородного состава компонентов посредством дифференциации по размерам, форме и плотности распределения компонентов в рабочем объеме.
Выявлены зависимости и предложено аналитическое соотношение обеспечения постоянства рабочего объема (ячеек) канавок дозатора за счет нового механизма очистки канавок и повышения точности дозирования.
Новизна «ідей защищена патентами на изобретения №9610121.5, №961013.1, №970048.1 и положительным решением №95107959/28.
На зашиту выносятся следующие научные результаты:
комбинированная механическая модель сыпучего тела, соответствующая форме и размерам частиц реальных зерновых кормосмесей с учетом их вероятностно-статистического распределения, плотности укладки зерен в объеме;
теоретические основы и новый способ дозирования многокомпонентных зерновых смесей;
аналитические соотношения продолжительности, точности дозирования, режима работы и производительности дозатора.
Научная и практическая ценность работы состоит в том, что на ее основе сформированы новые и уточнены отдельные теоретические принципы и положения процессов дозирования сыпучих материалов с учетом размеров, формы частиц, закономерностей варьирования физико-математических, геометрических параметров и плотности распределения сыпучих материалов в рабочем объеме ячеек дозатора..
Полученные параметры конструктивных схем, режимных параметров дозирующих устройств сыпучих материалов представляют практический интерес для эксплуатационников, конструкторов по созданию высокопроизводительных дозаторов, обеспечивающих высокую точность дозирования и надежность
функционирования технологических систем приготовления и распределения кормосмесей.
Апробация. Основные положения и элементы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-методических конференциях Саратовского государственного агроинженерного университета (СГАУ.СИМСХ) в 1992 - 1994гг. и отражены о годовых отчетах НИСа СГАУ, на Поволжской' Олимпиаде Вузов (г. Казань, 1992г.); на Всесоюзной научно-производственной конференции "Агроприбор" по проблемам нормированного кормления с.-х. животных (г. Москва, 1992г.), па научно-методической конференции "Проблемы совершенствования учебного процесса" Алматинскон Высшей школы ГСК РК (Алмати, 1997г.), заседаниях кафедр прикладной математики (СГАУ, 1993г.), теории механизмов и машин (СГАУ, 1994г.), технических средств управления и информатики Алматинскон Высшей школы ГСК РК (Алмати, 1996г.), моделирования агроенстем Казахского ГАУ (Алматы. 1997г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, получено 3 патента на изобретения и 2 решения о выдаче патентов.
Внедрен «с. По результатам исследований спроектировано, изготовлено, испытано и внедрено оборудование для дозирования и выдачи сыпучих материалов (комбикормов) в составе кормоцехов хозяйств, документация передана ведущей организации - Казахской Государственной машинно-испытательной станции (протокол №01 НТС), Акционерному обществу "ТУСМА".Алгоритмы и программы компьютерного моделирования процессов дозирования внедрены в учебный процесс курса "Моделирование агроенстем" Казахского Государственного Агроуниверситета.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 120 стр. машинописного текста, иллюстрирована 18 рисунками, содержит 5 таблиц и состоит из введения, 5 глав (разделов), обших выводов и приложений, списка использованной литературы, включающего ПО наименований, в т.ч. 6 иностранных.
