удк631.361 изучение конструктивно

УДК631.361
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
ГРУБЫХ И СТЕБЕЛЬЧАТЫХ КОРМОВ
Брагинец Н.В., д.т.н., профессор, Вертий А.А., аспирант.
(Луганский национальный аграрный университет)
Изучено
влияние
конструктивно-технологических
параметров
измельчения грубых и стебельчатых кормов на эффективность его работы.
Построены теоретические зависимости производительности нового
измельчителя от влажности корма и частоты вращения рабочего органа.
Проблема. В настоящее время недостаточно полно изучен процесс
измельчения грубых и стебельчатых кормов.По этой причине еще пока не
сформирована единая теория измельчения. Об этом свидетельствует
многообразие конструкций рабочих органов измельчителей, часто
принципиально отличающихся. Если бы теория измельчения грубых и
стебельчатых кормов находилась в установившемся виде, то многообразия
рабочих органов не было, а все измельчители были бы сведены к нескольким
оптимальным конструкциям.
Анализ последних исследований и публикаций.Изучением процесса
резания грубых и стебельчатых кормов занимались следующие ученые:
Мельников С.В., Резник Н.Е., Ревенко И.И., Крамаренко Л.П., Брагинец Н.В.,
Ялпачик Г.С. и др. [1-5]. Научная информация, приведенная в работах
вышеприведенных ученых, требует дальнейшего совершенствования,
поскольку на современном этапе развития техники открываются новые
возможности исследования с применением новейшего исследовательского
оборудования и современных теоретико-экспериментальных подходов.
Цель исследований. Установить зависимость производительности
измельчителя грубых и стебельчатых кормов от влажности материала и
частоты вращения рабочего органа.
Результаты исследований.
Нами обоснован и разработан комбинированный рабочий орган,
состоящий из ножей, которыеодновременно осуществляют поперечное и
продольное резание (рис. 1).Новизна конструкторских решений предложенного
рабочего органа подтверждена патентом Украины № 69756.Измельчитель
работает следующим образом. Питатель, состоящий из горизонтального
(ленточного) и наклонного (пластинчатого) транспортера, подает стебельчатые
корма к рабочему органу в спрессованном виде. Комбинированные ножи (см.
рис. 1, б) вертикальными лезвиями рассекают стебли вдоль волокон, а
криволинейными
лезвиями
перерезают
слой.
Расстояние
между
криволинейными лезвиями регулируется, это позволяет менять длину сечки.
241
Рис. 1. Рабочий орган измельчителя грубых и стебельчатых кормов:
а – вид в сборе; б – элементы комбинированного ножа.
Для выбора оптимальных режимов резания нами были произведены
исследования зависимости производительности режущего инструмента от
числа оборотов установки и параметра относительной влажности корма. На
последнем остановимся подробнее. Между влажностью корма и качеством его
резки существует сложная обратная зависимость. Абсолютную влажность
вещества определим как соотношение между его массой во влажном и
абсолютно сухом состоянии:
%,
(1)
где В – абсолютная влажность вещества;
его масса во влажном и сухом состоянии, соответственно.
Экспериментально установлено, что существует некоторое максимальное
количество влаги, которое может адсорбировать вещество, т.е. максимально
возможная абсолютная влажность (влажность насыщения). Для грубых и
стебельчатых кормов с различной поверхностью и структурой она составляет
3-7 масс. Таким образом, показатель относительной влажности определим из
соотношения:
b %,
(2)
где –влажность насыщения конкретного материала (грубый корм).
Теоретически был установлен факт, что производительность процесса
резания с ростом числа оборотов возрастает до некоторого значения в связи с
ускорением процесса, а затем довольно быстро падает (рабочий орган не
успевает захватить режущий материал). Для различной относительной
влажности корма максимум достигался в диапазоне 830 - 1130 об/мин. На такие
режимы и была рассчитана установка. Эксперименты имели своей целью
проверить полученные зависимости, и сводились к определению зависимости
производительности установки (Q, кг/час) от числа оборотов рабочего органа
(n, об/мин) и влажности корма (в). Эксперименты показали приемлемую
сходимость (5 - 8% погрешности), полученные данные приведены на графике.
Зависимость производительности установки (Q, кг/ч) от числа оборотов
рабочего органа (n, об/мин) для различных значений влажности корма (в)
приведена на рис.2.
242
Рис. 2. Зависимость производительности установки от числа оборотов
рабочего органа для различных значений влажности корма.
Из приведенной графической зависимости производительности установки
от числа оборотов рабочего органа для различных значений влажности корма
видно, что во всех случаях имеет место экстремум функции. То есть
существует критическое значение частоты вращения. Графическая зависимость
показывает, что рациональный скоростной режим находится в пределах 830 1130 об/мин, именно в этом диапазоне частот вращения рабочего органа
производительность достигнет своего максимума независимо от влажности
материала.
В
данном
скоростном
интервале
рационально
действуют
комбинированные ножи, то есть вертикальные лезвия, эффективно расщепляют
продольные волокна перерезаемого слоя (нормальное резание), а
криволинейные горизонтальные ножи отрезают частицы требуемых размеров
при соблюдении условий резания со скольжением.
Очевидно, что показатель относительной влажности также будет
оказывать существенное влияние на производительность измельчителя, о чем
свидетельствует графическая зависимость, приведенная на рис. 2. Поэтому этот
показатель необходимо исследовать более детально.
Зависимость производительности установки (Q, кг/ч) от относительной
влажности корма (b), для различных значений числа оборотов рабочего органа
(n, об/мин) приведена на рис.3.
243
Рис. 3. Зависимость производительности установки от относительной
влажности корма для различных значений числа оборотов рабочего органа.
Относительная влажность измельчаемого грубого корма находится в
пределах 0,2 – 0,5. В данном интервале влажности наиболее рациональной
частотой вращения рабочего органа является n =830 об/мин. Графическая
зависимость, приведенная на рис. 3, подтверждает экспериментальные данные,
полученные в предыдущих экспериментах.
Следовательно, при проведении оптимизационных исследований в
качестве базового уровня такого фактора как частота вращения рабочего органа
целесообразно принимать n =830 об/мин. А интервал варьирования данного
фактора, судя по данным приведенным на графической зависимости
(см. рис. 2), составит ± 50 об/мин.
Выводы
1. Для измельчения грубых и стебельчатых кормов целесообразно
применять комбинированные рабочие органы, включающие вертикальные
ножи (для расщепления продольных волокон путем нормального резания) и
криволинейные горизонтальные ножи, которые отрезают частицы требуемых
размеров при соблюдении условий резания со скольжением.
2. Применение
комбинированных
рабочих
органов
позволяет
измельчителю эффективно работать при любой влажности измельчаемого
корма.
3. Относительная влажность измельчаемого грубого корма находится в
пределах 0,2 – 0,5.
4. Рациональная частота вращения комбинированного рабочего органа
n =830 об/мин.
244
Список литературы
1. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих
ферм /Мельников С.В. – Л.: Колос, Ленинград.отд-ние, 1978. – 560 с.
2. Ревенко І.І. Машини та обладнання для тваринництва /Ревенко І.І.,
Брагінець М.В., Ребенко В.І. – К.: Кондор, 2009. – 731 с.
3. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих
аппаратов /Резник Н.Е. – М.: Машиностроение, 1975. – 311 с.
4. Крамаренко Л.П. Сопротивление растений перерезанию /Крамаренко
Л.П. //Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин, т.2,
под общ. Редакц. В.П.Горячкина. – М.: Сельхозгиз, 1936. – 536 с.
5. Ялпачик
Г.С.
Стандарти
та
показникиякості
та
енергомісткостіпроцесуподрібненнякормівпотрібнополіпшити /Ялпачик Ф.Е.,
Ялпачик Г.С. // Механизация и электрификация с.х. – 1987. - № 1. – с. 24 – 25.
Анотація
Дослідження конструктивно-технологічних параметрів робочого органу
для подрібнення грубих та стеблових кормів
Брагінець М.В., Вертій О.А.
Досліджено
вплив
конструктивно-технологічних
параметрів
подрібнювача грубих та стеблових кормів на ефективність його роботи.
Побудовано теоретичні залежності продуктивності нового подрібнювача від
вологості корму та частоти обертання робочого органу.
Abstract
Study of structural-controlled fluid body for crushingrude and stalked feed
N. Braginets, A. Vertiy
The influence of structural and technological parameters of coarse grinding
and stalked to the feed efficiency. The theoretical dependence of the performance of
the new chopper from moisture feeds and speeds of the working body.
245