Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Данилкин Алексей Павлович. Разработка и обоснование шнекового пресс - экструдера с боковым расположением фильер : диссертация... кандидата технических наук : 05.20.01 Оренбург, 2007 118 с. РГБ ОД, 61:07-5/3218

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗВИТИЯ
ПРЕССУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ ЭКСТРУДЕРОВ 10

  1. Анализ существующих исследований по приготовлению кормов 10

  2. Процесс экструдирования и применение экструзионных технологий в производстве кормов 15

  3. Классификация шнековых прессующих механизмов и их

конструкции 20

1.4 Выводы по обзору 28

2. ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА 30
ЭКСТРУДИРОВАНИЯ

  1. Задачи теоретических исследований 30

  2. Анализ теоретической производительности шнекового пресс - 30 экструдера

  3. Объемное напряженное состояние цилиндрического резервуара 40

  4. Анализ истечения экструдируемого материала 43

  5. Определение мощности шнекового пресс - экструдера 47

2.6. Выводы по второй главе 50

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 51

  1. Общая методика экспериментальных исследований 51

  2. Экспериментальная установка, приборы и оборудование.... 52

  1. Разработка аналогово-цифрового преобразователя последовательного 57 приближения

  2. Разработка программного обеспечения измерительного устройства... 59

  3. Методика определения внутреннего давления в сменных насадках 62

  4. Материалы применяемые при исследованиях 65

  1. Методика проведения эксперимента, отбор и обработка образцов ... 66

  2. Анализ образцов и оценка качества процесса экструдирования 69

  3. Методика определения содержания крахмала 69

  4. Определение содержание декстринов в корме 71

  5. Определение крошимости гранул 73

4. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 75
ИССЛЕДОВАНИЙ

  1. Результаты исследований базового пресса - экструдера 75

  2. Результаты исследования экспериментального пресса - экструдера ... 78

  3. Результаты оптимизационных экспериментов 83

  4. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных 85 исследований

5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ 89
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭКСТРУДЕРА

5.1 Методика инженерного расчета экструдера 89

  1. Производственная проверка 91

  2. Экономическая эффективность исследуемого экструдера 93

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 99

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 100

ПРИЛОЖЕНИЯ ИЗ

Введение к работе:

На современном этапе развития рыночных отношений четко выделяются положительные тенденции в развитии животноводства. Это происходит в результате развития отрасли: увеличивается производство кормов, внедряются прогрессивные технологии, которые позволяют более рационально их использовать. В связи с сезонностью сельскохозяйственных работ, повышения спроса на корма и роста цен, возникает необходимость внедрения интенсивных технологий в производство животноводческой продукции.

В последнее время главным направлением в развитии сельскохозяйственных технологий является переход к производству комбикормов непосредственно в хозяйствах. Такой экономический подход обладает рядом неоспоримых преимуществ: улучшается качество продукции, снижается себестоимость продукции благодаря сокращению транспортных расходов.

За последние десятилетия наука о кормлении животных накопила огромное количество экспериментальных данных о влиянии питательных веществ, аминокислот, витаминов, макро и микроэлементов, антибиотиков, гормонов, ферментов и других факторов влияющих на обмен веществ. Все эти данные служат основой для раскрытия вопроса эффективного использования кормов и дальнейшего совершенствования теории и практики кормления сельскохозяйственных животных. Чем выше уровень кормления, тем выше продуктивность животных и ниже затраты корма на единицу продукции [1].

При традиционном кормлении животных большая часть кормов производится непосредственно в хозяйствах. Использование кормов в необработанном виде имеет низкую перевариваемость, известно, что животные превращают в продукцию лишь 20-25% энергии корма. Задача приготовления кормов - снизить эти потери путем улучшения усвояемости кормов [2].

Поэтому актуальными являются исследования по созданию агрегатов для производства качественных кормов в хозяйствах, снижению их энергоемкости и материалоемкости.

Эту задачу можно решить, подвергнув корм комплексной переработке в одной машине, одновременно проводить процесс их приготовления, составлять композиции из нескольких компонентов, перемешивать, сжимать, нагревать, варить, стерилизовать, все это, позитивно отражается на себестоимости производства продукции.

Проанализировав существующие виды обработки и переработки кормов можно отметить, что метод экструдирования кормов отвечает всем выше перечисленным требованиям. Процесс прессования, при котором обеспечивается высокий уровень гомогенизации и желатинизации спрессованного материала, называется экструдированием или экструзией. При максимальной температуре до 200С и давлении до 25 МПа возникает эффект термостерилизации, снижается микробиологическая обсемененность гнилостными бактериями. При обработке зернофуража и других продуктов протекают эффективные непрерывные процессы, влаготермической, механической и химической деформации его компонентов. Такая технология позволяет не только получать корма, но и продукты питания, полуфабрикаты с новыми потребительскими свойствами.

Экструдеры для производства кормов на основе зерновых культур предназначены как для варочной экструзии, при температуре переработки выше 100С, так и для получения продуктов теплой (70...9СГС) и холодной (до 40С) экструзии [3]. При экструдировании с давлением 10 МПа в экструдере возникают большие силы сдвига, благодаря чему появляется возможность формовать необходимую структуру из белков растительного происхождения, что невозможно в условиях традиционной технологии тепловой обработки.

Таким образом, экструдеры позволяют за счет высокого давления, температуры, больших сдвиговых напряжений значительно сократить

продолжительность технологических операций. При этом за счет совмещения нескольких операций сокращается продолжительность всего технологического процесса, что позволяет уменьшить его трудоемкость, снизить энергопотребление и материалоемкость.

Экструзионная обработка крахмалосодержащих материалов повышает их усвоение, улучшает вкусовые качества. Под воздействием механических усилий, тепла и влаги крахмал и крахмалосодержащее сырье превращается в гомогенную массу, по консистенции сходную с макаронным тестом, но имеющую в отличие от него термодинамически неустойчивую структуру и высокую степень клейстеризации зерен.

При выпресовывании клейстеризованной массы с определенной скоростью шнеком экструдера изменяется состояние зерен крахмала, в результате действия напряжений сдвига перед матрицей создается необходимое давление продукта. Оно действует в двух противоположных направлениях: в сторону матрицы фильеры и реактивно в сторону приемной зоны. Такой процесс происходит как по межвитковому пространству шнека (прямой поток), так и через зазор между наружным диаметром шнека и внутренним диаметром цилиндра (утечка). Высокое всестороннее давление на прессуемый материал, используемое для производства готового продукта, вызывает большие силовые нагрузки на контактные поверхности рабочих органов прессующего механизма, что приводит к сокращению долговечности их деталей [4,5].

Влияние этих факторов и множества других на качество экструдированного корма, представляет собой сложную практическую задачу, но ее решение указывает на пути управления протекающим процессом. Поэтому повышение производительности экструзионной техники и уменьшение энергоемкости и материалоемкости являются на сегодняшний день актуальной задачей.

В результате анализа конструкций одношнековых экструдеров нами была предложена конструкция, с возможностью повышения

производительности за счет создания камеры фильеры особой формы с боковыми отверстиями в направлении выхода материала.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематикой научно-
исследовательских работ: «Совершенствование машин для
кормоприготовления, основанных на взаимодействии кормов винтовой
поверхностью машин» КГУ 9 апреля 2004 г протокол №1, «Провести
маркетинговые исследования и разработать рекомендации и предложения по
повышению эффективности и конкурентоспособности

сельскохозяйственного производства» номер государственной регистрации 0107РК00163.

Цель исследования.

Повышение эффективности шнекового пресс - экструдера с расположением фильер на боковой поверхности корпуса.

Задачи исследования.

  1. Провести анализ и определить основные направления развития экструдеров.

  2. Теоретически и экспериментально обосновать конструктивно режимные параметры пресс - экструдера с боковым расположением фильер.

  3. Разработать методику инженерного расчета и провести производственные испытания экспериментального пресс -экструдера, определить экономическую эффективность разработанной конструкции.

Объект исследования.

Технологический процесс производства корма пресс - экструдером. Предмет исследования.

Закономерности взаимодействия корма с рабочими органами пресс -экструдера.

Научная новизна:

закономерности изменения процесса экструдирования при производстве кормов.

аналитические зависимости для обоснования конструктивно -режимных параметров пресс - экструдера.

методика проведения экспериментальных исследований и инженерного расчета пресс - экструдера.

комплексный оценочный показатель, позволяющий оценить эффективность экструдирования.

Практическую ценность представляют:

конструктивно - режимные параметры экструдера с боковым расположением фильер, защищенные приоритетным документом, методика инженерного расчета шнекового пресс - экструдера.

Реализация результатов исследований.

Разработанный экспериментальный образец экструдера внедрен в хозяйстве ОПХ «Заречное» Костанайской области, Республики Казахстан.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Оренбургского государственного аграрного университета (г. Оренбург, Россия, 2004-2007 г.), Костанайского государственного университета им.А.Байтурсынова (г.Костанай, Республика Казахстан, 2004-2006г.), Костанайского инженерно экономического университета им.М.Дулатова (г.Костанай, Республика Казахстан, 2004-2006г.), Рудненского индустриального института (г.Рудный, Республика, Казахстан 2005г.).

На защиту выносятся:

- математические модели теоретических и экспериментальных
исследований конструктивно-режимных параметров экструдера

- результаты производственной проверки и экономическое обоснование внедрения шнекового пресс - экструдера с боковым расположением фильер.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано шесть работ, в том числе одна монография. Получено положительное заключение о выдаче предварительного патента на изобретение (заявка 2004 /1763.1 от 20.03.06).

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 5 таблиц, список литературы включает 139 наименований, 7 страниц приложений.

Подобные работы
Денисов Сергей Владимирович
Повышение эффективности приготовления кормосмеси на основе стебельчатого корма и обоснование параметров пресс-экструдера
Сафонов Сергей Викторович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров дисково-штифтового высевающего аппарата пневматической сеялки для посева семян фитомелиорантов : на примере костреца
Урбан Владимир Александрович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров молочного насоса для доильных установок
Юрасов Владимир Сергеевич
Разработка и обоснование параметров барабанной картофелесортировки
Свиридов Алексей Геннадьевич
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров гидравлического контура доильного аппарата автоматизированной доильной установки
Михайлова Ольга Валентиновна
Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства
Катков Алексей Анатольевич
Обоснование и разработка шнеково-вальцового очистителя кормовых корнеклубнеплодов от почвы
Скляров Александр Иванович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров агрегата индивидуального доения коров со шланговым вакуумным насосом
Федоров Андрей Аполлинарьевич
Разработка и обоснование барабанно-щеточного очистителя кормовых корнеплодов
Шаронова Татьяна Вячеславовна
Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net