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:

Рылов Александр Аркадьевич. Повышение эффективности работы молоткового ротора измельчителя стебельных кормов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01.- Киров, 2002.- 201 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/1506-3

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 9

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ И
ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 14

1.1 Физико-механические свойства стебельных кормов и
зоотехнические требования к качеству их измельчения 14

  1. Физико-механические свойства стебельных кормов 14

  2. Зоотехнические требования к качеству измельчения стебельных кормов 20

1.2 Структурно-технологические схемы и конструкции
измельчителей стебельных кормов 23

  1. Структурно-технологические схемы измельчителей стебельных кормов 23

  2. Подающие органы измельчителей стебельных кормов 27

  3. Анализ измельчающих аппаратов 34

  4. Обзор сепараторов измельчителей стебельных кормов 43

  5. Устройства отвода измельченного материала 44

1.2.6 Обзор конструкций бункерных измельчителей стебельных
кормов 46

  1. Анализ научных исследований процесса измельчения стебельных кормов 54

  2. Задачи научных исследований 63

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОДАЧИ И
ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ В МОЛОТКОВЫХ
ДРОБИЛКАХ 65

2.1 Влияние направления подачи стебельных материалов к

молотковому ротору на энергоемкость процесса измельчения 65

2.2 Обоснование величины угла установки рабочей грани молотка

по отношению к радиус-вектору ротора 75

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 92

  1. Программа экспериментальных исследований 92

  2. Методика экспериментальных исследований 93

  1. Приборы и аппаратура 93

  2. Экспериментальные установки 97

  3. Оценка эффективности процесса измельчения стебельных кормов 101

  4. Оценка фракционного состава измельченных частиц 107

  5. Методика исследования аэродинамических характеристик молотковой дробилки 108

  6. Краткая методика планирования и проведения экспериментов и статистической обработки полученных данных 109

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 113

4.1 Исследование влияния угла установки рабочей грани молотка на

энергоемкость измельчения стебельных кормов 113

  1. Изучение кинетики измельчения стебельных кормов 119

  2. Влияние конструктивных параметров молоткового ротора и его

корпуса на аэродинамические показатели дробилки 122

  1. Влияние междискового пространства ротора на аэродинамические показатели дробилки 122

  2. Влияние соотношения элементов корпуса ротора на аэродинамических показатели 126

  3. Изучение влияния угла разворота спирали корпуса на аэродинамические характеристики дробилки 138

4.3.4 Влияние количества молотков и их расположения на

аэродинамические показатели дробилки 143

5 ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ 146

5.1 Использование результатов исследований в опытном образце

мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов 146

5.2 Совершенствование конструкции опытного образца мобильного

измельчителя-раздатчика стебельных кормов 150

  1. Расширение функциональных возможностей косилки-измельчителя КИР-1,5 154

  2. Энергетическая эффективность исследований 162

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 168

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 169

ПРИЛОЖЕНИЯ 181

Условные обозначения

А - работа, затраченная на измельчение материала;

Ауд - удельная работа на измельчение за проход молотка;

Ъ - толщина молотка;

Е - модуль деформации разрушаемого материала;

F - результирующая сил сопротивления материала сжатию и разрушению;

Fpcap ~ сила сопротивления материала разрушению;

сж - сила сопротивления материала сжатию;

Fmp - сила трения, действующая на движущуюся по рабочей грани молотка

частицу; F4 - центробежная сила;

Fpa3p - сила сопротивления разрушению материала боковыми кромками

молотка; Fpa3p - сила сопротивления разрушению материала передней кромкой

молотка; г - сила трения боковых граней молотка о сжатый материал;

гтр - равнодействующая сила сжатия боковых граней молотка;

f— длина фронтальной поверхности среза, приходящаяся на один молоток;

fmp - динамический коэффициент трения частиц корма о грани молотка;

h - величина вылета молотка в дробильную камеру;

hcp - толщина срезаемого слоя;

Исж - величина предварительного сжатия материала;

К- сила Кориолиса;

k - ширина молотка;

Ьсж - длина рабочей грани молотка, участвующей в сжатии и разрушении

материала; / - плечо результирующей сил сопротивления материала сжатию и

разрушению; Іразр ~ плечо результирующей силы сопротивления материала разрушению; 1СЖ - плечо результирующей силы сопротивления материала сжатию; 1СЛ - длина дуги разрушения материала;

Іразр - плечо результирующей силы сопротивления разрушению материала

боковыми кромками молотка; 1ра3р ~ плечо результирующей силы сопротивления разрушению материала

передней кромкой молотка;

ібок г

1тр - плечо результирующей силы трения боковых граней молотка о

уплотненный материал;

А1 - длина боковой кромки молотка;

А1 - длина передней кромки молотка;

М- момент сопротивления от сжатия и разрушения материала;

Мкор - момент сопротивления от силы Кориолиса;

Ммат - момент сопротивления от взаимодействия с уплотняющимся

материалом; Мра3р - момент силы сопротивления материала разрушению; Мсж - момент силы сопротивления материала сжатию; Мтреп - момент сопротивления от силы трения;

М - момент силы трения боковых граней молотка о сжатый материал; Ммат - момент сопротивления от тангенциальной составляющей силы Н; Ммат - моменты сопротивления от нормальной составляющей силы Н;

m - масса материала измельченного за проход молотка;

тч - масса частицы корма;

И/ - нормаль к рабочей грани молотка;

N - число пакетов молотков на роторе;

-ктОбж -

is - нормальная сила сжатия боковых граней молотка со стороны

материала; пр - частота вращения ротора; Р - сила сопротивления материала измельчению; Pz - подача материала за проход молотка; Р]об - подача материала за один оборот ротора; Чсж " нормальная распределенная сила от сжатия материала; Rn - радиус подвеса молотков; Rp - радиус ротора по концам молотков; г і - длина радиус-вектора от центра ротора до рассматриваемой точки на

рабочей грани молотка; S - длина дуги взаимодействия молотка с материалом за один проход;

S к - площадь боковой грани молотка, испытывающей сжатие со стороны

материала; t — время взаимодействия молотка с материалом в течение одного прохода; У мат ~ объем материала, измельчаемого за проход молотка; vMam - скорость подачи материала; vM0Jl - линейная скорость молотка(ов); v4 - скорость движения частицы по рабочей грани молотка; vMam - вектор движения частицы материала; v0Kp. - вектор окружной скорости рассматриваемой точки;

P - угол установки осевой линии молотка по отношению к радиус-вектору

ротора, проведенного в точку подвеса молотка; Рн - угол заточки рабочей кромки молотка;

Х\ - условный коэффициент пропорциональности удельной работы измельчения при тангенциальной подаче материала;

%2 - условный коэффициент пропорциональности удельной работы измельчения при радиальной подаче материала;

5 - острота режущей кромки;

- угол установки рабочей грани молотка по отношению к радиус-вектору

ротора; У - угол между радиус-вектором ротора и результирующей силой Н; JU - коэффициент Пуассона; Ор - центральный угол дуги измельчения при радиальной подаче;

Оj - центральный угол дуги измельчения при тангенциальной подаче;

р - плотность измельчаемого материала;

(Jр - предел прочности разрушаемого материала;

Г/ - угол наклонного удара в рассматриваемой точке рабочей поверхности молотка;

Тщ - конструктивный угол наклонного удара в рассматриваемой точке на

рабочей грани молотка; б) - угловая скорость молоткового ротора.

Введение к работе:

Важнейшими условиями для успешного развития животноводства являются наличие кормовой базы и рациональное её использование, в связи с чем большое значение отводится кормопроизводству.

Основу кормовой базы животноводства составляют грубые стебельные корма, такие как сено и солома [10,55,73,78,85]. Они являются необходимым компонентом рационов для крупного рогатого скота, овец, лошадей, а в небольших количествах задаются также свиньям и птице [11,54,72,76,95]. Для жвачных животных стебельные корма служат наполнителем рациона, создают определенный объем и структуру кормовым смесям, оказывают положительное влияние на работу пищеварительного тракта и интенсивность бактериального синтеза [78,103].

В стебельных кормах содержится значительное количество энергии [40,60,75,163], но из-за наличия труднопереваримой клетчатки (до 40%) являются весьма жесткими и без предварительной подготовки плохо поедаются животными, и как следствие - используется лишь 30...35% содержащейся в них энергии [58,76,87,116]. В связи с этим, рациональным использованием стебельных кормов необходимо считать скармливание их только в подготовленном виде и при высоком качестве.

Одним из наиболее важных процессов подготовки стебельных кормов является их измельчение, представляющее собой сложный технологический процесс, требующий значительных затрат материально-технических средств и труда - на приготовление грубых стебельных кормов приходится 15...25% всех затрат труда и средств, расходуемых на получение животноводческой продукции [10,11,51,70,83,86].

Для измельчения стебельных кормов в основном используют измельчители с молотковыми рабочими органами [1,5,31,39,54,86,93,105,110, 140,155]. Последние обладают рядом преимуществ: универсальны по отношению к переработке кормов с различными влажностью и физико-

механическими свойствами, просты по устройству, надежны в работе. В то же время, для них характерны высокая энергоемкость процесса и значительная неравномерность гранулометрического состава продукта измельчения.

Поэтому, повышение эффективности работы молоткового ротора в измельчителях стебельных кормов является актуальной задачей, особенно в сегодняшних условиях.

Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы молоткового ротора измельчителя стебельных кормов за счет совершенствования его рабочих органов, обоснования их параметров и режимов работы, оптимизации процессов подачи материала и отвода измельченного продукта.

Работа выполнена на кафедре технологического и энергетического
оборудования Вятской государственной сельскохозяйственной академии в
соответствии с целевой научно-технической программой

«Совершенствование технологических процессов и машин на фермах и комплексах крупного рогатого скота» (номер государственной регистрации темы во ВНИИ Центре - 01.200.206474).

Объекты исследования. В качестве объектов исследования выбраны процессы подачи, измельчения стебельных кормов и отвода готового продукта, молотковые рабочие органы дробилки.

Методика исследования. Общая методика предусматривала разработку теоретических предпосылок снижения затрат энергии на измельчение стебельных кормов, проведение поисковых экспериментов, экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях, энергетическую оценку результатов исследований. При проведении экспериментальных исследований использованы стандартные и частная методики с применением физического и математического моделирования.

Научная новизна:

определены пути повышения эффективности измельчения стебельных кормов молотковыми рабочими органами, предложены новые технические решения для их осуществления - молотки с отклоненной рабочей гранью и спиральный корпус дробилки с жалюзийной декой;

выявлены характер взаимодействия молотка с измельчаемым материалом в зависимости от величины угла отклонения его рабочей грани, влияние конструктивных факторов молоткового ротора на аэродинамические характеристики дробилки;

получены математические зависимости, позволяющие обосновать рациональные значения основных конструктивных параметров молоткового ротора и корпуса дробилки.

Достоверность основных положений и выводов подтверждена данными экспериментальных исследований, положительными результатами производственных испытаний модернизированного измельчителя рулонов ИРГК «Вятка» и опытного образца мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии разработки обосновать основные конструктивные параметры и режимы работы молотковых дробилок стебельных кормов с подающими устройствами бункерного типа, а также устройств отвода готового продукта из дробильной камеры, которые могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями.

Результаты исследований одобрены техническим советом Комитета сельского хозяйства и продовольствия администрации Кировской области и использованы при модернизации измельчителя рулонированных стебельных кормов ИРГК «Вятка» в СХПК «Красная талица», Кировская область, при

изготовлении опытного образца мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов в ЗАО Агрокомбинат племзавод «Красногорский», Кировская область, а также переданы в ОАО «Куменское РТП», Кировская область.

Совместно с автором при выполнении отдельных разделов работы участвовали сотрудники кафедры технологического и энергетического оборудования Вятской государственной сельскохозяйственной академии профессор Н.Ф. Баранов, доцент В.Н. Шулятьев, аспирант О.П. Матушкин. Всем им приношу искреннюю благодарность.

Особо автор выражает большую благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору В.Г. Мохнаткину.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и
обсуждены на научно-практических конференциях Вятской государственной
сельскохозяйственной академии (1998...2002 гг.), 1-й городской
конференции аспирантов и соискателей (Киров, 2001 г.). По основным
положениям диссертации опубликовано 7 работ, в том числе решение ФИПС
о выдаче патента на изобретение по заявке №2001106584/13 (006757), РФ
МПК7 А 01 F 29/00, А 01 К 5/00, 5/02. Измельчитель-раздатчик кормов //
Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.Н., Баранов Н.Ф., Рылов А.А.,

Матушкин О.П. (РФ).

На защиту выносятся следующие положения:

теоретические предпосылки снижения энергозатрат в молотковых измельчителях стебельных кормов за счет совершенствования рабочих органов ротора и конструкции дробильной камеры;

конструктивно-технологическая схема молотковой дробилки измельчителя стебельных кормов с отклоненными молотками, со спиральным корпусом дробилки с жалюзийной декой;

математические модели рабочего процесса молоткового измельчителя стебельных кормов, позволяющие определить оптимальные значения угла установки рабочей грани молотка;

результаты экспериментальных исследований аэродинамических показателей молотковой дробилки со спиральным корпусом и жалюзийной декой;

конструктивно-технологическая схема мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов;

практическое применение результатов исследований и их энергетическая оценка.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 201 страницу, 57 рисунков, 14 таблиц и 5 приложений. Список литературы включает 182 наименования.

Подобные работы
Загорский Сергей Михайлович
Повышение эффективности приготовления кормов за счет совершенствования рабочих органов измельчителя
Зиганшин Булат Гусманович
Повышение эффективности технических средств приготовления кормов в животноводстве на основе расширения технологических возможностей измельчителей
Зубкова Татьяна Михайловна
Повышение эффективности работы одношнекового экструдера для производства кормов на основе параметрического синтеза
Соколов Виталий Николаевич
Повышение эффективности работы погрузчика с грузозахватным устройством для крупногабаритных прямоугольных тюков грубых кормов
Доценко Сергей Михайлович
Технологическое обоснование повышения эффективности работы бункерных накопителей и дозаторов в поточных линиях раздачи стебельных кормов на фермах и комплексах крупного рогатого скота
Елисеев Михаил Семенович
Совершенствование средств механизации и повышение эффективности раздачи кормов телятам молочного периода
Краснов Андрей Александрович
Повышение эффективности технологий заготовки кормов на основе адаптации механизированных процессов к региональным условиям
Евсеенков Сергей Владимирович
Повышение эффективности процесса смешивания компонентов сыпучих кормов
Маслов Максим Михайлович
Повышение эффективности производства искусственно высушенных травяных кормов за счет улучшения технологии сушки с модернизацией сушильной камеры
Анисимов Александр Владимирович
Повышение эффективности процесса загрузки транспортных средств комбинированными кормами путем обоснования конструктивно-режимных параметров загрузочного распределяющего устройства

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