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:

Курманов Аяп Конлямжаевич. Повышение эффективности кормоприготовления за счет совершенствования винтовых прессующих машин и дробилок зерна : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01 / Курманов Аяп Конлямжаевич; [Место защиты: Оренбург. гос. аграр. ун-т].- Оренбург, 2009.- 413 с.: ил. РГБ ОД, 71 09-5/317

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Условные обозначения 6

Введение 8

1. Современное состояние проблемы и направление совершенствования
кормоприготовительных машин 13

  1. Зерновое сырье для производства высококачественных кормов и требования к его приготовлению 13

  2. Технологические линии для приготовления высококачественных кормов 20

1.3. Классификация и конструктивные особенности машин с винтовыми
прессующими рабочими органами 22

1.4. Классификация измельчителей кормов 28

1.5.Структурная модель процессов формирования и совершенствования

работы машин для кормоприготовления 38

1.6. Выводы, цель и задачи исследования 42

2. Моделирование технологических процессов кормоприготовительных
машин 44

2.1. Формирование структуры математической модели приготовления
высококачественных кормов 44

2.2. Концептуально-системные аспекты моделирования процесса
транспортирования и прессования кормов винтовыми рабочими органами..46
2.2.1. Особенности технологии перемещения кормов в винтовых
транспортерах 57

  1. Теоретические основы прессования кормов 61

  2. Состояние теории движения материалов в выходных устройствах прессующих машин 75

  1. Концепция функционирования винтовых прессующих машин 78

  2. Исследование вязко-пластического поведения кормов при экструдировании и экспандировании 82

  1. Анализ течения степенной жидкости между параллельными пластинами 83

  2. Исследование потока в пограничном слое 89

  3. Анализ влияния пружины на работу экспандера 92

  4. Анализ истечения вязко-пластической жидкости из фильер 100

  5. Анализ напряженного состояния кормов 102

  1. Аналитические исследования параметров эффекта работы экструдеров 107

  2. Совершенствование экструдера с боковым расположением фильер.... 109

  1. Определение мощности привода экструдера с боковым расположением фильер 114

  2. Объемно-напряженное состояние цилиндрического резервуара 116

  3. Анализ истечения вязко-пластической жидкости через насадок 119

  1. Обоснование тепломассообменных процессов 121

  2. Обоснование математической модели измельчения зерна 126

  1. Влияние конструктивных параметров рабочих органов дробилки на процесс измельчения зерна 135

  2. Уравнение движения рабочего органа дробилки 137

  3. Обоснование параметров дробилки кукурузы 143

  4. Энергетическая оценка процесса измельчения зерна 147

  5. Расчет пневмоклассификатора измельченных частиц 149

  6. Расчет дробилки с аэродинамической эвакуацией измельченных частиц 150

  7. Анализ качества разрушения зерна 152

3. Методика экспериментальных исследований 154

  1. Структура методики оптимизации процесса кормоприготовления 154

  2. Общая методика экспериментальных исследований экспандера 157

  3. Верификация теоретических исследований экструдера

4
монокорма и монорациона 159

3.3.1 Методика проведения оптимизационных экспериментов по
экструдированию монорациона и монокорма 161

3.4 Методика экспериментальных исследований экструдера с боковым
расположением фильер 162

3.4.1. Определение внутреннего давления прессуемого материала в сменных
насадках 166

3.5 Методика исследования процесса разрушения сырого и
термообработанного зерна пшеницы 169

  1. Анализ процесса разрушения зерна кукурузы 170

  2. Определение аэродинамических свойств семян 172

  3. Экспериментальная молотковая дробилка 173

  4. Методика экспериментальных исследований дробилки кукурузы 177

4. Идентификация процессов винтовых прессующих машин 178

  1. Анализ влияния свойств жидкообразных кормов на конструктивно-режимные параметры механизмов 179

  2. Исследование сдвиговых напряжений твердых кормов 182

  3. Исследование твердообразных кормов : 184

  4. Исследование процесса разрушения термообработанного зерна 187

4.4.1 Устройства для термообработки зерна 188

5. Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований 191

5.1 Результаты исследований экспандера 191

5.2.Результаты экспериментальных исследований экструдера 192

  1. Результаты сравнительных экспериментов 192

  2. Результаты оптимизационных экспериментов 194

5.2.3. Результаты определения качества экструдата 198

5.3. Результаты исследования молотковой дробилки для

термообработанного зерна 198

5. 4. Результаты исследований дробилки кукурузы 199

5 5.5. Обработка и анализ экспериментальных исследований экструдера с

боковым расположением фильер 200

б.Основы разработки конструкций 206

6.1 Некоторые технические решения, повышающие эффективность винтовых

прессующих машин 207

6.2. Совершенствование транспортирующих машин 209

6.2.1 Двухшнековый смеситель кормов 209

6.2.2. Бункерный питатель измельчителя грубых кормов 210

6.3 Совершенствование брикетировщиков 214

6.3.1. Винтово-скребковый брикетировщик 214

  1. Питатель брикетного пресса 214

  2. Брикетировщик кормов повышенной влажности 217

7. Технико-экономическое обоснование результатов исследований 219

7.1 Дробилка кукурузы 219

7.2. Молотковая дробилка для термообработанного зерна 224

  1. Экспандер 230

  2. Экструдер монорациона 235

  3. Экструдер монокорма 241

  4. Экструдер с боковым расположением фильер 246

Общие выводы и предложения 252

Литература 256

Приложения 283

Условные обозначения

(наиболее общие)

Q - производительность, Кг/с; Р - давление, Па; q' - удельная нагрузка, кг/с* с ; qp - секундная производительность, кг/с; х, у, z — координаты точки; R - расстояние до оси вращения, м. t — время, с;

а - угол подъема лопасти, град; Ф - угол трения, град;

ґ - коэффициент заполнения сечения желоба; D - диаметр корпуса шнека, м; V - скорость, м/с; со - частота вращения, рад/с; V0, Vi - объем, м3; Ро - давление, МПа; т - касательное напряжение, МПа;

Рст - давление прессования при статистическом сжатии, МПа; є - степень деформации; D - скорость прессования;

m - индекс (неНьтоновского поведения жидкости) текучести; W - влажность, %; р - насыпная плотность, кг/м3; П - объемная производительность (расход), м /с;

8 - радиальный зазор между кромкой винта, прилегающего к корпусу и корпусом, мм;

С, - шаг нарезки шнека (ширина канала), м; /- коэффициент трения;

7 L -длина, м;

Q. - угол (образующей винта), град; S — площадь, м ; F - периметр, м;

а - нормальное напряжение, н/м ;

\i, v - динамическая (Пас) и кинематическая (мм/с) вязкости; ц/' - направленный коэффициент;

О! - угловая скорость вращения ротора вискозиметра рад/с; \|/ - угол скоса торца витка; т|Эф- эффективтивная вязкость, Па-с.

Введение к работе:

Актуальность работы. Одной из основных задач развития животноводства является обеспечение устойчивого производства кормов, отвечающих требованиям отраслевых стандартов, разработка высокоэффективных, экологически безопасных технологий кормоприготовления.

Технологии приготовления кормов должны в первую очередь удовлетворять критериям трудо-, ресурсо- и энергосбережения. Совершенствование проектируемого и разрабатываемого оборудования связано с особенностями кормового сырья, степенью воздействия рабочих органов на материал. Если качество кормов соответствует необходимым требованиям, то достаточно измельчить их молотковыми или роторными дробилками, если нет- необходимо применение энергоемких технологий, где большое влияние на течение процессов оказывают физико-механические и реологические свойства кормов. В этом случае наиболее целесообразно как с теоретической, так и с практической стороны использовать винтовые прессующие машины: они обладают явными преимуществами перед другими механизмами. Однако эффективность их использования зависит от конструктивно-режимных параметров, условий взаимодействия и других факторов.

Комплексная разработка оптимальных технологических процессов на базе машин с винтовыми прессующими рабочими органами и дробилок зерна, экономически выгодных для фермеров и позволяющих повысить продуктивность животноводства, является ключевой проблемой на сегодняшний день.

Цель исследования: повышение эффективности кормоприготовления совершенствованием конструктивно-режимных параметров винтовых прессующих машин и дробилок зёрна.

Объект исследования: технологические процессы прессования кормов винтовыми прессующими машинами и дробления зерна.

Предмет исследования: закономерности взаимодействия кормов с деталями винтовых прессующих машин и дробилок зерна.

Задачи исследования:

  1. Разработать структурную модель процесса формирования и совершенствования работы машин для приготовления высококачественных кормов.

  2. Обосновать теоретически и экспериментально:

закономерности взаимодействия кормов с рабочими поверхностями винтовых прессующих машин и выявить их влияние на эффективность кормоприготовления при глубокой переработке материалов;

повышение эффективности использования концентрированных кормов термической обработкой и последующим дроблением;

- эффективность дробления зерна кукурузы.

  1. Уточнить реологические свойства кормов в условиях их деформирования винтовыми прессующими машинами.

  2. На основе разработанных методик обосновать:

снижение величины работы, необходимой для разрушения термически обработанного зерна;

конструктивные параметры рабочего органа дробилки зерна кукурузы;

рабочую поверхность винта шнека.

  1. Предложить технические решения винтовых прессующих машин и дробилок, повышающие эффективность приготовления кормов.

  2. Обосновать технико-экономические показатели приготовления кормов винтовыми прессующими машинами и дробилками зерна.

Научная новизна работы заключается:

в разработке научно-теоретического и методического обеспечения, позволяющего повысить эффективность работы винтовых прессующих машин и дробилок зерна;

в обосновании математических моделей дробления зерна, экспандиро-вания и экструдирования кормового сырья;

в разработке частных методов определения реологических свойств кормов для условий деформирования винтовыми прессующими машинами, а также новых методов определения отдельных конструктивных параметров кормоприготовительных машин;

в создании новых конструкций винтовых прессующих машин и дробилок зерна.

Практическая ценность работы заключена в разработке:

методических материалов «Моделирование технологического процесса приготовления кормов винтовыми прессующими машинами», рекомендованых к внедрению Управлением технической политики МСХ РК;

материалов исследований, вошедших в программу «Стратегия развития кормопроизводства Костанайской области на 2007-2010 гг.»;

конструкций смесителей, питателей, брикетировщиков, экспандера, эк-струдеров, молотковой дробилки термически обработанного зерна пшеницы и роторной дробилки зерна кукурузы, отличающихся низкими удельными энергозатратами;

установлении оптимальных технико-технологических характеристик и режимных параметров разработанной техники.

На защиту выносятся следующие положения:

- структурная модель процесса формирования и совершенствования
работы машин для приготовления высококачественных кормов;

математические модели зависимостей эффективности винтовых прессующих машин и дробилок зерна от факторов, значимо влияющих на процесс;

частные и общие методики исследований;

новые конструкции винтовых транспортирующих и прессующих устройств и дробилок зерна;

обоснование экономической эффективности предложенных разработок.

Апробация. Результаты исследований доложены и одобрены на следующих конференциях: научных конференциях ЧИМЭСХ, Челябинск, 1989 г. и Ленинградского сельскохозяйственного института, 1991 г.; ежегодной научно-практической конференции сотрудников и аспирантов Оренбургского СХИ 1990-1991 гг.; 10 Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Пути увеличения производства и повышения качества сельскохозяйственной продукции», Оренбург, 1991 г.; 19 научно-практической конференции «Прогрессивные формы интеграции науки и производства АПК», Костанай, 1991 г.; международном симпозиуме «Социально-экономические, политические и экологические проблемы в сельском хозяйстве России и стран СНГ: история и современность», Оренбург, 2004 г.; на региональной научно-практической конференции «10-летие конституции: перспективы социально-политического и промышленного развития независимого Казахстана», Рудный, 2005 г.; 2 российской научно-практической конференции «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика», Оренбург, 2005 г.; 19 международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству», Челябинск, 2005 г.; международной научно-технической конференции «Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК», Оренбург, 2006 г.; 3 международной научно-практической конференции «Наука и образование», Днепропетровск, 2007 г.; международной научно-практической конференции «Сто лет сибирской маслодельной компании», Куртамыш, 2007 г. (Курганская сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева), 10 Международной научно-практической конференции «НТП в животноводстве» (Рос-сельхозакадемия, МСХ РФ), Москва, 2007, материалах Международной научно-практической конференции «Валихановские чтения - 13», Кокше-тау, 2008 г. и др.

Реализация результатов исследований. Технические решения, отличающиеся принципиальной новизной и представляющие значимую практическую ценность, внедрены в хозяйствах Оренбургской (Россия) и Костанайской (Казахстан) областей. Методические материалы по модели-

рованию и оптимизации конструктивно-режимных параметров винтовых прессующих машин используются в учебном процессе и научно-исследовательской работе Костанайского инженерно-экономического университета им. М. Дулатова.

Результаты диссертации нашли отражение в следующих материалах и рекомендациях:

Разработка и обоснование модели винтового транспортера для подачи и дозирования кормов / Костанай: Международная академия аграрного образования, 2006. - 82 с.

Методические материалы по оптимизации конструктивно-режимных характеристик винтовых транспортирующих и прессующих машин / М.: Российская академия сельскохозяйственных наук, 2008. - 26 с.

Моделирование технологического процесса приготовления кормов винтовыми прессующими машинами / Костанай: Международная академия аграрного образования, 2007. - 33 с. Рекомендовано к внедрению отделом Управления технической политики АПК МСХ РК.

Рекомендации по методике совершенствования кормопроизводства и кормоприготовления вошли в программу «Стратегия развития кормопроизводства Костанайской области на 2007-2010 гг.».

Публикации. Основное содержание диссертации, результаты и рекомендации исследований отражены в 19 приоритетных документах (а.с. СССР, патенты РФ, предв. патенты РК) и 31 статье.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка использованной литературы из 316 наименований и 9 приложений. Работа изложена на 280 страницах машинописного текста, содержит 90 рисунков и 31 таблицу.


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