Сельское хозяйство/2.Механизация сельского хозяйства
Камышева Н.А.
Костанайский государственный университет,
Казахстан
К исследованию процесса
измельчения концентрированных кормов
Важное значение в организации кормления домашних животных является рациональное использование концентрированных кормов [1].
Без предварительной обработки эффективность скармливания зерна резко снижается.
Измельчение – это основной способ приготовления кормов к скармливанию, при котором с физической и физиологической точки зрения - оболочка зерна разрушается и ускоряется перевариваемость, а в экономическом аспекте - снижается расход кормов на единицу продукции. Такой фактор, как степень измельчения зависит не только от вида животного, но и от его возраста и потребностей организма.
На данный момент рынок предлагает множество машин для измельчения зерновых. Анализ совершенствования машин для измельчения зерна показал отсутствие в чистом виде таких способов измельчения как скалывание и срез, являющихся менее энергоемкими
Конструкции дробилок постоянно совершенствуются, но несмотря на это они имеют ряд недостатков, таких как большие удельные затраты энергии на измельчение; значительная удельная металлоемкость конструкции при малой производительности; неравномерный гранулометрический состав получаемого продукта с большим содержанием пылевой фракции и содержанием целых зерен в готовой дерти [2].
Разработка конструктивно- технологической схемы измельчающего аппарата с включением вопросов по совершенствованию рабочих органов и создание на этой основе центробежно-роторных измельчителей зерна гороха является довольно актуальной проблемой на сегодняшний день.
Установление связей между затратами энергии и размерами конечных и исходных кусков материала, их формой, физико-механическими свойствами и др. – является основным вопросом теории измельчения [3].
Согласно гипотезе П. Риттингера работа (А) при измельчении
материала пропорциональна площади вновь образованной поверхности (∆F) :
A
= K1·∆F,
где К1 – коэффициент пропорциональности
Но Теория Риттингера не учитывает изменения формы тел при измельчении. Вследствие этого она не пригодна для описания процессов дробления в случаях, когда готовый продукт имеет малую удельную поверхность.
Известна теория Кирпичева В.Л. (1874) и Ф. Кика (1885),в которой установлено, что энергия, необходимая для одинакового изменения формы подобных и однородных тел, пропорциональна их объемам, т.е.
А=к2
·d3н
Где к2- коэффициент пропорциональности
dн – размер рубра куба начального куска
материала перед дроблением
При измельчении Qм (кг) материала со средним размером кусков dн общее количество измельчаемых кусков равно Qм/ρ d3н, соответственно, работа измельчения:
A = k2Qм/ρ,
где ρ – плотность куска, кг/м3
Рассмотренные гипотезы измельчения отражают только часть сложных процессов, происходящих при измельчении. Теория Кирпичева-Кика оценивает энергию, расходуемую на деформирование материала, и не учитывает затраты на образование новых поверхностей. Ее целесообразно применять при крупном и среднем дроблении, когда влияние вновь образованных поверхностей незначительно. Теория Риттингера не учитывает затраты энергии на упругую деформацию кусков. Она наиболее применима при мелком дроблении и помоле материалов.
В реальном процессе измельчения деформирование кусков и образование новых поверхностей происходит одновременно.
В связи с этим многие ученые стремились оценить эти явления в комплексе. Так, П.А. Ребиндер (1940) и Ф. Бонд (1951) предложили определять энергозатраты при дроблении с учетом работы, как деформации кусков, так и образования новых поверхностей.
На основании опытных исследований предложена эмпирическая формула для расчета мощности электродвигателя дробилок:
N=0,13·Еi Км·Qм (
), Квт
где Ei – энергетический показатель, зависящий от физико-механических
свойств измельчаемого материала;
Kм– коэффициент масштабного фактора (определяется в зависимости от dн [4]);
dн
– средневзвешенный размер кусков исходного материала, м;
Qм
– производительность, кг/с.
Производительность
роторных дробилок определяют, допуская,
что била ротора подобно фрезе срезают стружку материала, который опускается на ротор под действием силы
тяжести. В соответствии с этим
теоретическая производительность дробилки
равна:
Qм =В· Lp ·h· n ·z, м3/с,
где В – длина хорды дуги ротора, соприкасающейся с материалом, м;
Lp – длина ротора, м;
h – толщина стружки, равная пути свободно падающих тел за время поворота ротора от одного била до следующего, м;
n – частота вращения ротора, об/с;
z – число рядов бил ротора.
С учетом конструктивных и кинематических соотношений, влияющих на параметры B и h, сплошности потока материала и другие факторы предложено определять производительность по формуле:
Qм = 480 · Lр·
·κβ / 
=м3/ч,
где Dp –диаметр ротора, м;
υр– окружная скорость бил ротора, м/с;
kβ – коэффициент, зависящий от положения первой отражательной
плиты (kβ = 1,3 при
полностью опущенной плите и kβ = 5,2 при полностью приподнятой плите).
Мощность
электродвигателя 
, кВт, привода дробилки рассчитывается по формуле:
,
где 
- удельный энергетический показатель дробилки
Qм - производительность дробилки, м3/ч;
- степень дробления
- средневзвешенный
диаметр исходного продукта, м;
- к.п.д. дробилки;
- к.п.д. привода.
Нами определены следующие задачи по совершенствованию конструкции дробилки для зерна гороха:
- теоретически обосновать конструктивно-режимные параметры дробилки с целью создания корма соответствующего ГОСТам и ОСТам для различных видов животных;
- установить закономерность динамического и кинематического взаимодействия зерна гороха с режущими элементами рабочих органов
- разработать модель и методику расчета рациональных параметров рабочих органов измельчителя и обосновать угол заточки режущих элементов для максимальной производительности дробилки и ее минимальной энергоемкости;
Литература:
1 Хохрин С.Н. Кормление сельскохозяйственных животных.
М. : КолосС, 2004. - 692 с.
2 Сергеев Н.А. Центробежно-роторные измельчители
фуражного зерна. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Челябинск, 2008.-43 с.
3 Борщев В.Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки
и мельницы. учебное пособие, Тамбов:
издательство Тамбовского Государственного Технического Университета, 2004.
-75с.
4 Васильева, Т.В. Экструзионные продукты Текст. / Т.В.
Васильева. Пищевая промышленность. 2003. - № 12. - С. 6-9.