авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА К ПЛЮЩЕНИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Епифанцев Дмитрий Александрович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА К ПЛЮЩЕНИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО СЕПАРАТОРА

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Рязань 2012

Работа выполнена на кафедре «Механизация животноводства» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева

(ФГБОУ ВПО РГАТУ)

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Некрашевич Владимир Федорович (ФГБОУ ВПО РГАТУ)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Угланов Михаил Борисович (ФГБОУ ВПО РГАТУ) кандидат технических наук, зав. отделом Хрипин Владимир Александрович (ГНУ ВНИМС Россельхозакадемии)
Ведущая организация: ГНУ Рязанский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «_24_» мая 2012 г. в __ часов на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГБОУ ВПО РГАТУ по адресу: г.Рязань, ул. Костычева, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО РГАТУ и на сайтах www.vak.ed.gov.ru, http://www.rgatu.ru

Автореферат разослан « » апреля 2012 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим отправлять по адресу: г. Рязань, ул. Костычева, д. 1, учёному секретарю диссертационного совета.

Учёный секретарь

диссертационного совета А.В. Шемякин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Государственной программой развития АПК предусмотрено использование новых высокопроизводитель­ных и ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве.

Одним из важнейших направлений в развитии кормовой базы отрасли животноводства является эффективное использование зерновых кормов для повышения про­дуктивности сельскохозяйственных животных. Фуражное зерно в рационах сельскохозяйственных животных составляет 30 и более процентов по питательности.

Фуражное зерно особенно крупному рогатому скоту рекомендуется скармливать в плющеном виде с целью более полного использования его энергетического потенциала и снижения потерь при переработке и транспортировке. Многие хозяйства нашей страны, в том числе и Рязанской области, перешли на скармливание зернофуража в плющеном виде. Однако практика приготовления зернофуража показывает, что фуражное зерно включает недопустимое по зоотехническим нормам количество различных примесей, таких как семена сорных и ядовитых расте­ний, различного рода минеральные примеси в виде комочков почвы, ас­фальта или бетона покрытия полов зернохранилищ, кусочки металла транс­портирующих машин и вегетативной массы культур.



Большинство технологических линий обработки и измельчения фураж­ного зерна не имеют очистительных устройств за исключением дробилок с магнитным сепаратором. Анализ технологий и технических средств очистки зерна показал, что наиболее приемлемым способом является очистка фуражного зерна перед плющением на гравитационных сепараторах с прутковыми рабочими органами. Однако эти зерноочистительные устройства требуют замены рабочих органов при переходе на очистку зерна различных культур.

В настоящее время практически нет зерноочистительных машин, способных осуществлять очистку всех видов фуражного зерна. В связи с этим, задача очистки зерна перед плющением является актуальной и требует разработки энергосберегающего универсального устройства для очистки от примесей любых видов фуражного зерна.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с программой Россельхозакадемии по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса и планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО РГАТУ в рамках государственной темы № 010201174434 «Технологии и средства механизации для подготовки зернофуража к скармливанию сельскохозяйственным животным».

Целью работы является повышение эффективности процесса приготовления плющеного фуражного зерна, предназначенного для скармливания сельскохозяйственным животным, за счет его очистки от посторонних примесей на универсальном гравитационном сепараторе.

Объект исследования: технологический процесс очистки фуражного зерна от примесей на универсальном гравитационном сепараторе.

Предмет исследования – закономерности выделения посторонних примесей из фуражного зерна сепарирующими гребенками гравитационного сепаратора, состоящими из комбинированных прутков, выполненных с возможностью изменения щелевого зазора между ними.

Методика исследований: аналитическое исследование процесса сепарации фуражного зерна на универсальном гравитационном сепараторе выполнено на основе математического моделирования; проведение экспериментальных исследований в лабораторных условиях осуществлялось с использованием стандартных и оригинальных методик; результаты исследований обрабатывали с применением программ Statistica 8.0, MS Excel и других.

Научная новизна заключается:

  • в разработке механико-технологической модели процесса разделения бункерного вороха зерна различных видов культур рабочими органами универсального гравитационного сепаратора с последующим плющением;
  • в разработке математической модели движения компонентов зернового вороха по сепарирующей гребенке и дугообразной скатной доске гравитационного сепаратора, учитывающей влияние конструктивных параметров рабочих органов и физико-механических свойств зерна.

Практическая значимость:

  • реализация нового универсального гравитационного сепаратора для очистки фуражного зерна перед плющением обеспечивает эффективную степень очистки зернового материала различных видов культур в соответствии с агрозоотехническими требованиям;
  • результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при проектировании универсального гравитационного сепаратора.

Реализация результатов исследований. По результатам исследований разработан, изготовлен и испытан в лабораторных и производственных условиях опытный образец универсального гравитационного сепаратора. Универсальный гравитационный сепаратор в настоящее время используется в линии плющения фуражного зерна в колхозе «Вперед» Шацкого района Рязанской области.

Достоверность научных положений подтверждается результатами лабораторных исследований, полученных с использованием современной измерительных устройств при достаточном количестве повторностей опытов, обработкой опытных данных с использованием методов математической статистики.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева в период с 2008 по 2011 год, а так же на научной конференции посвященной II туру всероссий­ского конкурса на лучшую научную работу в номинации «Технические науки» в 2010 году. Работа получила грант на конкурсе лучших проектов в сфере АПК в 2010 году.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в их числе 2 – в изданиях рекомендованных ВАК РФ, 1 патент на полезную модель РФ, общим объемом 2,23 усл. п. л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников, включающего 139 наименования, из них 6 на иностранных языках и приложений. Основная часть диссертации содержит 129 страниц компьютерного текста, включая 47 рисунков, 17 таблиц.

На защиту выносятся:

  • модель функционирования технологической линии приготовления плющеного фуражного зерна для сельскохозяйственных животных с использованием гравитационного сепаратора для его очистки;
  • показатели физико-механических характеристик и свойств фуражного зерна;
  • конструктивно-технологическая схема универсального гравитационного сепаратора зерна;
  • теоретическое и экспериментальные обоснования параметров и режимов работы гравитационного сепаратора зерна;
  • результаты проверки работы гравитационного сепаратора в производственных условиях и технико-экономическая оценка его эффективности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулированы: цель работы, объект и предмет исследований, научная новизна. Представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Анализ способов и средств очистки зерна, цели и задачи исследования» проведен анализ способов и средств очистки зерна, а так же исследований по совершенствованию процесса очистки зерна на гравитационных сепараторах.

На сегодняшний день очистка зерна при подготовке его к скармливанию сельскохозяйственным животным является неотъемлемой частью технологического процесса производства. Это стало возможным благодаря тому, что большой вклад в изучение процесса сепарации зерновых смесей внесли В.М. Дринча, В. Л. Злочевский, А.Н. Зюлин, И.Е. Кожуховский, В.А. Кубышев и другие. Вопросам плоскорешетного сепарирования посвящены труды В.Я. Белецкого, И.И. Блехмана, М.Н. Богомолова, В.П. Горячкина, М.Н. Летошнева и других ученых.

Анализ исследований показал, что наименее энергоемким и достаточно эффективным вариантом является очистка зерна на различных конструкциях гравитационных сепараторов.

Однако существующие гравитационные сепараторы для очистки зерновых культур в большинстве конструкций не приспособлены к обработке различных видов фуражного зерна без замены рабочих органов.

По результатам проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:

  • разработать модель функционирования технологической линии приготовления плющеного фуражного зерна для сельскохозяйственных животных с использованием универсального гравитационного сепаратора для его очистки;
  • изучить физико-механические характеристики и свойства фуражного зерна;
  • разработать конструктивно-технологическую схему универсального гравитационного сепаратора;
  • теоретически и экспериментально обосновать основные параметры и режимы работы универсального гравитационного сепаратора;
  • проверить в производственных условиях работоспособность универсального гравитационного сепаратора и оценить эффективность его применения.

Во втором разделе «Физико-механические характеристики принятых к исследованию видов фуражного зерна» были исследованы линейные размеры, влияние влажности на объёмную массу и коэффициент трения по стали, коэффициент текучести, угол естественного откоса фуражного зерна пшеницы, ячменя и овса.

По результатам проведенных исследований было выявлено следующее. Значения длины зерен изменяются в пределах для: пшеницы от 4,6 до 5,1 мм, ячменя от 6,6 до 7,1 мм, овса от 7,6 до 8,3 мм. Значения ширины зерен изменяются в пределах для: пшеницы от 3,4 до 3,7 мм, ячменя от 3,1 до 3,4 мм, овса от 2,0 до 2,3 мм. Значения толщины зерен изменяются в пределах для: пшеницы от 2,7 до 3,1 мм, ячменя от 2,1 до 2,5 мм, овса от 2,0 до 2,2 мм.

Изменение влажности с 10 до 18% приводит к снижению объёмной массы зерна соответственно: пшеницы – с 790 до 749,6 кг/м3, зерна ячменя – с 705 до 693,4 кг/м3 и зерна овса – с 510 до 497 кг/м3.

При увеличении влажности с 10 до 18% статический коэффициент трения по стали для пшеницы, ячменя и овса соответственно увеличивается в пределах 0,41 – 0,5; 0,4 – 0,45; 0,43 – 0,49.





Угол естественного откоса зерна возрастает у пшеницы, ячменя и овса в пределах соответственно 25,4 – 29,7о; 25,9 – 29о; 22,8 – 27о при увеличении влажности с 10 до 18%, коэффициент текучести составляет соответственно 15,7 – 16,3; 8,6 – 9,7; 7,4 – 9,6.

В третьем разделе «Теоретическое обоснование конструктивных параметров универсального гравитационного сепаратора» представлена схема технологического процесса линии очистки и плющения фуражного зерна (рис. 1). Линия включает в себя следующие процессы. Транспортировка зерна на транспортном средстве 1, перегрузка его в бункер-накопитель 2. Затем зерно загружается транспортером 3 в бункер гравитационного сепаратора 4. При открытии заслонки 5 зерно из этого бункера поступает на очистку в сепаратор 6. На выходе из сепаратора зерно попадает в очередной транспортер 7, который в зависимости от вида зерна, распределяет его по нескольким бункерам 8 плющилки 10. Регулируя зазор заслонками бункеров, можно задавать соотношение видов зерна в приготовляемом комбикорме. На выходе из бункера плющилки установлен магнитный уловитель 9, который не позволяет пройти металломагнитным частицам в общей массе зерна перед его плющением, тем самым обеспечивается защита вальцов плющилки 10 от механических повреждений.

1 – транспортное средство; 2 – бункер-накопитель; 3 – транспортер; 4 – приемный бункер гравитационного сепаратора; 5 – заслонка бункера гравитацион­ного сепаратора; 6 – гравитационный сепаратор; 7 – транспортер; 8 – бункеры-накопители плющилки; 9 – магнитный уловитель; 10 – вальцовая плющилка.

Рисунок 1 – Схема технологического процесса линии очистки и плющения фуражного зерна.

Особенностью предлагаемого сепаратора является конструкция сепарирующих гребенок, используемых в его составе. Каждая из гребенок состоит из нескольких десятков комбинированных прутков 2 (рис. 2), расположенных вдоль течения зернового материала. Каждый из комбинированных прутков состоит из двух пластин 5 шарнирно закрепленных на оси вращения 4. С помощью механизма регулировки, вращая пластины 5 на оси 4 выставляется заданный щелевой зазор между пластинами соседних прутков, необходимый для выделения необходимых фракций. Тем самым эта конструкция позволяет оперативно подготовить сепаратор к сепарации любого вида зерна без замены рабочих органов.

Дополнительно каждая из сепарирующих гребенок снабжена дугообразной скатной доской 1 (рис. 2 а). Данное устройство позволяет избежать эффекта отскакивания частиц сепарируемого материала при его движении из бункера и при переходе с одной сепарирующей гребенки на другую. Такая конструкция позволяет обеспечить контакт сепарируемого материала с поверхностью сепарирующих гребенок на протяжении всей её длины, а так же значительно снизить забивание сепарирующих гребенок, так как зерновой материал входит во взаимодействие с сепарирующими гребенками по касательной к ним.

а б

в

а – вид сбоку; б – вид сверху; в – прутки сепарирующей гребенки; 1 – дугообразная скатная доска; 2 – комбинированные прутки; 3 – рамка гребенки; 4 – ось прутка; 5 –пластины.

Рисунок 2 – Схема сепарирующей гребенки с комбинированными прутками.

Для теоретического обоснования конструктивно-технологических параметров рабочих органов универсального гравитационного сепаратора была принята модель движения частицы зернвого материала по наклонному желобу и дугообразной скатной доске.

Ввиду сложности полного описания динамического состояния сепарируемого материала на дугообразной скатной доске и сепарирующей гребенке для получения четкой картины процесса, удобной для последующих расчетов, и достоверного описания движения частиц зернового материала, приняли следующие допущения: для теоретического анализа примем частицы зерна в виде однородного эллипсоида, который скользит по поверхности, без вращения, в положении, когда ось, проходящая через его наибольший размер, совпадает с вектором движения; сопротивление воздуха не учитывается; при определении действующих на частицу сил взаимодействие частиц не учитывается; упругие свойства частицы не оказывают значительного влияния на процесс движения.

Пропускная способность гравитационного сепаратора напрямую зависит от просеивающей способности сепарирующей гребенки. Массу зерна, проходящую через щелевые зазоры сепарирующей гребенки можно определить по формуле:

, (1)

где S – площадь живого сечения гребенки, м2; KТ – коэффициент текучести зерна, .

Площадь живого сечения гребенки определится по формуле:

, (2)

где – величина щелевого зазора между прутками гребенки, м; l – длина гребенки, м; n – количество прутков в гребенке, шт.

Подставляя выражение (2) в выражение (1) и решая относительно l, получим уравнение для определения длины гребенки:

. (3)

Рисунок 3 – Схема движения частицы и сил воздействующих на неё.

Рассмотрев динамику движения частицы по поверхности гребенки. Дифференциальное уравнение движения (скольжения) в соответствии с рисунком 3 следующее:

. (4)

Суммарная сила трения определяется формулой:

(5)

где f – коэффициент трения скольжения. Подставив в уравнение (4) силу трения после сокращения на массу частицы получим дифференциальное уравнение в следующем виде:

. (6)

Дважды интегрируя при начальных условиях t0 = 0 xC0 = 0, xC0 = v0, получим зависимость для скорости и закон движения частицы:

, (7)

. (8)

Начальную скорость v0 частица приобретает при сходе с дугообразной скатной доски, соединенной с желобом.

Время прохождения частицей желоба длиной l определится из следующего уравнения, полученного из выражения (8), в котором коэффициент а следует принять равным :

Имеем

. (9)

Скорость схода частицы с желоба определится из уравнения (7) после подстановки в нее времени t1:

. (10)

– угол наклона пластин прутков; – угол наклона сепарирующей гребенки.

Рисунок 4 – Зависимость скольжения частицы с постоянной скоростью от угла наклона сепарирующей гребенки и угла раствора пластин прутков гребенок.

Условие скольжения частицы с постоянной скоростью, получим из формулы (6), приравняв ускорение к нулю, имеем

(11)

Эти зависимости для значений коэффициентов трения скольжения частицы f = 0,45 (коэффициент трения пшеницы по стали) приведены на рисунке 4. При этом скорость скольжения частицы по желобу равна начальной скорости, v1 = v0.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.