Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров измельчителя плодов тыквы

Выводы

Предложена технологическая схема использования отработанных масел в качестве топлива. Произведен расчет выброса вредных веществ при сжигании отработанных масел.

Экономические расчеты показали целесообразность использования отработанных масел в качестве топлива.

Решены вопросы защиты окружающей среды от бесконтрольного слива отходов масел.

Литература

1. Кривоногов Б.М. Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды. - Л.: Недра, 1986. - 280 с.

2. А.с. 1255810 СССР. Ротационная форсунка / Хоничев Ю.В., Авласевич А.И., Безруких В.Ю. Опубл. 1986, Бюл. № 33. - 4 с

3. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 т пара в час или менее 20Г кал в час. - М., 1999.

4. Сборник документов по плате за негативное воздействие на окружающую среду. - Красноярск, 2005.

'--------♦------------

УДК 631.363 А.В. Бурмага, С.М. Доценко, Е.В. Панова

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ПЛОДОВ ТЫКВЫ

В статье рассмотрены вопросы повышения эффективности применения измельчителей для использования в поточных линиях приготовления углеводистых кормов. На основании анализа существующих конструктивно-технологических схем измельчителей углеводистых кормов разработан измельчитель корнеклубнеплодов и тыквы в замороженном виде.

Проведенный теоретический анализ позволил получить выражения для определения мощности и производительности измельчителей данного типа. В результате проведенного эксперимента и обработки экспериментальных данных получены оптимальные параметры разработанного измельчителя.

Ключевые слова: измельчитель, рабочий процесс, параметры, корнеклубнеплоды и тыква, мощность, производительность, параметры.

A.V. Burmaga, S.M. Dotsenko, E.V. Panova OPERATING PROCESS PERFECTION AND PARAMETER SUBSTANTIATION OF THE PUMPKIN FRUIT CUTTER

The issues of cutter application efficiency increase for use in the continuous lines for carbohydrate forage preparation are considered in the article. On the basis of the analysis of existing structurally - technological schemes of the carbohydrate forage cutters the cutter for frosted pips and pumpkins is developed.

The conducted theoretical analysis has allowed to receive the expressions for determination of capacity and productivity of the cutters of the given type. As a result of the conducted experiment and processing of the experimental data optimum parameters of the developed cutter are received.

Key words: cutter, operating process, parameters, pips and pumpkin, capacity, productivity, parameters.

В хозяйствах Дальневосточного региона плоды тыквы хранятся в зимний стойловый период в замороженной физической форме. С целью последующего их использования плоды тыквы в небольших количествах размораживают, измельчают вручную, а затем скармливают животным.

В связи с этим, решение вопросов по измельчению плодов тыквы в такой физической форме является важной технической проблемой, позволяющей при существенном снижении затрат труда обеспечить животных в зимнее время кормами, содержащими каротиноиды [1].

Таким образом, целью настоящих исследований является обоснование конструктивно-технологической схемы измельчителя плодов тыквы и оптимальных параметров процесса измельчения.

В соответствии с поставленной целью необходимо теоретическим анализом установить взаимосвязь параметров, влияющих на исследуемый процесс, а также получить экспериментальным путем значения оптимальных параметров.

На основании проведенного анализа существующих конструктивно технологических схем измельчающих аппаратов, с учетом их преимуществ и недостатков авторами разработан измельчитель плодов тыквы (рис. 1) [2]. Рабочим органом такого измельчителя является диск 2 с четырьмя ножами 3, которые крепятся к диску болтами и располагаются выше уровня окон, выполненных в диске 2.

Над диском 2 в камере измельчения по высоте бункера-измельчителя установлены упорные пластины 4. В нижней части бункера измельчителя в поддисковом пространстве размещены лопасти 5, жестко связанные с валом измельчителя. Посредством загрузочного транспортера плоды тыквы подаются поочередно в камеру измельчения 1, попадают на поверхность диска с ножами. Вращаясь с большой угловой скоростью, диск снимает с вращающегося вокруг своей оси плода стружку. Отделенный продукт попадает в нижнюю часть камеры, с находящимся в ней лопастями, и выбрасывается ими на приемный транспортер (на схеме не показан).

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема измельчителя плодов тыквы (патент РФ №2124283):

1 - камера измельчения; 2 - диск; 3 - ножи; 4 - упорные пластины; 5 - выгрузные лопасти; 6 - выгрузная

горловина; 7 - электродвигатель

При работе измельчителя загружаемые в бункер плоды тыквы в силу наличия упорных пластин в бункере вращаются не вокруг оси вала, а вокруг своей оси с некоторым проскальзыванием, создавая вертикальное давление на диск:

к=в/8,

где в - вес продукта, Н;

8 - площадь контакта, на которую осуществляется давление продукта, м2.

Вес продукта в бункере равен

в=п^/4,

где б - диаметр диска, м;

Л - высота заполнения бункера объемом плода,м;

Y - усредненная плотность продукта, Н/м3.

Давление к продукта на диск с учетом выражений (1) и (2) равно

к=

С целью определения затрат мощности на осуществление процесса измельчения плодов тыквы выделим элементарную площадку на вращающемся диске радиуса р (0< р < Н=&12) и р=р +Ср. Выделим два луча, выходящие из центра О круга: луч О1 под углом ф к оси ОХ и луч О2 под углом ф+Сф к оси ОХ, получив элементарную площадку СБ, ограниченную окружностями указанных радиусов (на рис. 2 она заштрихована).

Площадь СБ этой площадки (с точностью до величины второго порядка можно представить как площадь прямоугольника) равна

dS=

Рис. 2. Схема к определению мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения скольжения

диском измельчителя

На площадь СБ действует нормальная сила давления

с1Ы = кс18 = }1у рс1

При скользящем движении диска относительно продукта на площадке йБ возникает сила трения

с№' = с1Щ,

где / - коэффициент трения скольжения диска.

Сила трения сР направлена перпендикулярно радиусу р и в сторону, противоположную вращению диска (рис. 2). С учетом значения йЫ имеем

с!1'' -<ИЯ/ - /ЬурсЯцхЗр.

Элементарный момент сопротивления с учетом установленной силы трения йГ

о

с1М = рс1Р = /кур с1

Значение элементарной мощности от сопротивления силы трения скольжения продукта по диску с учетом равенства (8) определится как

с1Р - с1Мсо,

где со -угловая скорость вращения диска, с1.

Полная мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения по всей площади диска, определится по выражению

^1 = 2 Ф) = *>/"*7 .Ст /0Я Ф-

Интегрирование уравнения (10) дает

Анализ данного выражения показывает, что мощность, затрачиваемая на процесс взаимодействия плода тыквы и диска, прямо пропорциональна угловой скорости вращения диска, коэффициенту трения скольжения, весу вращающегося плода и радиусу диска измельчителя.

Мощность, затрачиваемая на процесс снятия стружки с плода тыквы четырьмя ножами, определится

как

где Ь - длина лезвия ножа, м;

^ - расстояние от оси вала до торца ножа, м.

Полные затраты мощности равны

Н=М1 + М2 + МХХ1

где - мощность, затрачиваемая на холостой ход измельчителя.

Теоретическим анализом установлена совокупность факторов, влияющих на производительность измельчителя дискового типа:

= 2ЬЬу

где 1 - число ножей;

к - эмпирический коэффициент ширины стружки; к - эмпирический коэффициент высоты стружки.

Экспериментальные исследования по обоснованию параметров процесса измельчения плодов тыквы предлагаемым измельчителем проводились с использованием матрицы ортогонального планирования экспериментов) [3].

В качестве критериев оценки эффективности процесса измельчения плодов тыквы приняты: однородность гранулометрического состава частиц -в и энергоемкость измельчителя А/у.

В качестве независимых переменных, влияющих на принятые критерии оптимизации, определены следующие факторы:

п -(Х1) - частота вращения диска, мин-1;

Ь -(Х2) - ширина выгрузного отверстия в диске, мм;

Л -(хз) - высота установки ножа над диском, мм.

В результате проведенного эксперимента и обработки полученных данных построены математические модели оценки процесса измельчения плодов тыквы:

- для однородности гранулометрического состава частиц:

0= 0,513-10-6п2+0,3915Ь2+1,5661"12+0,06628п--11,61336Ь+27,4593611-0,023п11-0,0035пЬ--1,87088ЬИ+1,1693-10-3пЬИ+187,872^тах;

для энергоемкости процесса измельчения:

А1у= - 0,0993-10'4п2+0,08565Ь2+0,0403988п-2,0318Ь+ +8,5228Ь-0,0004385пЬ-0,3874ЬИ-12,324546^тт.

Путем решения компромиссной задачи определены оптимальные значения параметров разработанного измельчителя:

частота вращения диска п=2086 мин-1(ш=218,3с-1); ширина выгрузного отверстия в диске Ь=24,4 мм; высота установки ножа над диском 11=4,2 мм,

При данных значениях параметров однородность гранулометрического состава равна 99,7%, а энергоемкость - 3,89кВтс/кг (без учета степени измельчения), что удовлетворяет требованиям к измельчителям такого типа.

Таким образом, проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить данные, необходимые для проектирования и конструирования измельчителей дискового типа с целью их использования в линиях подготовки плодов тыквы к скармливанию животным, как в осенний, так и в зимнестойловый период.

Литература

1. БоярскийЛ.Г. Производство и использование кормов. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 233 с.

2. Пат. 2124283. Российская Федерация. Измельчитель тыквы и корнеклубнеплодов / Доценко С.М. и др. Опубл. 1999, Бюл. № 1.

3. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников [и др.]. -Л.: Колос, 1980. - 168 с.