Разработка дробилки для измельчения охлаждённого сырья при производстве кормов

Рис. 2 - Потенциальная тяговая характеристика трактора К-3180

износа позволит получить существенный экономический эффект. Нанесение гальванических композиционных покрытий на основе железа на рабочие поверхности деталей предлагаемого агрегата позволит повысить их ресурс в условиях абразивного изнашивания [9, 10].

Выводы. Существенное влияние на агрофизические свойства и урожайность выращиваемых культур в зернопропашном севообороте при высоких показателях экономической эффективности оказывает рациональная система обработки почвы. Для этой цели на Кубани применяют отвальную и безотвальную вспашку, дисковые орудия. В этой связи использование комбинированного пахотного агрегата позволит сохранить агрономически ценную структуру почвы, повысить производительность

операции и снизить энергоёмкость процесса основной обработки почвы. Эффективность агрегата может быть повышена за счёт совмещения нескольких технологических операций за один проход машины, например с одновременным внесением основного минерального удобрения.

Литература

1. Юдина Е.М. Технологии в растениеводстве: учеб. пособие / Е.М. Юдина, Е.Ю. Авилова, С.А. Калитко [и др.]. Краснодар: КубГАУ, 2015. 119 с.

2. Maslov G.G, Tkachenko V.T., Yudina E.M., Kadyrov M.R., Kalitko S.A. The Improvement Of The Technology Of Winter Wheat Grain Production For The Purpose Of Energy Saving. Biosci Biotechnol Res Asia 2015. Т. 12. № 3. С. 2071 - 2080.

3. Юдина Е.М., Юдин М.О., Журий И.А. Перспективы создания отечественных комбинированных агрегатов для обработки почвы // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 1. С. 46 — 50.

4. Metlev I.V., Yudina E.M., Kuznetsova E.E. Improvement of soil treatment methods // научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. ст. по материалам 72-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2016 год. 2017. С. 976 — 978.

5. Юдина Е.М., Брусенцов А.С. К выбору рабочих органов почвообрабатывающего агрегата // Влияние науки на инновационное развитие: сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016. С. 101 — 104.

6. Карабаницкий А.П. Теоретическое обоснование параметров энергосберегающих машинно-тракторных агрегатов: методические указания / А.П. Карабаницкий, Е.М. Юдина,

B.В. Цыбулевский [и др.]; под общей редакцией Г.Г. Маслова. Краснодар, 2014.

7. Безик Д.А., Гурьянов Г.В., Юдина Е.М. Электрические явления при обработке почвы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 52. С. 177 — 181.

8. Безик Д.А. О некоторых причинах возникновения трибо-ЭДС при обработке почвы / Д.А. Безик, Г.В. Гурьянов, Е.М. Юдина [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 56. С. 215 — 220.

9. Юдина Е.М. Стойкость композиционных покрытий при абразивном изнашивании / Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, А.Н. Лысенко [и др.] // Сельский механизатор. 2015. № 3.

C. 34 — 35

10. Юдина Е.М. Лазерное упрочнение композиционных электрохимических покрытий / / Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, А.Н. Лысенко [и др.] // Сельский механизатор. 2015. № 2. С. 38 — 39.

Разработка дробилки для измельчения охлаждённого сырья при производстве кормов

СВ. Кишкилёв, аспирант, В.П. Попов, к.т.н., СВ. Антимонов, к.т.н., ЕВ. Ганин, к.т.н., ГВ Зинюхин, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

Зерновое сырьё - основа производства комбикормов в перерабатывающей промышленности. Хотя для производства комбикормов, помимо зерна, зачастую используют отходы (лузгу подсолнечника и т.д.) пищевой промышленности и технических производств, оно составляет до 80% от общего объёма потребления. В Европе же в составе комбикормов доля зерновых материалов составляет только от 15 до 35% [1], что связано с высокой их стоимостью.

В настоящее время в агропромышленных комплексах жёстко стоит проблема снижения стоимости производства кормов без снижения их качества.

Одним из вариантов решения данной проблемы может являться производство кормов и кормосмесей,

основанное на применении нестандартных типов сырья побочных продуктов крупяного и мукомольного производства, путём совместного применения лузги различных крупяных культур, пшеничных отрубей и т.п. с последующим экструдированием [2]. Стоит отметить, что эти продукты имеют большую питательность для сельскохозяйственных животных [3]. В производстве экструдированных комбикормов, кормодобавок на основе подсолнечной лузги и гречишной на кафедре пищевой биотехнологии Оренбургского государственного университета разработана оригинальная технологическая схема и конструкция измельчителя.

Технологическая схема в первую очередь рассматривает такие основные операции, как измельчение сырья, смешивание, обработку и насыщение материала, экструдирование и сушка готового продукта.

Совершенствование экструдированных смесей и добавок при эффективной подготовке компонентов (отрубей, лузги) может заключаться во включении такой дополнительной технологической операции, как предварительное замораживание материала перед измельчением.

При установлении температурных границ охлаждения перерабатываемого материала и воздействия температуры на её технологичные объекты был проведён анализ литературных источников, по-свящённых данной проблеме [4, 5].

В ходе работы было выявлено, что в основном проводились исследования влияния высоких и отрицательных температур на физико-механические свойства перерабатываемого материала, в частности зерна, предназначенного для переработки в мелкодисперсный материал. Отрицательные температуры наиболее эффективны при воздействии не только на его поверхность, но и на весь объём перерабатываемого материала. Если температура материала (зерна) отрицательна (-50С и ниже), то связанная влага, находящаяся в порах и межклеточных пространствах материала, превращаясь в лёд, расшатывает структуру материала и обессиливает связи между его составными частями. Сопротивляемость материала (зерна) измельчению снижается. Величина температуры непосредственно связана со скоростью движения молекул вещества. Соответственно снижение температуры приводит к уменьшению длины пробега молекул и энергии их поступательного движения. В результате измельчаемый материал становится менее прочным и пластичным, снижается его сопротивляемость механическим воздействиям [6]. Уменьшение прочности и пластичности приводит к снижению сопротивляемости зерна измельчению [7, 8]. При дальнейшем охлаждении наблюдается расширение внутриклеточного льда, что приводит к разрушению оболочек клеток и дополнительному снижению прочности зернового сырья.

Цель исследования заключалась в обнаружении наилучшего с точки зрения эффективности агрегата для измельчения зерна и продуктов переработки вторичных материальных ресурсов как с точки зрения энергозатрат, так и со стороны качества измельчённого продукта, подвергшегося шоковой заморозке.

Материал и методы исследования. В ходе исследования подвергалась анализу работа различных измельчающих устройств, а именно вальцового станка, роторных дробилок периодического

и непрерывного действия и дробилки молотковой. В исследовании также проводился анализ работы дробилки конусной и созданной авторами дробилки роторной оригинальной конструкции.

В таблицах 1 - 3 представлены основные технические показатели подвергаемого анализу оборудования:

1. Дробилка зерна «Фермер»

Количествен-

Характеристики ная характери-

стика

Мощность тах, Вт 950

Производительность, кг/ч 173

Удельный расход электроэнергии, кВт/ч 0,82

2. Вальцовый станок

Количествен-

Характеристики ная характери-

стика

Мощность max, Вт 2450

Производительность, кг/ч 38

Удельный расход электроэнергии, кВт/ч 47,2

3. Конусная дробилка

Количествен-

Характеристики ная характери-

стика

Мощность max, Вт 125

Производительность, кг/ч 1,1

Удельный расход электроэнергии, кВт/ч 0,82

В качестве объектов исследования нами были использованы следующие виды побочных продуктов агропромышленного комплекса, зерно и вторичные материальные ресурсы:

- мягкая пшеница сорта Саратовская 29 с массовой долей влаги W = 6,4%;

- кормовой ячмень, полученный при классификации ячменя сортов Виннер с массовой долей влаги W = 6,1%;

- пшеничные отруби с начальной влажностью = 10,0%;

- лузга подсолнечника с начальной влажностью = 7,0%,

- гречишная лузга с начальной влажностью = 7,2%.

Результаты исследования. При анализе таблицы 4 можно сделать вывод, что дробилка роторного типа наименее энергоёмка.

4. Измельчение зерна пшеницы Саратовская 29 с исходной влажностью W = 6,3%

Конструкция измельчителя Время t, с Масса m, кг Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг Производительно сть Q, кг/ч

Дробилка молотковая 34 1,1 27,5 103

Дробилка роторная 27 1,1 7,6 128

Дробилка конусная 370 0,15 244 0,93

Станок вальцовый 98 1,1 55 37

В результате изучения процесса измельчения зерна при шоковой заморозке были получены следующие данные: снижение температуры сырья, подвергаемого измельчению, неоднозначно влияет на процесс. При использовании различных измельчающих машин может наблюдаться как увеличение, так и снижение удельных затрат энергии и производительности процесса. Очевидно, что это объясняется конструкцией рабочих органов измельчителя, а также соответствием параметров измельчаемого материала оказываемым на него механическим воздействиям. В целом по результатам предварительных экспериментов был сделан вывод о том, что применение охлаждения при измельчении требует более тщательного изучения.

В таблицах 5 - 8 приведены сравнительные результаты измельчения незамороженного и замороженного сырья, а в таблицах 7 - 9 - результаты измельчения незамороженной и замороженной лузги подсолнечника в трёх видах дробилок.

7. Измельчение подсолнечной лузги с влажностью W = 14%

8. Измельчение предварительно охлаждённой подсолнечной лузги с влажностью W = 14%

9. Измельчение подсолнечной лузги с влажностью W = 16%

Конструкция измельчителя Производительность Q, кг/ч Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг

Дробилка молотковая 6,8 0,41

Дробилка роторная 10 0,06

Станок вальцовый 4,7 0,435

Вывод. Установлено, что в некоторых случаях, например при измельчении ячменя, отрицательные температуры оказывают существенное влияние на производительность дробилок и удельные энергозатраты по сравнению с незамороженным зерном.

На основании результатов исследований разработана конструкция дробилки с применением в ней шоковой заморозки сырья (рис.).

Выводы. Наиболее эффективно применять в линии экструдированных кормов для измельчения исходного сырья дробилку роторного типа. Охлаждение исходного сырья с последующим измельчением перед основными технологическими операциями позволяет проводить технологический процесс более эффективно, значительно снизить энергозатраты на получение продукции, повысить её качество, улучшить товарный вид. Предлагаемая конструкция позволит измельчать перерабатываемый материал в энергосберегающем режиме.

6 15

Рис. - Конструкция дробилки с операцией шоковой заморозки:

1 - вращающийся ротор; 2 - сегменты в виде решета; 3 - внутренние поверхности боковых стенок, 4 - отверстие; 5 - выходной патрубок; 6 - вентили; 7 - коллектор; 8 - установка для сжимания азота; 9 -трубопровод; 10 - ёмкость с жидким азотом, 11 -корпус рабочей камеры; 12 - неподвижный корпус установки; 13 - патрубок, 14 - технологические отверстия; 15 - трубопровод

Конструкция измельчителя Производительность Q, кг/ч Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг

Дробилка молотковая 9 0,33

Дробилка роторная 4,2 0,15

Станок вальцовый 4,6 0,45

5. Измельчение предварительно охлаждённого зерна ячменя сорта Виннер с влажностью W = 14%

Конструкция измельчителя Производительность Q, кг/ч Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг

Дробилка молотковая 96,6 0,028

Дробилка роторная 105 0,01

Станок вальцовый 23 0,093

6. Измельчение предварительно охлаждённого

зерна ячменя сорта Виннер с влажностью W = 16%

Конструкция измельчителя Производительность Q, кг/ч Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг

Дробилка молотковая 98 0,035

Дробилка роторная 92 0,012

Станок вальцовый 17 0,114

Конструкция измельчителя Производительность Q, кг/ч Удельные затраты энергии, кВт-ч/кг

Дробилка молотковая 7,8 0,36

Дробилка роторная 10,5 0,063

Станок вальцовый 5,7 0,36

Литература

1. Кишкилёв С.В. Разработка технологии экструдированных кормов на основе отходов пищевой промышленности с охлаждением двухкратно измельчаемого сырья / С.В. Киш-килев, В.П. Попов, В.Г. Коротков [и др.] // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: матер. всерос. науч.-методич. конф. (с междунар. участ.). Оренбург, 2013. С. 978 - 981.

2. Оптимизация процесса преобразования агрегатного состояния зернового сырья при экструзионной обработке / Д.В. Тимофеева, В.Г. Коротков, В.П. Попов [и др.] // Хлебопродукты. 2013. № 8. С. 46 - 48.

3. Кишкилёв С.В., Тимофеева Д.В., Мартынов Н.Н. Исследование переработки зернового сырья на технологической линии при применении криогенных технологий // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: матер. всерос. науч.-методич. конф. (с междунар. участ.). Оренбург, 2015. С. 939 — 947.

4. Соловых С.Ю., Мустаева Л.И. Обработка сырья растительного происхождения ик-лучами // Глобальная научная интеграция . 2011. № 6. С. 95.

5. Кобылкин Д.С. Измельчение под вакуумом в технологии получения экструдированных кормосмесей и добавок / Д.С. Кобылкин, С.В. Антимонов, В.Г. Коротков [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. № 6. С. 27 — 29.

6. Коротков В.Г. Измельчение и охлаждение сырья при получении экструдированных кормов и добавок / В.Г. Коротков, С.В. Кишкилев, С.В. Антимонов [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. 2013. № 3. С. 17 — 20.

7. Коротков В.Г., Кишкилёв С.В., Кобылкин Д.С. Повышение качества и эффективности переработки зернового сырья с применением криогенных технологий // Хранение и переработка сельхозсырья, 2015. № 6. С. 17 — 21.

8. Кобылкин Д.С., Измельчение под вакуумом в технологии получения экструдированных кормосмесей и добавок / Д.С. Кобылкин, С.В. Антимонов, В.Г. Коротков [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. № 6. С. 27 — 29.

Боронование посевов с одновременной подкормкой

А.С. Сергунцов, ст. преподаватель,

ЕМ. Юдина, к.т.н., Н.В. Малашихин, магистрант,

ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

Основой успешного возделывания полевых сельскохозяйственных культур является строгое соблюдение требований агротехнологий [1, 2], которые обеспечивают качественную обработку почвы, посев культур и их защиту от сорняков, болезней и сельхозвредителей.

Материал и методы исследования. Ведущее значение среди агротехнических мер борьбы с малолетними сорняками имеет боронование хорошо распустившихся посевов озимой пшеницы осенью и весной [3]. Цель боронования посевов - придать верхней части пахотного слоя почвы нужное строение, активизировать в нём биологические и химические процессы, выровнять поверхность поля, уничтожить почвенную корку, всходы и проростки сорных растений. Вторая задача, решаемая боронованием посевов, - это регулирование водного, воздушного и пищевого режимов почвы через разуплотнение верхней части активного кор-необитаемого слоя и устранение трещиноватости. Доказано также, что с помощью довсходового и

послевсходового боронования на посевах поздних яровых культур можно уничтожить до 70% сорной растительности, существенно снизив затраты на гербициды и улучшив экологическую обстановку. Агротребованиями к боронованию посевов предусмотрено отсутствие повреждения зубьями борон культурных растений, присыпания почвой и обламывания.

Особенности конструкции средних и тяжёлых зубовых борон сдерживают широкое применение такого ценного агроприёма борьбы с сорняками, как боронование посевов. Низкие рабочие скорости и производительность машинно-тракторных агрегатов требуют много техники, повышают затраты. Необходимо переходить на новые скоростные машины для боронования, не снижающие качества обработки, - это ротационные бороны, пружинные, штригели, вращающиеся мотыги (рис. 1) [4, 5]. Также машины позволяют работать на скоростях до 15 - 20 км/ч, тщательно выравнивают поверхность почвы, уничтожают сорняки и нитевидные проростки, почвенную корку, обеспечивая доступ воздуха и влаги к корневой системе растений. Согласно отдельным рекомендациям также бороны заменяют опрыскиватели для уничтожения сорняков [3].

Рис. 1 - Современный комплекс машин для боронования посевов:

а) штригель; б) мотыга вращающаяся навесная

б

а