Оптимизация конструктивно-технологических параметров направителя пресс-экструдера по неравномерности давления в зоне загрузки

Библиографический список

1. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

2. Чичинадзе, А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / А.В. Чичинадзе,

Э.Д. Браун. - М.: Машиностроение, 2001. -664 с.

3. Методы экспериментальной оценки фрикционной совместимости материалов трущихся сопряжений РД 50-662-88 / Государственный комитет СССР по стандартам. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 8 с.

УДК 631.363.7

4. Глущенко, А.А. Экологически безопасные технологии для восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла с использованием гидроциклона: монография / А.А. Глущенко. -Ульяновск: УГСХА, 2011. - 185 с.

5. Глущенко, А.А. Показатели и технические средства для оценки и восстановления эксплуатационных свойств моторного масла / А.А. Глущенко // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, № 12. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 258-262.

DOI 10.18286/1816-4501-2015-2-161-165

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

направителя пресс-экструдера по неравномерности давления

в зоне загрузки

Коновалов Бладимир Бикторович, доктор технических наук, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика» 1

Орсик Илья Леонидович, соискатель кафедры «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства»2

Успенская Ирина владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства» 2

хФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет»

440039 Пензенская область, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, 1а/11; тел.: 8 (8412) 49-54-41

2ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

446442, Самарская область, г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2; тел.: (84663) 46-1-31

Ключевые слова: Экструдер, неравномерность давления, зона загрузки, влажность экструдата, загрузное устройство, конический направитель, фильера.

В настоящее время при производстве кормов особое место занимает экструзионная переработка мясорыбных отходов. Такая технология наилучшим образом решает как вопросы утилизации мясорыбных отходов, так и получения кормовой добавки с высокой степенью усвояемости и бактериальной чистоты. Введение в зерновую смесь мясорыбных отходов позволяет повысить эффективность использования кормов. В статье представлены результаты исследований неравномерности давления в зоне загрузки шнека прессэкструдера.

введение

Экструдируемые корма широко используют для различных животных. При экс-трудировании корм обеззараживается, по-

вышается его усвояемость. Рыбно-мясные отходы обеспечивают готовый корм необходимым количеством белка, а отруби - углеводами и клетчаткой [1, 2].

Рис. 1 - Шнек пресс-экструдера с коническим направителем

1 - конический направитель; 2 - фильера; в - угол при вершине конического на-правителя

Рис. 2 - Схема размещения датчиков Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 по длине шнека

Поступающая в пресс-экструдер смесь рыбных отходов и отрубей неравномерна по своему составу, плотности и влажности. Такое непостоянство физико-механических свойств смеси, поступающей на экструдиро-вание, вызывает колебания давления внутри пресс-экструдера, что приводит к нестабильности процесса, а в итоге - к получению продукта неоднородного состава и свойств, повышению энергоёмкости [3, 4, 5].

Цель исследования - экспериментально установить сочетание конструктивных параметров и режимов работы, обеспечивающих минимальное изменение давления в загрузочной зоне экструдера для обработки смеси рыбных отходов и отрубей.

Задача исследования - определить функциональное влияние величины угла при вершине направителя, площади отверстия фильеры и влажности экструдируемой смеси на неравномерность давления в экструдере, а также установить оптимальные (рациональные) их значения.

Объекты и методы исследований Для устранения указанных выше нежелательных явлений в загрузочную зону пресс-экструдера дополнительно установили конический направитель, который ста-

билизирует плотность поступающей смеси (рис. 1) [3, 4].

Наличие в корпусе между задним витком прессующего шнека и задним витком подающего шнека направителя, выполненного в виде конусной втулки, обращённой меньшим основанием в сторону подающего шнека, а большим основанием - в сторону прессующего шнека, снижает энергоёмкость экструдирования за счёт большей стабильности процесса подачи корма и предварительного его уплотнения.

Для определения режимов, при реализации которых колебания давления в зоне загрузки пресс-экструдера минимальны, был реализован многофакторный эксперимент с целью получения зависимости неравномерности давления, оцениваемой коэффициентом вариации давления в зоне загрузки, от выбранных независимых факторов процесса: угла при вершине конического направителя, площади выходного отверстия фильеры и влажности экструдируемой смеси.

Для определения неравномерности давления экструдирования корма экструдером по длине шнека использовали электронный прибор ИП - 238 с датчиками давления, размещенными по длине шнека (рис. 2).

Результаты исследований

Обработка данных, полученных в ходе реализации эксперимента, позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее зависимость неравномерности давления DP, %, в зоне загрузки от выбранных независимых факторов в кодированном виде:

АР = 8,633 + 3,4Х - 5,97-5,8Z + 0,653Х2 + 2,2627 2 + + 4,962Z2 + 1,662Z7 - 0,3XZ - l,3YZ - 0,3Z7Z.

где Х - угол при вершине конического направителя; Y - площадь выходного отверстия фильеры; Z - влажность экструдируемой смеси.

Подставив в уравнение (1) вместо кодированных значений факторов их натуральные величины, получим уравнение ре-

Рис. 3 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированных значениях угла конуса Р: 1 - Р = 10°; 2 - Р = 20°; 3 - Р = 30°

Рис. 4 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 10°

Рис. 5 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 20°

Рис. 6 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 30°

грессии (1) в раскодированном виде:

АР =55,344-0,724^-0,023^ -2,076W + 0,023/?2 +0,000012^ +

+ 0,0Ш2 +0,0000920вф + 0,0086/3W -0,000145^ + 0,008

где в - угол при вершине конического направителя, град.; Бф - площадь выходного отверстия фильеры, мм2; W - влажность экструдируемой смеси, %.

При анализе полученной регрессион-

ной модели фиксировали угол в при вершине конического направителя на трёх уровнях. В результате получили соответствующие уравнению (2) выражения, после чего по ним строили графики (рис. 3...6):

АР„0 = 50,364- 0,022Аф -1,989W + 0,000012А2 +

+ 0,03W2 — 0,000215', Ж;

Ф

АР =49,909 - 0,021А -1,903^ + 0,000012S2 +

р=20 * ‘ ф ‘ ‘ ф

+ 0,0Шг -0,00027StW;

Таблица 1

Неравномерность давления при различных сочетаниях конструктивно-режимных параметрах процесса экструдирования

Значение Неравномерность давления АЛ Конструктивно-режимные параметры

Угол в, град. Площадь фильеры S0, мм2 Влажность W, %

Максимальное 31,02 30 100 15

Минимальное 1,42 10 1400 30

Диапазон изменения 1,42.31,02 о OJ о 100.1400 15.30

Оптимальное 1,42 10 1400 30

АРп ,п = 53,979 -0,025\ -1,82Ж + 0,0000125'! +

р=30 ‘ ‘ ф ‘ ‘ ф

+ 0,03W2 -ОДООЗЗАЖ

* ‘ ф

С помощью графических изображений полученной зависимости (2), а также выполненных в программе MathСad расчётов 11.0a [6], были определены значения неравномерности давления в зоне загрузки при различном сочетании ранее указанных независимых факторов процесса. Полученные данные сведены в табл. 1.

Анализ полученных результатов показал, что процесс протекает более стабильно при уменьшении угла конуса направителя, увеличении площади отверстия фильеры и повышении влажности материала. Минимальное значение неравномерности давления 1,42 % соответствует углу при вершине конического направителя в = 10°, площади выходного отверстия фильеры Бф = 1000...1100 мм2 и влажности экструдируемой смеси W не более 30 %. Это связано с тем, что при уменьшении угла конуса направителя загрузного отверстия и при повышении влажности смеси гидравлическое сопротивление снижение при эктрудиро-вании снижается. Дальнейшее увеличение влажности смеси нежелательно из-за существенного уменьшения доли отрубей в ее составе. Неравномерность давления 1,42 % практически близка к величинам погрешности используемых приборов. Поэтому дальнейшее расширение зоны исследований нецелесообразно. Площадь выходного отверстия фильеры Бф = 1000.1100 мм2

достаточна велика, чтобы препятствовать образованию внутри экструдера вскипания материала, при этом позволяя надлежащим образом осуществлять технологический процесс.

При указанных величинах показателей производительность устройства составляет 380.420 кг/ч, удельная энергоемкость находится в пределах 100 кВтхч/т, а температура экструдата - в пределах 120.130 °С.

выводы

Таким образом, оптимальная неравномерности давления 1,42 % соответствует углу при вершине конического направителя в = 10°, площади выходного отверстия фильеры Бф = 1000.1100 мм2 и влажности экструдируемой смеси W не более 30 %. При увеличении доли отрубей в составе смеси и соответствующем снижении влажности до 10 %, неравномерность давления повышается до 5 %, что не позволяет осуществлять стабильный технологический процесс.

Библиографический список

1. Коновалов, В.В. Механизация технологических процессов животноводства. Механизация приготовления и раздачи кормов / В.В. Коновалов - Пенза, 2002 - Т. 1. - 190 с.

2. Патент № 131948 РФ. Экструдер для приготовления кормовой массы / В.В. Новиков, В.В. Коновалов, И.Л. Орсик, А.Л. Мишанин. Заявка № 2013112063/13, заявл. 18.03.2013. Опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25.

3. Новиков, В.В. Влияние сил трения и вязкости экструдата на процесс экструзии / В.В. Успенский // Сборник материалов на-

учно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 88 с.

4. Новиков, В.В. Теоретические и практические аспекты экструзионной технологии приготовления кормов / В.В. Новиков, И.В. Успенская, Е.В. Янзина, А.Л. Мишанин // Известия Самарской ГСХА. - 2008. - № 3 - С. 141 - 143.

5. Новиков, В.В. Экструзионная переработка рыбных отходов на корм животным / В.В. Новиков, И.Л. Орсик, А.С. Грецов //

Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, 2014. - № 4 (16). - С. 249- 252.

6. Орсик, И.Л. О влиянии конусности направителя на продвижение смеси в прессэкструдере / И.Л. Орсик // Нива Поволжья. -2014. - № 3. - С. 73-76.

7. Гурский, Д.А. Вычисления в MathCAD / Д.А. Гурский. - Мн.: Новое знание, 2003. -814 с.

УДК 636.4.087.8:615

DOI 10.18286/1816-4501-2015-2-165-169

МОЕЧНАЯ МАШИНА ПОГРУЖНОГО ТИПА С АКТИВАЦИЕЙ ЖИДКОСТИ

путем воздушного барботирования с наружной стороны

отмываемых объектов

Майоров Андрей Балерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Михеева Диана Андреевна, аспирант кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»

424001, Россия, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1; тел.: 8-927-883-7476; e-mail: ao_maiorov@mail.ru

Ключевые слова: Моечная машина, процесс мойки, консервные банки, оптимальный режим, качество очистки.

В статье описывается новая конструкция двухсекционной моечной машины. Представлены результаты экспериментальных исследований качества очистки поверхности металлических консервных банок. Определен оптимальный режим работы моечной машины.

введение

С каждым годом на российском рынке консервов появляется все больше новых торговых марок, новых производителей, которые стремятся улучшить качество выпускаемого продукта и привлечь покупателя. В этой ситуации упаковка и этикетка товара являются мощным средством продвижения товара на рынке. Этикетки наклеивают на чистые, сухие банки, не имеющие на поверхности следов жира. Для учета этого требования в технологический процесс производства консервов включена операция по обезжириванию банок при помощи про-

мывочной машины. Большое количество современных моечных машин работают в нерациональном режиме и являются энерго- и металлоемкими, поэтому их использование нерентабельно [1]. Следовательно, разработка новых эффективных и совершенствование существующих моечных машин в консервной отрасли является большим резервом по снижению расхода энергии, материалов и себестоимости всего процесса производства консервов.

Поэтому исследования, направленные на совершенствование процесса мойки наполненных цилиндрических банок при про-