Научная статья на тему 'Аналитические аспекты технологического процесса прессования кормов в шестеренном пресс-грануляторе'

Аналитические аспекты технологического процесса прессования кормов в шестеренном пресс-грануляторе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
98
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
ГРАНУЛА / ДАВЛЕНИЕ / КАНАЛ ПРЕССОВАНИЯ / КОРМОВАЯ СМЕСЬ / КОЭФФИЦИЕНТ СЖАТИЯ / МАТРИЦА / ОСТАТОЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ГРАНУЛЕ / ПЛОТНОСТЬ / ШЕСТЕРЕННЫЙ ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОР / GEAR PELLET-PRESS / PRESSMATRIX / FORMING(PRESSING) CHANNEL / PRESSURE / DENSITY / FEED MIXTURE / GRANULE / COMPRESSION RATIO / RESIDUAL STRESS IN THE GRANULE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Фролов Владимир Юрьевич, Самурганов Евгений Ерманекосович, Самурганов Гавриил Евгеньевич

Введение: для обеспечения отрасли животноводства АПК России кормами нужного количества и качества необходимо проводить исследования по проектированию и созданию комплекса технических средств, применимых для крупных, средних и мелких хозяйств. Научные исследования и разработки по проектированию и созданию макетов таких средств проводятся на кафедре механизации животноводства и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ. Материалы и методы: была разработана конструкция шестеренного пресс-гранулятора с основным рабочим органом, состоящим из матрицы с каналами прессования и шестерен, участвующих в сложном движении при обкатывании матрицы. В статье описаны конструкция и рабочий процесс прессования материала, состоящего из измельченных фракций фуражного зерна в указанном пресс-грануляторе. Результаты и обсуждение: в статье предложена научная гипотеза о зависимости давления в канале пресс-гранулятора от формы продольного сечения канала, в частности рассмотрена форма в виде конуса. При определенных допущениях о свойствах сплошной среды, состоящей из деформируемых частиц, получена аналитическая зависимость между давлением на входе и давлением на выходе канала прессования, которое необходимо для обеспечения прессования гранул, и геометрическими размерами каналов. Заключение: указанная гипотеза позволяет определить геометрические параметры матрицы шестеренного пресс-гранулятора в зависимости от значений давления, необходимых для формирования гранул из кормовой смеси. Описание процесса сжатия в канале прессования рассмотрено с учетом объемного сжатия материала и объемной деформации частиц, из которых он состоит; рассмотрены продольное, поперечное и остаточное напряжения в гранулах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Фролов Владимир Юрьевич, Самурганов Евгений Ерманекосович, Самурганов Гавриил Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYTICAL ASPECTS OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF EXTRUSION IN A GEAR PELET-PRESS

Introduction: in order to provide the livestock industry in the Russian agro-industrial complex with feed of the right quantity and quality, it is necessary to conduct research on the design and creation of a set of technical equipment applicable to large, medium and small farms. Scientific research and development on the design and creation of models of such tools are carried out at the department of mechanization of animal husbandry and life safety of FSBEI HE Kuban SAU. Materials and methods: the design of the gear pellet-press with main working body that comprises the matrix with forming (pressing) channels and gears, involved in a complex process by rolling on the matrix. The article describes the design and the working pressing process of the feed that contains ground feed grain fractions in the mentioned gear pellet-press. Results and discussions: the article proposes a scientific hypothesis about the dependence of the pressure in the channel of the pellet-press on the shape of the longitudinal section of the channel, in particular, the shape in the form of a cone is considered. Under certain assumptions about the properties of a continuous medium consisting of deformable particles, an analytical relationship is obtained between the inlet pressure and outlet pressureof the forming (pressing) channel, which is necessary to ensure the granules are pressed, and the geometric dimensions of the channels. Conclusion: the hypothesis allows determining the geometric parameters of the matrix of the gear pellet-press depending on the pressure values necessary for the formation of granules from the feed mixture. A description of the compression process in the forming (pressing) channel is considered taking into account volumetric compression of the material and volumetric deformation of the particles of which it consists; longitudinal, transverse and residual stresses in granules are considered.

Текст научной работы на тему «Аналитические аспекты технологического процесса прессования кормов в шестеренном пресс-грануляторе»

_05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА_

05.20.01 УДК 636.085.6

АНАЛИТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ КОРМОВ В ШЕСТЕРЕННОМ ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОРЕ

© 2019

Владимир Юрьевич Фролов, доктор технических наук, доцент кафедры «Механизация животноводства и БЖД» Евгений Ерманекосович Самурганов, кандидат технических наук, доцент Гавриил Евгеньевич Самурганов, магистрант кафедры «Механизация животноводства и БЖД»

Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, Краснодар (Россия)

Аннотация

Введение: для обеспечения отрасли животноводства АПК России кормами нужного количества и качества необходимо проводить исследования по проектированию и созданию комплекса технических средств, применимых для крупных, средних и мелких хозяйств. Научные исследования и разработки по проектированию и созданию макетов таких средств проводятся на кафедре механизации животноводства и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ.

Материалы и методы: была разработана конструкция шестеренного пресс-гранулятора с основным рабочим органом, состоящим из матрицы с каналами прессования и шестерен, участвующих в сложном движении при обкатывании матрицы. В статье описаны конструкция и рабочий процесс прессования материала, состоящего из измельченных фракций фуражного зерна в указанном пресс-грануляторе.

Результаты и обсуждение: в статье предложена научная гипотеза о зависимости давления в канале пресс-гранулятора от формы продольного сечения канала, в частности рассмотрена форма в виде конуса. При определенных допущениях о свойствах сплошной среды, состоящей из деформируемых частиц, получена аналитическая зависимость между давлением на входе и давлением на выходе канала прессования, которое необходимо для обеспечения прессования гранул, и геометрическими размерами каналов.

Заключение: указанная гипотеза позволяет определить геометрические параметры матрицы шестеренного пресс-гранулятора в зависимости от значений давления, необходимых для формирования гранул из кормовой смеси. Описание процесса сжатия в канале прессования рассмотрено с учетом объемного сжатия материала и объемной деформации частиц, из которых он состоит; рассмотрены продольное, поперечное и остаточное напряжения в гранулах.

Ключевые слова: гранула, давление, канал прессования, кормовая смесь, коэффициент сжатия, матрица, остаточное напряжение в грануле, плотность, шестеренный пресс-гранулятор.

Для цитирования: Фролов В. Ю., Самурганов Е. Е., Самурганов Г. Е. Аналитические аспекты технологического процесса прессования кормов в шестеренном пресс-грануляторе // Вестник НГИЭИ. 2019. № 12 (103). С. 5-13.

ANALYTICAL ASPECTS OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF EXTRUSION IN A GEAR PELET-PRESS

© 2019

Vladimir Yurievich Frolov, Dr. Sci. (Engineering), professor, the head of the chair

of «Mechanization of Livestock Production and Life Safety» Evgeniy Yermanekosovich Samurganov, Ph. D. (Engineering), associate professor Gavriil Evgenievich Samurganov, the post-graduate student of the chair of «Mechanization of Livestock Production and Life Safety» Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin Krasnodar (Russia)

Abstract

Introduction: in order to provide the livestock industry in the Russian agro-industrial complex with feed of the right quantity and quality, it is necessary to conduct research on the design and creation of a set of technical equipment applicable to large, medium and small farms. Scientific research and development on the design and creation of models of such tools are carried out at the department of mechanization of animal husbandry and life safety of FSBEI HE Kuban SAU. Materials and methods: the design of the gear pellet-press with main working body that comprises the matrix with forming (pressing) channels and gears, involved in a complex process by rolling on the matrix. The article describes

5

the design and the working pressing process of the feed that contains ground feed grain fractions in the mentioned gear pellet-press.

Results and discussions: the article proposes a scientific hypothesis about the dependence of the pressure in the channel of the pellet-press on the shape of the longitudinal section of the channel, in particular, the shape in the form of a cone is considered. Under certain assumptions about the properties of a continuous medium consisting of deformable particles, an analytical relationship is obtained between the inlet pressure and outlet pressureof the forming (pressing) channel, which is necessary to ensure the granules are pressed, and the geometric dimensions of the channels. Conclusion: the hypothesis allows determining the geometric parameters of the matrix of the gear pellet-press depending on the pressure values necessary for the formation of granules from the feed mixture. A description of the compression process in the forming (pressing) channel is considered taking into account volumetric compression of the material and volumetric deformation of the particles of which it consists; longitudinal, transverse and residual stresses in granules are considered.

Key words: gear pellet-press, pressmatrix, forming(pressing) channel, pressure, density, feed mixture, granule, compression ratio, residual stress in the granule.

For citation: Frolov V. Y., Samurganov E. Y., Samurganov G. E. Analytical aspects of technological process of extrusion in a gear pelet-press // Bulletin NGIEI. 2019. 2019. № 12 (103). P. 5-13.

Введение

Предприятия животноводства малых форм хозяйствования недостаточно обеспечены техникой, которая позволила бы приготовить корма с высокими качественными показателями, в виде и количестве без нарушения рациональных режимов кормления, содержания и разведения животных. Большая доля техники, используемой в хозяйствах, выпускается странами Европы и Азии и составляет более 90 % [1, с. 144]. В России заводы по выпуску технологического оборудования для животноводческих ферм закрыты или только начинают производство высокопроизводительного оборудования в основном для крупных хозяйств, в то время как мелкие хозяйства нуждаются в технических средствах малой производительности [2, с. 37].

В связи с этим, предлагается конструктивно-технологическая схема пресс-гранулятора (рис. 1), которая включает в себя опору 2, обкатывающие головки 6, находящиеся в зацеплении с матрицей 7, имеющей центральное отверстие, конусные каналы 8 и привод вращения, отличающийся тем, что имеет расположенные один в другом бункеры, один из которых внешний 1 - для сухого материала и расположен на опоре цилиндрической формы, другой внутренний 3 - для жидкого связывающего компонента и выполнен в виде усеченного конуса с калиброванными отверстиями 4 в нижней части, в верхней части, с внешней стороны бункера, на разных уровнях расположены перемешивающие лопасти 5, при этом нижняя часть внутреннего бункера вставлена в центральное отверстие матрицы, а ее поверхность выполнена в виде усеченного конуса с радиально расположенными зубьями с конусными каналами прессования, центральная ось которых установлена перпендикулярно рабочим поверхностям обкатывающих

головок, установленных неподвижно и выполненных в виде шестерен, причем матрица и внутренний бункер сообщены с приводом и установлены с возможностью вращения в одном направлении; на нижней стороне матрицы расположен чистик 9 под углом 450 для срезания выходящего материала. Вал привода расположен в нижней части опоры и проходит через центральное отверстие матрицы, в котором установлена нижняя часть бункера.

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема пресс-гранулятора: 1 - внешний бункер; 2 - опора; 3 - внутренний бункер; 4 - калиброванные отверстия; 5 - перемешивающие лопасти; 6 - обкатывающие головки; 7 - матрица; 8 - конусные каналы; 9 - чистик Fig. 1. Technological design scheme of the gear pellet-press: 1 - external hopper; 2 - bearing; 3 - internal hopper; 4 - gaged orifices; 5 - stirring blades; 6 - rolling gears; 7 - matrix; 8 - conic channels; 9 - scraping knife

Материалы и методы

Описание работы пресс-гранулятора: кормовая смесь из предварительно измельченных зерновых компонентов подается во внешний бункер за счет силы тяжести. Сухой материал смешивается перемешивающими лопастями, поступая на матрицу гравитационным способом. Через горловину внутреннего бункера подается связывающий компонент, проходящий через калиброванные отверстия в нижней части внутреннего бункера, смешиваясь с сухой кормовой смесью непосредственно перед попаданием в зону сжатия, образуемая масса продавливается подвижными шестернями, рабочая поверхность которых расположена под углом 900 к центральной оси конусного канала. Подготовленная смесь через входные отверстия попадает в конусные каналы матрицы. В каналах происходит баротермический процесс сжатия смеси, связывающий компонент осуществляет адгезионное воздействие на кормосмесь, в результате спрессованный, уплотненный в канале материал преобразуется в гранулы и на выходе срезается чистиком, расположенным под углом 450 к нижней части матрицы, в результате чего получаются гранулы (пелле-ты).

Кормовую смесь можно рассматривать как совокупность элементов малого объема, линейные размеры которых изменяются от 0,01 мм до 2-3 мм. Размеры элементов должны быть выбраны настолько малыми, чтобы обеспечивать равномерное распределение напряжений во всех направлениях внутри объема, заполненного кормовой смесью [3, с. 70].

При таком подходе кормовую смесь можно рассматривать как сплошную среду, континуум, к которому применимы элементы механики сплошной среды и элементы механики жидкостей. В пределах выбранного элемента состояние напряжения меняется, как правило, в пространстве и во времени. Механика явлений, происходящих в кормовой смеси, связана с процессами уплотнения, деформации, разрушения и налипания элементов, образующих смесь. Эти механические свойства смеси определяются соответствующими измерениями таких величин, как плотность (объемная и насыпная), упругость, механическое напряжение, коэффициент сжатия и др. [4, с. 74].

Предположим, в определенный момент все частицы смеси имеют одинаковые векторы скорости, если векторы не меняются во времени, имеет место стационарный процесс или поток (аналогия с ламинарным течением жидкости). Скорость частицы кормовой смеси, попавшей в рабочую зону сжатия, может обозначаться вектором скорости, исхо-

дящим от данной частицы в направлении движения, длина которого пропорциональна абсолютной величине скорости частицы [5, с. 99].

Движение кормовой смеси в бункере для смешивания и в пространстве между матрицей и шестернями является турбулентным, а в канале прессования движение можно считать и стационарным, и ламинарным потоком.

Поток смеси в определенный момент времени можно представить линиями потока - кривыми, для которых касательные в каждой точке совпадают с векторами скорости в этой точке в данный момент времени. При стационарном потоке линии тока не изменяются во времени. В этом случае пути перемещения частиц (пути потока) совпадают с линиями потока. При нестационарном потоке картина расположения линий потока относится лишь к единичному моменту, и простой зависимости между линиями потока и путями потока нет [6, с.72].

Каждый элемент объема при описании процесса в данный момент времени можно количественно оценить деформацией. Одновременно можно определить распределение уплотнений и направлений главных деформаций. Сравнивая подобную мгновенную картину с картиной, наблюдавшейся ранее, можно определить степень уплотнения и деформации [7, с. 5-7].

Для изучения процесса движения смеси, изменения скорости и других параметров во времени возможны два подхода.

Исходя из теоремы Лагранжа, в сплошной среде выделяется некоторый бесконечно малый объемный элемент, и наблюдая за ним, изучают изменения во времени его кинематических характеристик. При таком подходе изменения, происходящие с ним, рассматриваются как функции времени и, таким образом, прослеживается весь путь движения выделенного элемента. Это путь перемещения элемента можно восстановить по полю скоростей, то есть по картине распределения скоростей.

Л. Эйлер предлагает вместо изучения путей перемещения отдельных частиц рассматривать изменение процессов, происходящих в фиксированной точке сплошной среды в выбранной системе координат. Тогда сплошная среда в рассматриваемой точке постоянно заменяется другой средой, но сравниваются значения исследуемой величины, например, скорости движения. Примером также может быть изучение колебаний напряжения во времени на входе в канал прессования и других характерных точках канала [8, с. 17-18, 21].

Процесс должен удовлетворять трем основным условиям: уравнениям, описывающим механи-

ческие свойства, дифференциальным уравнениям равновесия и граничным условиям.

Предположим, известны такие свойства рассматриваемой сплошной среды, как уплотняемость, коэффициент сжатия, деформируемость, сопротивление сжатию, трение между смесью и каналом, а также налипание смеси на поверхность материала. Эти механические свойства для объемного элемента представлены в виде уравнений зависимости напряжения от деформации [9, с. 155-157].

Предполагается, что процессы определяются совокупностью объемных элементов и что напряжение на гранях объемного элемента распределяется равномерно, однако в действительности наблюдаются небольшие различия напряжений в разных точках элемента, которые являются существенным фактором [10, с. 98].

Обычно, на процесс налагаются некоторые внешние условия, которым он должен удовлетворять в любой момент, к примеру, давление на выходе из канала прессования.

Большинство видов кормовых смесей представляют собой дисперсные системы, состоящие из двух или более компонентов. Все эти дисперсные смеси можно моделировать в виде сыпучего тела, ньютоновских и неньютоновских жидкостей, а также рядом специальных моделей [11, с. 26].

Процессы обработки кормовых смесей являются часто не только механическими или гидродинамическими, но и тепловыми, которые сопровождаются сложными физико-химическими или микробиологическими явлениями. Главная задача приготовления кормов заключается в управлении механическими процессами образования, деформации и разрушения дисперсных систем различного типа и получении на этой основе кормовых материалов с заданными технологическими и питательными свойствами [12, с. 135].

Физическими свойствами кормовых смесей являются влажность, гранулометрический состав (размеры частиц и их соотношение), объемная масса, плотность, пористость, водопоглощаемость, во-

доотдача, гигроскопичность, теплоемкость, теплопроводность и т. д.

Среди перечисленных важнейшее значение имеет свойство влажности корма, существенно влияющей на другие свойства. Многие технологические процессы протекают только при определенной влажности: измельчение зерна ударом, гранулирование и брикетирование и т. д. [13, ^ 202].

Механические свойства кормов описываются коэффициентами внешнего и внутреннего трения, бокового распора, углом естественного откоса, характеристиками сопротивления сжатию.

Наиболее существенными свойствами кормовых смесей для того или иного технологического процесса являются те, которые определяют их реакцию на внешние механические воздействия. Такие свойства называют технологическими, они могут быть из ряда физических или механических. Например, для процессов прессовании кормов - деформационные свойства, при измельчении фуражного зерна - его прочностные свойства [14, с. 27].

Физические, механические и технологические свойства любого корма взаимосвязаны. Зачастую это детерминированная связь, в других случаях -более слабая, коррелированная.

Кормовая смесь по составу компонентов, размерам и плотности частиц, полученных при измельчении и перемешивании, может быть самой разнообразной. При аналитическом обосновании технологического процесса сжатия примем следующие допущения:

- считаем измельченную кормосмесь однородной по плотности и гранулометрическому составу;

- размеры частиц значительно меньше радиусов отверстий каналов прессования;

- увлажнение смеси ведет к повышению гра-нулообразования и уменьшению коэффициента трения о конусообразную поверхность канала прессования [15, с. 55-57].

Рассмотрим движение выделенного объема кормовой смеси в виде усеченного конуса высотой через канал прессования.

Рис. 2. Элемент кормосмеси в прессующем канале в виде усеченного конуса Fig. 2. The particle of a feed mixture in the pressing (forming) channel in the shape of a truncated cone

8

Ввиду осевой симметрии канала перейдем к цилиндрической системе координат (р,фд), где ось «х» - ось симметрии канала, тогда элемент площади боковой поверхности «ds = p'dqvdx», здесь р - полярный радиус, ф - полярный угол, x - координата точки по оси «Х». Решающим фактором, оказывающим действие на смесь в канале, является давление Pсо стороны стенок канала. Это давление порождается нормальной реакцией «dN» на элементарную площадку «dS» боковой поверхности (рис. 2) выделенного конуса [16, с. 505-506]:

(1)

где N - нормальная реакция стенки канала, Н; S -

площадь, м2; P - давление, Па,

или

dN = Р ■ dS = Р ■ р ■ dtp ■ dx. (2)

Очевидно нормальная реакция стенки канала на боковую поверхность конуса будет найдена интегрированием по всей боковой поверхности конуса [17, с. 39-41]:

В результате преобразований получено общее выражение для нормальной реакции:

(4)

Дальнейшие вычисления обусловлены от вида зависимости полярного радиуса и давления от координаты «х».

Полярный радиус для выделенного конуса является функцией координаты «х»:

к = 1яа = (6)

= (7)

= _ (8)

где R - радиус канала на входе, м; г - радиус канала на выходе, м; k - коэффициент; L - длина канала, м.

Рис. 3. Линейное распределение давления Fig. 3. Linear pressure distribution

Предположим, что зависимость давления на боковую поверхность выделенного конуса «Р» от координаты «х» - линейная [18, с. 64]:

Р(х) = Ро + к-х, (9)

где P0 - давление кормовой смеси на входе в канал; k - коэффициент пропорциональности, Па м; x -текущая координата точки боковой поверхности, м; Pв - давление на выходе канала, необходимое для гранулирования, Па.

Подставляя выражения (5) и (6) в выражение (3), и, интегрируя, получим выражение для нормальной реакции:

ь

N = Р ■ р-йх =

0

ь

= (Р + к ■ х) ■ (г + а ■ (Ь - х)) ■ йх =

= 2xj (P ■ r + к ■ r ■ x + P ■ a ■ (L - x) =

0

+ к ■ a ■ (L - x) ■ x) ■ dx =

L L2

= 2ж(Р ■ r ■ L + к ■ r ■ — + P ■ a ■ L2 - p ■ a ■—) +

L3 L3

+ к ■ a---к ■ a —

2 3

или после упрощений

к ■ r + P ■ a

N = 2ж(p ■ r ■ L + -

L2

■ L ■ +к ■ a —). (10) 2 6

Получено выражение для давления на выходе из прессующего канала.

Возможно определение напряженного состояния любого элемента кормовой смеси. Первый этап заключается в определении состояния деформации объемного элемента. Затем делают определенные допущения относительно механического поведения смеси (например, предполагают, что смесь в канале ведет себя как упругий материал) и определяют напряжение по состоянию деформации. Это позволяет установить направления и величины главных напряжений.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Прессуемая кормовая смесь при проходе через канал подвергается следующим видам деформации:

- продольное сжатие;

- поперечное сжатие;

- кручение;

- изгиб [19, с. 89].

Сделаем упрощающее предположение о том, что отсутствуют деформации кручения и изгиба, что соответствует ламинарному «течению», считая смесь однородной, и характер взаимодействия со-

стенкой канала в каждой точке поперечного сечения канала одинаков.

Выделим элементарный объем кормовой смеси в канале прессования в форме цилиндра, который в результате прессования изменился в размерах от радиуса основания «Я» и высоты «Н», до радиуса основания «г» и высоты «Ь». В результате прохода этого цилиндра через канал он претерпевает деформации объемного сжатия. Коэффициент объемного сжатия:

где У0 = тгН.2 Н - первоначальный объем цилиндра до сжатия на входе в канал; V — тсг2Ь - объем цилиндра после сжатия на выходе из канала.

Таким образом коэффициент сжатия определится выражением:

Из анализа формулы следует, что коэффициент объемного сжатия при уменьшении радиуса канала в «к» раз увеличивается в «к2» раз и численно всегда больше 1.

Так как масса выделенного цилиндра смеси не изменяется в процессе сжатия, то зависимость между плотностями до и после сжатия запишется в виде уравнения:

Отсюда плотность гранул после сжатия смеси: Р = про. (14)

б)

Рис. 4. Напряжения выделенного цилиндра в смеси:

а) продольное сжатие; б) поперечное сжатие Fig. 4. Stresses of the selected cylinder in the mixture: a) longitudinal compression; b) transverse compression

Продольное сжатие характеризуется нормальным напряжением:

Р =

F

пр

Па,

(15)

где Fnp - продольная сила, Н; S - площадь основа-

2

ния, м ;

F

Р =

Поперечное сжатие

пр

kR 2

т = ■

F„,

S

(16)

(17)

где Fnon - поперечная сила, Н; S - площадь боковой поверхности, м2;

т = ■

F

2жгИ

(18)

Результат совместного одновременного действия продольной силы сжатия и поперечной силы нормальной реакции стенки канала проявляется в образовании гранул на выходе из канала [20, с. 200-201].

Давление на выходе из канала прессования находим делением нормальной реакции к площади боковой поверхности усеченного конуса:

=

N

с

2(P0 • r • L +

k • r + P • a 2

(R + r)J(R - r)2 + L

• L2 + k • a—)

(19)

Результаты и обсуждение

В результате теоретического обоснования процесса прессования получено выражение (19), которое позволяет определить такой конструктивный параметр, как необходимую длину «Ь» прессующего канала при известных входном и выходном радиусах и давлении кормовой смеси, необходимом для образования гранул.

Давление на выходе из канала прессования связано с геометрическими размерами пресс-гранулятора выражением (19):

2(P • r • L + -

= ■

k • r + P • a 2

L + k • aL) 6

(Я + г)у1(Я - г)2 +}2 '

Заключение При проведении расчетов геометрических параметров пресс-гранулятора нужно учитывать свойства прессуемого материала, в частности давление, обеспечивающее получение гранул.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Астахов А. С., Искандария Н. И. Механизация раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота. М. : ЦНИИТЭМ, 1971. 170 с.

2. Передня В. И. Механизация приготовления кормосмесей. Мн. : Изд-воУроджай, 1982. 130 с.

3. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. : Изд-во Наука, 1976. 280 с.

4. Протодьянова М. М., Гедер Р. И. Методика рационального планирования экспериментов. М. : Изд-во Наука, 1970. 259 с.

5. Мельников С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л. : Изд-во Колос, 1978. 560 с.

6. Мельников С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / Под ред. С. В. Мельникова, В. Р. Алешкина, П. М. Рощина. 2-е изд., перераб, и доп. Л. : Изд-во Колос. Ленингр. отд-ние, 1972, 200 с.

7. Механизация процессов в животноводстве и кормопроизводстве. Межвуз. сб. науч. тр. 1985. 80 с.

8. Краснов И. Н., Ладыгин Е. А., Щербина В. И., Щербина А. В., Матвейкина Ж. В. Гранулирование кормов шестеренными прессами : монография. Зерноград : Азово-Черноморский инженерный институт ФГОУ ВО Донской ГАУ, 2016. 234 с.

9. Азаров Б. М. Технологическое оборудование пищевых производств. М. : Изд-во Агропромиздат, 1988.

463 с.

10. Норден А. Н. Теория поверхностей. М. : Изд-во ФИЗМАТЛИТ, 1956. 260 с.

11. Алешкин В. Р., Рощин Н. М. Механизация животноводства. М. : Изд-во Агропромиздат, 1985. 346 с.

12. Алябьев Е. В. Приготовление, хранение и раздача кормов на животноводческих фермах. М. : Изд-во Колос, 1977. 383 с.

13.Сыроватка В. И., Демин, А. В. Джалилов А. Х. Механизация приготовления кормов. М. : Изд-во Агропромиздат, 1985.368 с.

14. Обухан Г. М., Зайцев П. В. Подача прессованного корма мобильным раздатчиком. Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва. 1976, № 7. 160 с.

15. Хозяев И. А. Проектирование технологического оборудования пищевых производств. СПб. : Изд-во Лань, 1-е изд., 2011. 272 с.

16. Проектирование, конструирование и расчет пищевых технологий / Под ред. В. А. Панфиловой, 1-е изд. СПб. : Изд-во Лань, 2013. 912 с.

17. Кутлембетов А. А., Милев А. Д. Машины для раздачи прессованных грубых кормов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1988. № 6. С. 39-41.

18. Новиков Б. В. Методика расчета пресс-экструдера с «греющими» шайбами // Научн. труды СИМСХ. Саратов: 1983, 178 с.

19. Машины и оборудование для цехов и предприятий малой мощности по переработке с.-х. сырья. М. : Изд-во Информагротех, 1992. 256 с.

20. Федоренко И. Я., Садов В. В. Ресурсосберегающие технологии и оборудование в животноводстве. СПб. : Изд-во Лань. 1-е изд. 2012. 304 с.

Дата поступления статьи в редакцию 10.09.2019, принята к публикации 11.10.2019.

Информация об авторах: Владимир Юрьевич Фролов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Механизация животноводства и БЖД»

Адрес: Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, 350044, г. Краснодар, Россия, ул. Калинина, 13 E-mail: frolov_v65@mail.ru Spin-код: 5236-4331

Самурганов Евгений Ерманекосович, доцент, кандидат технических наук

Адрес: Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, 350044, г. Краснодар, Россия, ул. Калинина, 13 E-mail: samurganov@mail.ru Spin-код: 8386-5713

Самурганов Гавриил Евгеньевич, магистрант кафедры «Механизация животноводства и БЖД»

Адрес: Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, 350044, г. Краснодар,

Россия, ул. Калинина, 13

E-mail: samurganoff.gavriiL@yandex.ru

Spin-код: 6921-2520

Заявленный вклад авторов: Фролов Владимир Юрьевич: общее руководство проектом, научное руководство.

Самурганов Евгений Ерманекосович: совместное осуществление анализа научной литературы по проблеме исследования.

Самурганов Гавриил Евгеньевич: сбор и обработка материалов, верстка и форматирование работы, проведение анализа и подготовка первоначальных выводов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Astakhov A. S. Mekhanizatsya razdachi kormov na fermakh krupnogo rogatogo skota [Mechanization of feed distribution on cattle farms], Moscow: TSNIITEM, 1971. 170 p.

2. Perednya V. I. Mekhanizatsya prigotovlenya kormosmesej [Mechanization of feed mix preparation], Minsk: Publ. Urodzhay, 1982. 130 p.

3. Adler Yu. P., Markova E. V., GranovskyYu. V. Planirovanie eksperimenta pri poiske optimal'nykh usloviy [Experiment planning with optimal terms], Moscow.: Publ. Nauka, 1976. 280 p.

4. Protodyanova M. M., Geder R. I. Metodika ratsional'nogo planirovaniya eksperimentov [Methodics of rational planning of experiments], Moscow: Publ. Nauka, 1970. 259 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Melnikov S. V. Mekhanizatsya i avtomatisatsya zhivotnovodcheskikh ferm [Mechanization and automatization of livestock farms], Leningrad: Publ. Kolos, 1978. 560 p.

6. Melnikov S. V., Aleshkin V. R., Roshchin P. M. Planirovanie eksperimenta v issledovaniyakh sel'skokhozyaystvennykh processov [Experiment planning in agricultural process research], 2nd ed., Revised and ext. Leningrad: Publ. Kolos. Leningra. Dept., 1972. 200 p.

7. Mekhanizatsya protsessov v zhivotnovodstve i kormoproizvodstve [Mechanization of livestock feed-preparation processes], Mezhvuz. Sat scientific tr., [Interuniv. collect. of scient. papers], 1985. Vol. 3. 180 p.

8. Krasnov I. N., Ladygin E. A., Shcherbina V. I., Shcherbina A. V., Matveykina J. V. Granulirovanie kormov shesterennym pressom [Geared press feed granulation], monografiya, Zernograd: Azov-Black Sea Engineering Institute of the Federal State Educational Institution of Higher Education Don Don GAU, 2016. 234 p.

9. Azarov B. M. Technologicheskoe oborudovanie pishevykh proizvodstv [Technological equipment for feed production], Moscow: Publ.Agropromizdat, 1988. 463 p.

10. Norden A. N. Teorya poverkhnostei [Theory of surfaces], Moscow: Publ. FIZMATLIT, 1956. 260 p.

11. Aleshkin V. R., Roshchin N. M. Mekhanizatsya zhivotnovodstva [Mechanization of animal husbandry], In Melnikova S. V. (ed.), Moscow: Publ. Agropromizdat, 1985. 346 p.

12. Alyabyev E. V. Prigotovlenie, khranenie i razdacha kormov na zhivotnovodcheskikh fermakh [Preparation, storage and distribution of the feed on livestock farms], Moscow: Publ.Kolos, 1977. 383 p.

13. Cheesemaker V. I., Demin, A. V. Jalilov A. Kh. Mekhanizatsya prigotovlenya kormov [Mechanization of feed preparation], Moscow: Agropromizdat, 1985.368 p.

14. Obukhan G. M., Zaitsev P. V. Podacha pressovannogo korma mobil'nym razdatchikom [Pressed feed supply by mobile dispenser], Mekhanizatsiya i electrifikaciya socialnogosel'skogo khozyaystva [Mechanization and electrification of the social agriculture], 1976, Vol. 2, No. 7, pp. 159-165.

15. Khozyaev I. A. Proektirovanie tekhnologicheskogo oborudovaniya pishevykh proizvodstv [Engineering of technological equipment for feed production], Saint-Petersburg: Publ. «Lan'», 1st ed., 2011. 272 p.

16. Proektirovanie, konstruirovanie i raschet pishevykh tekhnologiy [Engineering, designing and calculation of the feed technologies], In Panfilova V. A. (ed.), 1st ed., Saint-Petersburg: Publ. «Lan'», 2013. 912 p.

17. Kutlembetov A. A., Milev A. D. Mashiny dlya razdachi pressovannykh grubykh kormov [Machines for pressed roughage distribution], Traktory i sel'skokhozyaystvennye mashiny [Tractors and agricultural machines], 1988, Vol. 1, No. 6, pp. 39-44.

18. Novikov B. V. Metodika rascheta press-ekstrudera s «greiushimi» shaibami [Method for calculating a press extruder with «heating» washers], Nauchnye trudy SIMSKH [Scientificpapers of IMAG], Saratov: 1983. 178 p.

19. Mashinyi oborudovanie dlya cekhov i predpriyatiy maloy moshnosti po pererabotke s.-kh. syr'ya [Machines and equipment for small shops and farms processing of agricultural material], Moscow: Publ.Informgrotech, 1992. 256 p.

20. Fedorenkol. Ya., Sadov V. V. Resursosberegayushie tekhnologii i oborudovanie v zhivotnovodstve [Resource-saving technologies and equipment in the livestock]. Saint-Petersburg: Publ. «Lan'», 1st ed. 2012. 304 p.

Submitted 10.09.2019; revised 11.10.2019.

About authors:

Vladimir Yu. Frolov, Dr. Sci. (Engineering), Professor, the head of the chair «Mechanization of Livestock Production and Life Safety»

Address: Kuban state agrarian University named after I. T. Trubilin, 350044, Russia, Krasnodar, Kalinina Str., 13 E-mail: frolov_v65@mail.ru Spin-Kog: 5236-4331

Evgeniy E. Samurganov, Ph. D. (Engineering), associate professor

Address: Kuban state agrarian University named after I. T. Trubilin, 350044, Russia, Krasnodar, Kalinina Str, 13 E-mail: samurganov@mail.ru Spin-Kog: 8386-5713

Gavriil E. Samurganov, the post-graduate student of the chair of «Mechanization of Livestock Production and Life Safety» Address: Kuban state agrarian University named after I. T. Trubilin, 350044, Russia, Krasnodar (Russia), Kalinina Str, 13 Spin-Kog: 6921-2520

Contribution of the authors: Vladimir Yu. Frolov: managed the research project, research supervision Evgeniy E. Samurganov: carried out the analysis of scientific literature in a given field

Gavriil E. Samurganov: collection and processing of materials, made the layout and the formatting of the article, analysis and preparation of the initial ideas.

All authors have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.