CC BY
15
АНАЛИЗ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗЕРНА
Данилов Д.Ю.1, Рындин А.Ю.2 ©
1Кандидат технических наук, доцент; 2аспирант, старший преподаватель.
Кафедра «Технические и биологические системы» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (г. Княгинино)
Аннотация
В данной статье проведен анализ исследований измельчения зерна различными авторами. Приведены описания испытаний работ дробилок Алешкиным, Горячкиным, Мельниковым. На основе многочисленных испытаний авторы отметилили, что при оценке работы дробилки необходимо принимать во внимание оптимальное соотношение трёх показателей: затрат энергии на дробление, производительности дробилки и степени измельчения и нельзя ограничиваться указанием лишь одного или двух.
Ключевые слова: зерно, молотковая дробилка, испытания, камера дробления, рабочий процесс, разрушения материала, молоток.
Keywords: grain, hammer crusher, test, the crushing chamber, workflow, material failure, hammer.
Исследованиями по измельчению зерна в молотковых дробилках занимались следующие ученые: В.П. Горячкин [3], И.В. Макаров [6], С.Д. Хусида [13], Я. Н. Куприца [5], С.В. Мельников [7], В.И. Сыроватка [8], В.Р. Алёшкин [1].
И.В. Макаров описывает четыре случая действия удара зерна: удар влёт, удар о неподвижную массу машины, удар по неподвижной массе корма и удар при столкновении частиц корма [6].
На основе многочисленных испытаний С.В. Мельников отметил, что при оценке работы дробилки необходимо принимать во внимание оптимальное соотношение трёх показателей: затрат энергии на дробление, производительности дробилки и степени измельчения и нельзя ограничиваться указанием лишь одного или двух.
Он опытно установил, что зерно, попадая в камеру дробления, почти всё подвергается действию первичных ударов молотков и отбрасывается в сторону передней деки. После первого удара молотка зерно не разрушается. Для полного измельчения зерна требуется нанести 30-50ударов. Характерной особенностью рабочего процесса молотковых дробилок закрытого типа являются: многократное ударно-истирающее воздействие рабочих органов на материал, наличие мощного воздушного потока, наличие циркулирующего воздушно-продуктового слоя и ограниченная пропускная способность решета [7].
Исследованием динамического разрушения материала также занимался академик В.И. Сыроватка [8]. С помощью скоростной киносъёмки показал, что при оптимальной загрузке машины измельчаемый материал в дробильной камере перемещается рыхлым слоем толщиной 15-35 мм в направлении движения молотков. Скорость слоя в зоне деки составляет 20-25%, а в зоне решета - 45-48% от скорости молотков. Это нежелательно, т.к. снижается эффект удара молотков по частицам, затрачивается энергия на перемещение слоя и в результате трения образуется много мучной пыли. Зерно, поступающее в дробильную камеру, даже при незначительной загрузке почти не попадает под удары молотков в зоне загрузочного отверстия, а отбрасывается к стенке передней деки движущимся слоем материала и воздушным потоком, создаваемым ротором. Молотки, перемещаясь в слое измельчаемого материала, ударяют частицы своей рабочей поверхностью. Часть из них отражается, а часть под действием возникающих сил перемещается по рабочей поверхности молотков и одновременно в дробильной камере. Крупные частицы перемещаются быстрее
© Данилов Д.Ю., Рындин А.Ю., 2016 г.
мелких. Это приводит к расслоению частиц в слое измельчаемого материала по размерам. При установке на дробилке ДКУ-М новые рабочие органы позволили снизить удельный расход энергии на измельчение на 35% и повысить производительность дробилки с 605 до 950 кг/ч.
Рабочий процесс молотковой дробилки В.Р. Алёшкин представил как марковский процесс "размножения и гибели" совокупности частиц. Ротор и отражающие неподвижные рабочие органы (дека, решето) "создают" новые частицы, которые с течением времени "поглощаются" решетом. Автором получены уравнения кинетики измельчения материала в молотковой дробилке, подтверждаемые результатами экспериментальных исследований [1].
В своих исследованиях В.Р. Алёшкин наряду с традиционными методами исследований использовал новые для того времени методы математического планирования эксперимента.
В. Р. Алёшкин отметил, что при проектировании новых кормодробилок следует в первую очередь выбрать оптимальную окружную скорость молотков, исходя из технических, экономических соображений и вида измельчаемого корма. Соотношение остальных параметров необходимо подобрать как оптимальное при выбранной окружной скорости [1].
Совершенствование рабочего процесса дробилок закрытого типа идёт по пути повышения эффективности воздействия молотков на измельчаемый материал и ускорение отвода готового продукта из дробильной камеры.
Составные молотки, состоящие из держателя и рабочих элементов, шарнирно закрепленных на держателе и имеющих по сравнению с ним значительно меньшую массу, предлагает А. А. Сундеев[8]. Он отмечает, что при столкновении держателя с частицами измельчаемого материала рабочие элементы будут выдвигаться вперёд и тем самым способствовать нанесению прямого удара по измельчаемым частицам.
И.В. Пирков и др. предлагают для повышения эффективности дробления молоток, средняя часть которого выполнена в форме прямоугольника, а концы имеют форму трапеции, обращённой меньшим основанием к оси подвеса молотка, в сочетании с особым расположением выходного отверстия загрузочной горловины. Геометрические параметры молотков и расположение загрузочной горловины определяются по предложенным авторами соотношениям.
И.И. Ревенко, В.И. Кравчук и Г. А. Лобановский предлагают молотковую дробилку початков кукурузы, в которой с целью снижения энергоёмкости и повышения производительности применена дека, состоящая из несущих элементов с пазами и пластин, установленных под углом 70 - 80° относительно касательных к деке и размещённых торцом против направления вращения ротора.
А. В. Тимановский [9] отметил, что молотки дробилок увеличенной до 8...12 мм толщины обеспечивают минимальные энергозатраты и более высокую долговечность.
Целью наших исследований является совершенствование конструктивных и технологических параметров молотковой дробилки зерна закрытого типа для обеспечения возможности измельчения зерна при минимальных энергозатратах с качеством, соответствующим зоотехническим требованиям для всех видов сельскохозяйственных животных.
Литература
1. В. Р. Алёшкин - Вероятностно-статистическое исследование рабочего процесса и факторов, влияющих на эффективность работы молотковых кормодробилок: Автореф. дис... канд. техн. наук. - Ленинград - Пушкин, - 1968. - 25 с.
2. А. И. Бойко., Н. И. Денисенко - Исследование долговечности упрочнённых молотков кормодробилок // Исследование и конструирование машин и оборудования для животноводства. - 1987. - Т.12. - С. 71-75.
3. В. П. Горячкин - Собрание сочинений: В 3 т.-2-е изд. - М.: Колос, 1968.- Т. 3.- 384 с.
4. Н. И. Денисенко, А. С. Мудрук, А. П. Потамошнев - Пути повышения износостойкости рабочих органов кормоизмельчающих машин // Стандартизация и пути повышения качества
машиностроительной продукции для агропромышленного комплекса: Сб. тезисов Всесоюзной научно-технической конференции. - М., 1988. - С. 7...8.
5. Технология мукомольного производства / Под ред. Я.Н. Куприца. - М.: Государственное издательство технической и экономической литературы по вопросам заготовок, 1951. - С. 212.222.
6. И. В. Макаров Теория молотковой кормодробилки // Записки центральной научно-исследовательской лаборатории кормовой и комбикормовой промышленности и Детскосельской зоотехнической лаборатории. - 1936. - вып.12.
7. С. В. Мельников - Механизация и автоматизация животновод- ческих ферм. - Л.: Колос, 1978. -560 с.
8. В. И. Сыроватка - Работа молотковых дробилок // Работы молодых учёных. Механизация и электрификация сельского хозяйства: Материалы конф. февраль 1966 г. - М.: Колос, 1968. - Вып. 1. - С.202...211
9. А. В. Тимановский - Методы повышения долговечности молотков кормодробилок // Исследование и конструирование машин и оборудования для животноводства. - 1987. - Т.12. -С. 63.70.
10. С. Д. Хусид - Измельчение зерна. - М.: Хлебоиздат, 1958.-248 с.
