CC BY
10
the traction resistance and the required power of the tractor engine for carrying out the technological operation of continuous cultivation. It was found that increasing the number of rows in the longitudinal direction reduces the working width of the grip and the required power of the tractor engine.
Key words: cultivator paw, overlap, traction resistance, grip width, cultivator paw width, net technical performance, traction power.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-198-202
-♦-
УДК 631.363.2
Исследование процесса измельчения жмыха подсолнечного
И.Е. Припоров, канд. техн. наук ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Одной из энергоёмких операций в приготовлении концентрированных кормов является измельчение, которое должно отвечать требованиям ГОСТа и зоотехническим рекомендациям по степени измельчения и фракционному составу, а также по содержанию пылевидной фракции. Отклонение от этих технологических требований приводит к снижению эффективности применения дорогих кормов до 30 %. Аналитический обзор и анализ литературных источников посвящены вопросам переработки и повышения эффективности применения комбикормов в животноводстве. Цель исследования - определение влияния конструктивных параметров измельчителя концентрированных кормов, к которым относится, например, жмых подсолнечный, на его энерготехнологические характеристики. Марки измельчителей жмыха подсолнечного формировались по конструктивным особенностям (тип рабочих органов) и отличительным характеристикам, которые влияют на технологический процесс. В статье проанализирован общий недостаток большинства измельчителей жмыха подсолнечного, который заключается в его двойном измельчении. Аналитический обзор измельчителей жмыха подсолнечного показывает, что его обработка происходит в две ступени рабочими органами, а именно: грубое измельчение осуществляется ножами, тонкое измельчение - молотками. Производительность измельчителей изменяется в широком диапазоне от 0,2 до 8 т/ч, наибольшая наблюдается у ИЖХ-1000, а наименьшая - у ДМ-7,5. При этом удельная энергоёмкость ИЖХ-1000 составляет 0,94 кВт-ч/т, с наименьшей производительностью повышается удельная энергоёмкость и составляет 37,5 кВт-ч/т. Мощность двигателя измельчителя жмыха подсолнечного зависит от частоты вращения или угловой скорости ротора, которые составляют 92,56 и 92,54 % соответственно, а также были получены параметрические уравнения данных зависимостей.
Ключевые слова: концентрированные корма, измельчитель жмыха подсолнечного, корреляционно-регрессионный анализ, производительность, удельная энергоёмкость, угловая скорость вращения ротора.
Измельчение является одним из наиболее энергоёмких процессов при производстве комбикормов. Для измельчения зернового сырья применяют молотковые дробилки, которые при тонком измельчении дают до 30 % пылевидной фракции, а при грубом - до 20 % неизмельчён-ной фракции. Повторное измельчение приводит к дополнительным потерям энергии, которые составляют от 10 до 15 кВт-ч/т. Измельчение увеличивает площадь поверхности зёрен и приводит к улучшению взаимодействия корма с пищеварительными ферментами, к снижению энергоёмкости и повышению качества смешивания компонентов. Однако тонкое измельчение увеличивает энергетические затраты [1].
Концентрированные корма в рационах крупного рогатого скота составляют 25 - 60 % по питательности. В структуре себестоимости продукции животноводства концентрированные корма составляют 60 - 70 % затрат. Эффективность их применения зависит от качества приготовления. Основными операциями в приготовлении кормов являются очистка, измельчение, дозирование и смешивание. Одной из энергоёмкой операций
является измельчение, которое должно отвечать требованиям ГОСТа и зоотехническим рекомендациям по степени измельчения и фракционному составу, а также по содержанию пылевидной фракции. Отклонение от этих технологических требований приводит к снижению эффективности применения дорогих кормов до 30 %. Аналитический обзор и анализ литературных источников посвящены вопросам переработки и повышения эффективности применения комбикормов в животноводстве. Проведённые исследования по совершенствованию измельчителей позволяют улучшить энерготехнологические характеристики процессов измельчения [2 - 6].
Способ измельчения влияет на качество конечного продукта [7], который является ведущим в процессе подготовки концентрированных кормов к скармливанию сельхозживотным. Данный процесс, по среднестатистическим данным, является энергоёмким и трудоёмким и составляет 60 % от суммарных затрат труда в заготовке и приготовлении кормов [8].
Целью исследования является определение влияния конструктивных параметров измель-
чителя концентрированных кормов, к которым относится, например, жмых подсолнечный, на его энерготехнологические характеристики.
Исходя из цели исследования были сформулированы следующие задачи:
- провести аналитический обзор измельчителей жмыха подсолнечного;
- построить гистограммы распределения марок измельчителей жмыха подсолнечного по характеристикам (производительность, мощность двигателя), а также по удельным энергозатратам;
- определить зависимости установленной мощности двигателя от конструктивных параметров ротора измельчителя жмыха подсолнечного путём применения корреляционно-регрессионного анализа.
Материал и методы исследования. Марки измельчителей жмыха подсолнечного, приведённые в таблице 1, характеризовались по конструктивным особенностям (тип рабочих органов) и отличительным особенностям, которые влияют на технологический процесс.
Результаты исследования. Недостатком большинства измельчителей является двойное измельчение материала, приводящее к дополнительным потерям энергии [9] (рис. 1).
Анализ гистограмм на рисунке 1 показывает, что производительность измельчителей изменяется в широком диапазоне - от 0,2 до 8 т/ч, наибольшая наблюдается у ИЖХ-1000, а наименьшая - у ДМ-7,5. При этом удельная энергоёмкость ИЖХ-1000 составляет 0,94 кВт-ч/т, с наименьшей производительностью повышается удельная энергоёмкость у ДМ-7,5 и составляет 37,5 кВт-ч/т. Оба измельчителя имеют одинаковую установленную мощность.
Для определения зависимости установленной мощности от конструктивных параметров ротора измельчителя жмыха подсолнечного был проведён корреляционно-регрессионный анализ, результаты которого представлены в таблице 2.
Мощность двигателя измельчителя жмыха подсолнечного зависит от частоты вращения
или угловой скорости ротора, что подтверждает квадрат корреляционного отношения в таблице 2.
Для поиска параметров зависимости мощности измельчителя (7) от угловой скорости (Х) и частоты вращения (Х) ротора использовали математическую программу Mathcad 15, в которой применяется функция «genfit»:
G: = genfit(X^,guess, F).
Для каждого вида определены параметры функции G в матричной форме: частота вращения ротора
( 7.334 ^
& =
{5.335 х 10
V у
угловая скорость вращения ротора ( 7.3356 ^
л-3
& =
5.0962 х 10"
Изменение параметров мощности двигателя измельчителя от частоты вращения и угловой скорости ротора осуществляется по степенной зависимости вида (рис. 2):
Н(х) = • е°1 х.
Кривая на рисунках 2 а и 2 б показывает, что установленная мощность двигателя резко уменьшается, когда частота вращения и угловая скорость вращения ротора составляет не более 1650 об/мин и 172,7 об/с соответственно.
Уравнения зависимости в параметрическом виде установленной мощности двигателя измельчителя жмыха подсолнечного от конструктивных параметров ротора (частота вращения и угловая скорость) имеют следующий вид: частота вращения
Р = 7,33 • е0'0053'"; (1)
угловая скорость вращения
Р = 7,34 • е°,0051'ю , (2)
где Р - установленная мощность двигателя измельчителей жмыха подсолнечного, кВт; п, ю - частота вращения и угловая скорость вращения ротора соответственно, мин-1, с-1.
1. Характеристики измельчителей жмыха подсолнечного
Марки измельчителей Производительность, т/ч Установленная мощность двигателя, кВт Удельная энергоёмкость, кВт-ч/т
ИЖХ-1000 8,0 7,5 0,94
ДМ-11 0,5 11 22
ДМ-7,5 0,2 7,5 37,5
ДМ-18,5 1,0 18,5 18,5
ДМ-22 1,5 22 14,67
ДМ-37 5,0 37 7,40
ДМ-30 4,0 30 7,5
ДР-15 0,6 5,5 9,17
ДР-25 1,0 7,5 7,5
ИЖ-5 5,0 7,5 1,5
ДР-2/22 1,8 22 12,22
Полученные уравнения (1) и (2) позволяют определять мощность двигателя измельчителя жмыха подсолнечного в гранулированном и сы-
пучем видах в зависимости от частоты вращения ротора или угловой его скорости.
В
ИЖХ-1000 ДМ-11 ДМ-7,5 ДМ-18,5 ДМ-22 ДМ-37 ДМ-30 ДР-15 ДР-25 ИЖ-5 ДР-2/22
Марка измельчителя
а
40 35 30 25 20 15 10 5 0
ЕЕ
1
1
1
а
ИЖХ-1000 ДМ-11 ДМ-7,5 ДМ-18,5 ДМ-22 ДМ-37 ДМ-30
Марка измельчителя
б
ДР-15 ДР-25 ИЖ-5 ДР-2/22
40 35 30 25 20 15 10
1
I
I
ш
1
ИЖХ-1000 ДМ-11 ДМ-7,5 ДМ-18,5 ДМ-22 ДМ-37 ДМ-30 ДР-15 ДР-25 ИЖ-5 ДР-2/22
Марка измельчителя
в
Рис. 1 - Гистограммы распределения марок измельчителей жмыха подсолнечного:
а - производительность; б - удельная энергоёмкость; в - установленная мощность двигателя
2. Корреляционно-регрессионная зависимость установленной мощности от конструктивных параметров ротора измельчителей при обработке жмыха подсолнечного
8
7
6
5
5
Параметр Значение параметра
частота вращения, об/мин угловая скорость вращения, с 1
Квадрат корреляционного отношения (%) 0,9256 (92,56) 0,9254 (92,54)
Корреляционное отношение 0,9621 0,9620
Ошибка корреляционного отношения 0,157 0,158
Расчётное значение критерия Стьюдента 6,109 6,10
Табличное значение критерия Стьюдента 3,182 3,182
Рис. 2 - График криволинейной регрессии зависимости параметров мощности двигателя измельчителей жмыха подсолнечного от частоты вращения ротора (а) и угловой скорости вращения ротора (б)
Выводы
Аналитический обзор измельчителей жмыха подсолнечного показывает, что его обработка происходит в две ступени рабочими органами, а именно: грубое измельчение осуществляется ножами, тонкое измельчение - молотками.
Производительность измельчителей изменяется в широком диапазоне - от 0,2 до 8 т/ч, наибольшая наблюдается у ИЖХ-1000, а наименьшая - у ДМ-7,5. Удельная энергоёмкость ИЖХ-1000 составляет 0,94 кВт-ч/т, с наименьшей производительностью повышается удельная энергоёмкость у ДМ-7,5 и составляет 37,5 кВт-ч/т. Оба измельчителя имеют одинаковую установленную мощность двигателя.
Мощность двигателя измельчителя жмыха подсолнечного зависит от частоты вращения или угловой скорости ротора, которые составляют 92,56 и 92,54 % соответственно.
Литература
1. Золотарев С.В. Механико-технологические основы создания ударно-центробежных измельчителей фуражного зерна: ав-
тореф. дис. ... д-ра техн. наук. 2002. 385 с. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dissercat.com/content/mekhaniko-tekhnologicheskie-osnovy-sozdaniya-udarno-tsentrobezhnykh-izmelchitelei-furazhnogo.
2. Иванов В.В. Совершенствование режимов работы дискового измельчителя кормового зерна: дис. ... канд. тех. наук. Зер-ноград: ДГАУ, 2014. 132 с.
3. Сергеев Н.С. Центробежно-роторные измельчители фуражного зерна: дис. ... д-ра техн. наук. Челябинск, 2008.
4. Золотарёв C.B. Механико-технологические основы создания ударно-центробежных измельчителей фуражного зерна: ав-тореф. дис. ... д-ра техн. наук. Барнаул, 2002. 49 с.
5. Пат. на изобретение RU 2648392 C1. Измельчитель белкового корма / Припоров И.Е. опубл. 26.03.2018. Заявка № 2017112634 от 12.04.2017.
6. Припоров И.Е. Универсальный измельчитель для приготовления белкового корма в гранулированном виде для крупного рогатого скота // Новости науки в АПК. 2018. № 2 - 1 (11). С. 108 - 110.
7. Созонтов А.В., Лопатин Л. А. Исследование и оптимизация рабочего процесса дробилки зерна ударного действия // Вестник НГИЭИ. 2018. №6 (85). С. 27-36.
8. Дружинин Р.А. Совершенствование рабочего процесса ударно-центробежного измельчителя: дис. . д-ра техн. наук. Воронеж: ВГАУ имени императора Петра I. 2014. 169 с.
9. Денисов В.А. Повышение эффективности процесса измельчения зерновых компонентов комбикормов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Москва: МИИСХП имени В.П. Горячкина, 1992. С. 3.
Припоров Игорь Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент ВАК
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»
Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13
E-mail: ya.kripW@ya.ru; mail@kubsau.ru
Studies on the process of sunflower cakes
Priporov Igor Evgenievich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina 13 Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia E-mail: ya.krip10@ya.ru; mail@kubsau.ru
One of the energy-intensive operations in the preparation of concentrated feed is grinding, which must meet the requirements of GOST and zootechnical recommendations for the degree of grinding and fractional composition, as well as the content of the dust-like fraction. Deviation from these technological requirements leads to a reduction in the efficiency of using expensive feed by up to 30 %. The analytical review and analysis of literature sources are devoted to the issues of processing and improving the efficiency of the use of compound feeds in animal husbandry. The conducted research on the improvement of shredders allows us to improve the energy-
technological characteristics of the grinding processes. Therefore, the purpose of research is to determine the influence of the design parameters of the shredder of concentrated feeds, which include, for example, sunflower cake on its energy-technological characteristics. Brands of sunflower cake shredders were formed based on design features (type of working bodies) and distinctive characteristics that affect the technological process. The article shows the General disadvantage of most shredders of sunflower cake, which consists in its double crushing. An analytical review of sunflower cake grinders shows that it is processed in two stages by working bodies, namely: coarse grinding is carried out with knives, fine grinding - with hammers. The productivity of the shredders varies in a wide range from 0.2 to 8 t/h, the highest observed LH-1000, and the lowest DM-7.5. At the same time, the specific energy intensity of the IHH-1000 is 0.94 kWh/t, with the lowest productivity, the specific energy intensity increases and is 37.5 kWh/t. The installed power of the engine is the same according to the passport. The engine power of the sunflower cake shredder depends on the rotation speed or angular speed of the rotor, which are 92.56 and 92.54 %, respectively, and parametric equations of these dependencies were obtained.
Key words: concentrated feed, sunflower meal shredder, correlation and regression analysis, productivity,
specific energy consumption, angular speed of rotation of the rotor.
-♦-
УДК 631.372:629.114.2
Повышение эффективности использования колёсного пропашного трактора при бороновании
А.Е. Слепенков, аспирант; О.А. Кузнецова, аспирантка; С.В. Щитов, д-р техн. наук, профессор; Е.Е. Кузнецов, д-р техн. наук ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ
В условиях Амурской области подготовка почвы под посев в весенний период проходит в сложных почвенных и климатических условиях. Это связано с тем, что поздние сроки уборки сои не представляют возможным подготовку полей под посев осенью, поэтому основные предпосевные полевые работы проводятся весной, иногда даже одновременно с посевом. Учитывая, что основным энергетическим средством, задействованным при почвообработке в фермерских хозяйствах, являются колёсные универсальные пропашные тракторы класса 1,4 с колёсной формулой 4К2, было разработано устройство, позволяющее расширить их функциональные возможности и увеличить тяговое усилие за счёт перераспределения сцепного веса между трактором и агрегатируемым орудием. Исследованиями доказано, что установка между звеньями агрегата устройства для перераспределения сцепного веса позволила увеличить величину производительности МТА на бороновании на 13,5 % по сравнению с серийным МТА за счёт улучшения тягово-сцепных свойств трактора и, как следствие, снижения величины буксования. Результаты исследования при применении в промышленной практике и внедрении в технологический процесс сельскохозяйственных операций позволят получить более значимые параметры эффективности и, несомненно, будут востребованы в агропромышленном комплексе страны.
Ключевые слова: колёсный трактор, тягово-сцепные свойства, перераспределение, сцепной вес, дисковая борона, буксование, эффективность.
Соя является основной сельскохозяйственной культурой региона, а применяемые для её возделывания технологии служат характерной особенностью агропромышленного комплекса (АПК) Амурской области. Доля производства этой бобовой культуры в структуре АПК доходит до 67 % [1]. В то же время поздние сроки её уборки не дают возможность подготовить почву под посев осенью, в связи с чем основные предпосевные полевые работы проводят весной, иногда даже одновременно с посевом [2].
При этом необходимо отметить, что сроки выполнения пахотных работ в регионе весьма ограничены. Так, весеннее выпадение осадков способствует быстрому таянию мерзлоты, что резко снижает несущую способность почвы [3]. Также необходимо отметить, что определённая часть в формировании валового сельскохозяйственного продукта региона, примерно 22 %, приходится на фермерские хозяйства,
где основной техникой являются пропашные колёсные тракторы класса 1,4 с колёсной формулой 4К2 [4].
Из-за недостаточных тягово-сцепных свойств данные тракторы нечасто используются на ран-невесенних сельскохозяйственных работах, в частности при бороновании с использованием широкозахватных прицепных рамных дисковых борон. Повысить эффективность использования данных тракторов возможно за счёт повышения сцепного веса, приходящегося на задние ведущие колёса, при этом также рационально устанавливать дополнительные колёса на ведущие движители, сдваивая их [5, 6].
Для повышения сцепного веса, приходящегося на ведущие колёса, в условиях Амурской области из-за невысокой несущей способности почвы нельзя применять общеизвестные методы. Например, использование дополнительных балластов, так как этот метод в конечном итоге
