CC BY
950
научно-практическии журнал
УДК 631.363.21
Лебедев А. Т., Цховребов В. С., Симоновский А. Я., Макаренко Д. И., Каа А. В., Шумский А. С.
Lebedev A. T., Tshovrebov V. S., Simonovskiy A. Ya., Makarenko D. I., Kaa A. V., Shumsky A. S.
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МОЛОТКОВЫХ ДРОБИЛОК ДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ
WEAR RESISTANCE OF OPERATING DEVICES OF HAMMER MILL CRUSHERS FOR ANIMAL FEED
Представлены результаты анализа износа рабочих органов молотковой дробилки и динамика изменения количества металлических частиц в измельченной массе.
Ключевые слова: износ, молотковая дробилка, решето, молотки.
The paper presents the analysis of wear resistance of the operating devices of hammer mill and the dynamics of changes in the amount of metal particles in the ground mass.
Keywords: wear resistance, hammer mill, sieve, hammers.
Лебедев Анатолий Тимофеевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса, стандартизации и метрологии Ставропольский государственный аграрный университет Тел. 8-961-49-86-423 E-mail: zoya_lebedeva@mail.ru
Цховребов Валерий Сергеевич -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заведующий кафедрой почвоведения
им. В.И. Тюльпанова
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел: (8652) 71-60-56
E-mail: stgau@stgau.ru
Симоновский Александр Яковлевич -
доктор физико-математических наук, профессор кафедры математики Ставропольский государственный аграрный университет Тел. (8652) 35-71-99 E-mail: stgau@stgau.ru
Макаренко Дмитрий Иванович -
инженер
Ставропольский государственный аграрный университет Тел. 8-928-00-98-348 E-mail: 888_87@inbox.ru
Каа Алексей Владимирович -
студент
Ставропольский государственный аграрный университет Тел. 8 (8652) 35-95-11 E-mail: alex.kaa@yandex.ru
Шумский Александр Сергеевич -
студент
Ставропольский государственный аграрный университет Тел. 8 (8652) 35-95-11 E-mail: shumsky@mail.ru
Lebedev Anatoly Timofeevich -
Ph. D. in Technical Sciences, assistant of Department
of Technical Services, Standardization and Metrology
Stavropol State
Agrarian University
Tel. 8-961-49-86-423
E-mail: zoya_lebedeva@mail.ru
Tshovrebov Valeriy Sergeevich -
Doctor in Agriculture, Professor, Head of Department
of Soil Science them. V.I.Tyulpanov Stavropol state agrarian university Теl: (8652) 71-60-56 E-mail: stgau@stgau.ru
Simonovskiy Alexander Yakovlevich -
Doctor in Physics and Mathematics,
Professor of Department of Mathematics
Stavropol State
Agrarian University
Теl. (8652) 35-71-99
E-mail: stgau@stgau.ru
Makarenko Dmitry Ivanovich -
Ph. D. student Stavropol State Agrarian University Tel. 8-928-00-98-348 E-mail: 888_87@inbox.ru
Kaa Aleksey Vladimirovich -
student
Stavropol State Agrarian University Tel. 8 (8652) 35-95-11 E-mail: alex.kaa@yandex.ru
Shumsky Alexander Sergeevich -
student
Stavropol State Agrarian University Tel. (8652) 35-95-11 E-mail: shumsky@mail.ru
Согласно зоотехническим требованиям, концентрированные корма должны соответствовать заданной крупности помола и не содержать в себе металлические примеси размером свыше 2 мм, при этом
допускается наличие частиц диаметром до 2 мм не более 30 мг на 1 кг продукта. Комбикорм, содержащий металломагнитные примеси в количестве, превышающем допустимую норму, не пригоден к скармли-
в
естник АПК
Ставрополья
№ 3(7), 2012
Агроинженерия
51
ванию, так как может вызвать тяжелые заболевания животных. Особенно опасны крупные металлические частицы с острыми режущими кромками [1].
Основными машинами для приготовления концентрированных кормов являются измельчители ударного действия - молотковые дробилки. Простота конструкции и достаточно высокая надежность обусловили возможность широкого их применения во всех отраслях народного хозяйства. Однако наряду с преимуществами молотковых дробилок они имеют ряд существенных недостатков, главный из которых неравномерность гранулометрического состава получаемого продукта с повышенным содержанием переизмельченных частиц.
Проведенный ситовый анализ измельченной массы [2] показал, что более половины готового продукта не отвечает требованиям крупности помола. На наш взгляд, такая неравномерность связана как с особенностью работы ударных дробилок, так и с рецептурой приготовления комбикорма, в его состав входят зерна, имеющие различные прочностные характеристики [1]. В процессе дробления они взаимодействуют не только с рабочими органами измельчителя, но и между собой. Соударяясь, частицы разламываются и отлетают, попадая на молотки и решето. Также в ходе эксперимента отмечено, что со временем происходит увеличение среднего диаметра частиц и количества недоизмельченной массы, что объясняется постепенным износом рабочих органов дробилки.
Согласно предложенной классификации технологических процессов [3], измельчение относится к ключевому процессу разделения, а его целевым назначением является получение частиц с заданным размером. Но в молотковых дробилках образование этих частиц происходит случайным образом под действием ударных элементов дробилки, а самоизмельчение представляет сложный вероятностный процесс, которым довольно трудно управлять в эксплуатации. Рабочие поверхности (РП) молотков и решета дробилки в соответствии с классификацией [4] относятся к РП, контактирующим со средой. При этом во время работы они подвергаются сильному абразивному износу со стороны измельчаемого материала, в то время как от их состояния зависят качественные характеристики получаемого продукта.
В молотковой дробилке ДМ-10 установлено 120 ударных элементов, которые представляют собой пластинки толщиной 6 мм, изготовленные из стали марки 65Г с упрочненным поверхностным слоем глубиной 1,2...1,4 мм и твердостью
50...55 HRC. Средний ресурс такого молотка составляет от 72 до 280 ч работы [1], в зависимости от измельчаемого продукта. Решето имеет округлую форму с гладкой поверхностью и пробивными отверстиями диаметром 8 мм.
Для установления характера износа рабочих органов молотковых дробилок нами были
проанализированы выработавшие свой ресурс молотки и решета измельчителей модели ДМ-10, эксплуатируемых в СПК колхозе-племзаводе «Казьминский» Ставропольского края. После выработки в 120 ч твердость в рабочей зоне молотка составляет в среднем 24 HRC, что объясняется износом упрочненного поверхностного слоя. Дополнительно в ходе эксперимента по определению крупности помола [2] была произведена количественная оценка содержания продуктов износа рабочих органов дробилки в комбикорме. Для этого измельченную массу из отобранных навесок подвергали магнитной обработке, после чего полученный остаток взвешивался на весах марки ALC-1100d2 с точностью до 0,0001 г.
Результаты опытов представлены на рисунках 1, 2 и 3.
По характеру износа молотки были разделены на три группы (рис. 1).
К первой группе относятся ударные элементы, имеющие наибольшую степень износа рабочей кромки. Их количество составляет 4 % от общего числа молотков. Форма такого износа объясняется особенностью расположения их на диске молоткового барабана. Они установлены по его краям, где в процессе работы измельчаемые частицы ударяются о стенки корпуса дробилки и попадают на молотки, о чем свидетельствует характерный износ боковой стороны молотка, а также в этом месте наблюдается минимальный прогиб решета.
Ко второй группе относится 41 % молотков. Они расположены на 2-м и 3-м рядах от края молоткового барабана и имеют менее изношенную рабочую кромку.
Третья группа является самой многочисленной, к ней относятся 55 % молотков, имеющих небольшой износ рабочей кромки. Они расположены в центральной части молоткового барабана. Хотя молотки этой группы и не выработали свой ресурс, но дальнейшее их применение невозможно из-за требований динамической уравновешенности дробилки.
Так же, как и молотки, решето подверглось значительному износу от воздействия измельчаемой массы. За период работы оно вытянулось в среднем на 5 мм, а отверстия измени-
I группа
II группа
III группа
3 Исходный контур молотка
I: I Боковой износ кромки молотка
Рисунок 1 - Молотки после наработки в 120 часов
52
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
в
естник АПК
Ставрополья
ли свою форму из круглых в эллипсообразные (рис. 2). При этом их диаметр увеличился на
1,2...4 мм. В центральной зоне он максимальный и составляет около 12 мм, а ближе к краю минимальный диаметр 9 мм соответственно. Наибольший прогиб находится в средней части, что объясняется степенью его удаления от краев, которые закреплены в пазы корпуса. В центральной части решета имеются пробои от попадания посторонних предметов (камней, металлических фрагментов).
Рисунок 2 - Решето дробилки ДМ-10 после наработки в 120 ч
Как видно из рисунка 3, с течением времени количество металлических частиц в корме уменьшалось. В начальный период работы дробилки их вес составлял 29 мг на 1 кг измельченного продукта, что на 1 мг меньше предельно допустимого значения. В конце наблюдений содержание металлических приме-
Литература
1. Мельников С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л. : Колос, Ленинградское отделение. 1978. 560 с.
2. Лебедев А. Т., Макаренко Д. И., Каа А. В. и др. Надежность процесса измельчения зерновых материалов, используемых для кормления животных // Вестник АПК Ставрополья. 2012. № 1(5). С. 2931.
3. Лебедев А. Т. Основные направления повышения эффективности технологических процессов // Техника в сельском хозяйстве. 2011. № 6. С. 3-5
4. Лебедев А. Т. Ресурсосберегающие направления совершенствования эксплуатации и ремонта машин и оборудования сельскохозяйственного производства : автореф. ... д-ра техн. наук. Зерноград, 2012. 40 с.
Рисунок 3 - Динамика изменения количества
металлических частиц в измельченной массе
сей не превышало 8 мг на 1 кг комбикорма. В общем за весь период работы дробилки было измельчено 1500 т продукта, при этом молотки потеряли в среднем 4,5 кг от начальной массы в 24,7 кг Следует отметить, что с уменьшением массы молотков снижался импульс производимого ими удара, что напрямую влияет на эффективность работы дробилки, о чем свидетельствует динамика изменения крупности помола.
Учитывая полученные результаты неравномерности износа рабочих органов молотковой дробилки, степень содержания металлических частиц в измельченной массе и методологический подход к совершенствованию рабочих поверхностей деталей машин, контактируемых со средой [4], необходимо дальнейшее совершенствование конструкции и свойств рабочих поверхностей деталей измельчителей, а также принципов разделения материала для обеспечения животных высококачественными концентрированными кормами.
References
1. Melnikov S. V. Mechanization and automation of livestock farms. L. : Kolos, Leningrad Branch. 1978. 560 p.
2. Lebedev A. T., Makarenko D. I., Kass A. V. et al. Reliability of the grinding process of granular materials used for animal feed // Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2012. № 1(5). С. 29-31.
3. Lebedev A. T. Main directions of improving the efficiency of technological processes // Engineering in Agriculture. 2011. № 6. P. 3-5
4. Lebedev A. T. Resource-saving ways of improving of operation and maintenance of machinery in agricultural production : abstract. ... Doctor of technical sciences. Zer-nograd, 2012. 40 p.
