CC BY
45
Таблица 2 - Журнал исследования трактора МТЗ-82.1 (государственный номер 98-28 ТА-6)
Номер пробы Вид работы Показания счетчика мотто-ч Количество доливаемого масла, л Поломки, неисправности, простои.
1.1 Транспортные 501 0,4 (с учетом пробы) нет
1.2 Транспортные 602 0,5 (с учетом пробы) нет
1.3 Транспортные 692 0,5 (с учетом пробы) нет
1.4 Транспортные 771 0,5 (с учетом пробы) нет
1.5 Транспортные 811 0,6 (с учетом пробы) Ремонт топливного насоса
1.6 Транспортные 882 0,6 (с учетом пробы) нет
Согласно ГОСТа 2477-65 массовую (X) или объемную (X;) долю воды в процентах вычисляют по формулам:
V
х = —-100
m
V
X, =-2-100 1 V
(1)
(2)
где Vo - объем воды в приемнике-ловушке,
см ; m
масса пробы, г; V— объем пробы, см .
Для упрощения вычисления плотность воды при комнатной температуре принимают за 1 г/см3, а числовое значение воды в см3 - за числовое значение массы воды в г, при массе пробы масла 100±1 г за массовую долю воды принимают объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, в см3.
По результатам исследования было установлено, что в собранных пробах моторного масла для каждого трактора наличие массовой доли воды не обнаружено.
Выше сказанное позволяет сделать вывод, что при качественном изготовлении двигателя и нормальной работе системы охлаждения и вентиляции картера попадание воды в моторное
масло может произоити только при аварийной ситуации. Вследствие этого наличие массовой доли воды не является параметром, по которому можно было бы судить о динамике старения моторных масел, а только можно констатировать аварийную поломку, которая привела к попаданию воды в масленую систему двигателя.
Для исследований динамики изменения качества моторных масел необходимо использовать более информационный показатель свойств.
Список литературы
1. Резников, В.А. Диагностика двигателя по анализам моторного масла / В. А. Резников // Журнал РФ «Грузовик Пресс» - 2005 - №9.
2. Мартынюк, Н.М. Рациональное использование моторных масел в автотракторных двигателях / Н.М. Мартынюк. - Кишинев: Штиинца, 1992.
3. ГОСТ 852-78. Масла моторные для автотракторных дизелей. - М.: Изд-во стандартов, 1987. 15 с.
4. ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 6 с.
5. ГОСТ 27.502-83. Надежность в технике. Система сбора и обработки информацию. Планирование наблюдений. - М: Изд-во стандартов, 1987. 20 с.
УДК 636. 086. 1. 085.6
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ ПРИ ЭКСПАНДИРОВАНИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА
Козлов С.И., к.т.н., доцент, Чубукова Т.М., инженер УО «Белорусская ГСХА»
Качество производства комбикормов в современных условиях должно основываться на разработке и внедрении новых менее затратных технологий углубленной обработки фуражного зерна.
Ключевые слова: комбикорм, фуражное зерно, технология переработки; температурный режим процесса экспандирования, реологические свойства обрабатываемого материала.
The quality of producing combined fodder in present conditions should be based on the development and introduction of new, less expensive technologies of advanced processing of forage grain.
Keywords: feed, feed grain, processing technology; thermal-expansion mode of the process, the rheological properties of the material being processed.
Применение новых технологий переработки фуражного зерна при производстве комбикормов является общепризнанным направлением в ресурсосбережении в комбикормовой промышленности [1]. Одной из таких перспективных технологий является экспандирование. С помощью экспанди-рования улучшается использование питательных веществ, в частности крахмала, а также нейтрализуется негативное воздействие антипитательных веществ, прежде всего ингибиторов трипсина в зерне ржи. Кроме того, за счет эффекта «теплового взрыва» структура зерна становится рыхлой и доступной для пищевых соков и ферментов в организме животных и птицы, а также кормовых добавок различного назначения. [2].
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что теоретически возможная производительность экспандера изменяется с изменением частоты вращения рабочего органа (шнека) (рисунок 1). Учитывая влияние сложных явлений происходящих в шне-ковой камере при перемещении и прессовании зерновой массы, получена формула фактической производительности нагнетающего шнека [3]:
Q =0,06я{К1-^)\8-^-\сош.Р1.кнкш. (1) V. 2 cos а )
■Оф ■Qon
25шш,С
Рисунок 1 - Зависимость производительности экспандера от частоты вращения шнека
Материал при своем перемещении в пред-матричной камере преодолевает давление, создаваемое сопротивлением проходного сечения матрицы и сопротивлением трения при взаимном смещении его частиц относительно друг друга. При этом в результате обработки материала в экспандере шнек создает давление (напор) потока, которое действует в двух взаимно противоположных направлениях - в сторону матрицы и реактивно в сторону загрузки. При действии давления потока - продольной силы - на перемещаемую массу возникают силы трения между ее частицами и поверхностями шнека и шнековой камеры. Поэтому перемещение массы с помощью шнека сопровождается весьма интенсивным внешним и внутренним трением.
Величина мощности, необходимая на процесс прессования материала, является одним из важных показателей технико-экономической оценки при работе экспандеров.
Известна зависимость между силой полного давления Р и касательной силой Т, приложенной к шнеку для его поворота [4]:
т = P■{tga + tgp) \-tgp-tga
где а- угол подъема винтовой лопасти шнека по его среднему диаметру, рад.; р - угол трения между поверхностью лопасти и материалом, рад.
Однако при работе экспандера под действием Р и Т происходит изменение и физико-механических свойств материала по всей длине шнековой камеры. А следовательно в формуле (2) принятый угол трения р требует уточнения, поскольку не полностью отражает истинные свойства материала, находящегося в шнековой камере. Поэтому в формулу (2) введем угол трения
Рг= УР, ( 3)
где у/ - коэффициент учитывающий реологические свойства обрабатываемого материала находящегося в корпусе шнека и давления нагнетания.
Тогда
т = Р-Ща + Цр,.) \-igfX-iga
Сила полного давления Р распределяется как суммарная нагрузка от давления прессования, работ сил принимает вид: приходящаяся на площадь поперечного сечения нагнетающего шнека:
С учетом работы силы трения А3 равенство т сил принимает вид:
У'тгб/ = + /(1\ + Ща) ■ пс!с + (10)
Р =
иГ)
-Рп>
(5)
где £) - наружный диаметр шнека, м; рп -давление прессования, Н/м.
Умножая обе части уравнения (1) на ш!с, получим выражение для работы движущей силы за один оборот шнека:
Тжс1с = /'Л, + /■ {1\ + Ща) ■ пйс, (6)
или
А) А+А>
(7)
I л "г'
где а - внутренний диаметр шнека, м.
(8)
При перемещении массы по шнековой камере работа движущей силы затрачивается и на работу трения Аз на внутренней поверхности шнековой камеры:
Л =Рз№ = жЩ
(9)
или
Тогда движущая сила:
Т =
\-ftga
(П)
(12)
Величина действительного перемещения ^ материала по шнековой камере за один оборот:
^ =
2*0,
Р , аРё
(13)
где - величина действительного перемещения материала по шнековой камере (за шнеком) за один оборот, м; 1\ - суммарная нагрузка от давления прессования, приходящаяся на поперечное сечение «пластической гайки», Н; с1с -средний диаметр винтовой пары шнек - пластическая гайка, м; / = tg рт - коэффициент трения между поверхностью лопасти и материалом.
Работа движущей силы А,, затрачивается на работу подачи материала /1| и на работу сил трения на витках шнека А2.
Составляющая Р2 = Р — Р\ полного давления из второго члена правой части равенства (6) исключена, так как она действует непосредственно на поперечное сечение вала шнека и в работе сил трения на его витки не участвует, следовательно, РХ=Р.
Суммарная нагрузка:
где рш - объемная масса обрабатываемого материала, кг/м3; 1<\, - площадь поперечного се-
чения шнековой камеры, рость, рад/с.
м
со - угловая ско-
Потребную мощность на валу электродвигателя определим по формуле:
2000:177
(14)
где г) - к.п.д. передачи от вала электродвигателя к валу привода нагнетающего шнека экспандера.
Работа нагнетающего шнека экспандера характеризуется общим (механическим) к.п.д:
Щ =Лш +?7ва =
А1 +Адк
А '
(15)
где Рз - суммарное давление (нагрузка) на внутреннюю поверхность шнековой камеры, Н; Ь - рабочая длина шнека, м.
Он представляет собой отношение работы перемещения работы структуроизменения к работе движущей силы. Коэффициент к показывает, какая часть работы движущей силы затрачивается на работу структуроизменения материала. Для расчетов принимать к= 0,2... 0,4 [4]. Опытным путем установлено, что расход энергии на перемещение и структуроизменение материала составляет соответственно 4...11 и 18...33 % от общего расхода ее в процессе прессования, а значение общего (механического) к.п.д. нагнетающего шнека находится в пределах от 22... 29 до 37...44 % [4].
Механическая обработка материала в процессе его обработки с помощью нагнетающих шнеков является очень интенсивной. Энергия, затрачиваемая при этом на преодоление сил трения, превращается в теплоту, которая используется на нагрев материала.
Количество теплоты, выделяемой внутри шнековой камеры в процессе прессования:
(¡б)
бм
0ГМ бфС(Ам "0>
(18)
где 1„ - температура массы при входе в шнек, ° С; /|П| - температура продукта при входе в формующие отверстия матрицы, ° С; см - теплоемкость материала, кДж/(кг • град).
Уравнение баланса в процессе прессования имеет вид:
где ТУцеф = N К - мощность, затрачиваемая на структурные изменения материала, кВт; //р|| = Л ,/Д, - к.п.д. шнека, показывающий отношение работы подачи материала к работе движущей силы.
В процессе прессования теплота выделяется и в теле матрицы как результат затраты энергии на преодоление сил трения сопротивления формующих отверстий, количество этой теплоты равно:
б = ОьСт-(*к- О-
или
2 = 0,06%-(^2Л2)-
Ь7-Ь1
2 сояа
(19)
(20)
(17)
Однако, для получения качественного продукта недостаточно этой теплоты для глубоких структурных изменений материала, поэтому в экспандерах обрабатываемый материал подвергается дополнительному нагреву в шнековой камере с помощью нагревательных элементов.
Затраты теплоты на нагревание материала определяется по выражению:
где 1;к - температура продукта при выходе из отверстий матрицы, ° С.
На уравнении баланса теплоты <2 = <2* + (Лл+(Лч основан метод определения расхода энергии на структурные изменения материала.
С помощью уравнения (20) можно определить количество теплоты, распределение ее по участкам шнековой камеры и рассчитать температурный режим процесса экспандирования в соответствии с заданными технологическими параметрами. (рисунки 2, 3).
\л/, %
Рисунок 2 - Зависимость удельной электроэнергии от влажности обрабатываемого материала
q,кB■|ч/т 120,0
- Рм=25мм
- Рм=30мм
- Ом=35мм -Рм=40мм -Ом=45мм
12 14 16 18 20 22 24 26 %
Рисунок 3 - Зависимость коэффициента взорванности от влажности обрабатываемого материала
Анализ результатов показал, что: производительность экспандера зависит не только от технологических (температура нагрева, частота вращения) и конструктивных параметров (диаметр матрицы, шаг и высота витка шнека), но и от реологических свойств обрабатываемого материала находящегося в шнековой камере; потребная мощность на валу электродвигателя экспандера необходима не только для перемещения обрабатываемого материала шнеком вдоль шнековой камеры, но и на преодоление сил внутреннего и внешнего трения материала, которые зависят от реологических свойств этого материала; получена зависимость с помощью, которой можно определить количество теплоты, распределенной по участкам шнековой камеры и рассчитать температурный режим процесса экспандирова-ния в соответствии с заданными технологическими параметрами.
Таким образом, в результате проведенных исследований получены аналитические зависимости для определения расхода энергии на экс-пандирование фуражного зерна, которые согласуются с опытными данными лабораторных испытаний экспериментального образца экспандера. Разница не превышает 5 % при изменении
влажности исходного сырья в пределах от 11 до 26 %. Полученные зависимости и результаты экспериментальных исследований использованы при разработке методики расчета и проектирования экспандеров для линий комбикормовых заводов и цехов.
Список литературы
1. Шаршунов, В. А. Проблемы переработки фуражного зерна при производстве комбикормов и пути их решения / В. А. Шаршунов [и др.] // Известия БИА. - №2. - 1999. - С. 6-9.
2. Шаршунов, В. А. Направления совершенствования технологии обработки зерна при производстве комбикормов / В. А. Шаршунов [и др.] // Материалы общего собрания Академии аграрных наук Республики Беларусь. - Минск, 1999. -С.51-60.
3. Шаршунов, В.А. Технологические основы расчета и экспериментальные исследования процесса экспандирования. / В. А. Шаршунов [и др.] // Агропанорама. - 2000. - № 4. С 7 - 12.
4. Прессы пищевых и кормовых производств. Под редакцией засл. деятеля науки и техники РСФСР, А. Я. Соколова. М., «Машиностроение», 1973 г. С. 288.
УДК 631.363.636
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПАНДЕРА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ КОРПУСА ШНЕКА
Козлов С.И., к.т.н., доцент, Чубукова Т.М., Мельник Д.Ю., инженеры
У О «Белорусская ГСХА»
Методика расчёта параметров экспандера с внешним нагревом шнековой камеры основана на определении значений технологических и конструктивных параметров.
Ключевые слова: экспандер с внешним нагревом шнековой камеры, технологические и конструктивные параметры.
Методика расчёта параметров экспандера с электрическим нагревом корпуса шнека основана на результатах теоретических и экспериментальных исследований [1-5] и включающая определение значений следующих параметров: технологических - температуры нагрева шнековой камеры, скорости вращения шнека, времени обработки материала в установке и мощности нагревательных элементов устанавливаемых на экспандере; конструктивных - длины шнека, пред-матричной камеры, длины и диаметра матричного канала диаметра.
При расчёте вышеуказанных параметров в
Methods of calculation of parameters of expander with external heating of auger chamber are based on the determination of values of technological and constructive parameters.
Keywords: expander screw with external heating chamber, technological and design parameters.
качестве исходных данных использовались определённые экспериментальным путём физико-механические характеристики зернового материала, а также производительность установки по конечному продукту.
Исходными данными для определения технологических параметров обработки зернового материала на экспандере являются: вид, влажность, объемная масса, коэффициенты трения зернового материала, производительность установки по конечному продукту.
На основании этих параметров выбираются режимы обработки материала из таблицы 1.
