CC BY
13
УДК 631.017.3:621.181
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННОГО ТРАНСПОРТЕРА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СОИ
A.Н. Машков, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
B.И. Доровских, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник А.В. Анашкин, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Всероссийский НИИ использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве E-mail: vniiti@mail.ru
Аннотация. Одной из наиболее важных проблем животноводства является обеспечение сельскохозяйственных животных и птицы питательными и сбалансированными кормами. Приготовление таких кормов возможно только при использовании специальных добавок. Основной составляющей любой добавки в корм, помимо витаминов и минералов, является белок. Белок животного происхождения существенно удорожает добавку. Альтернативой использования белков животного происхождения является применение растительных белков. Исследования выявили наиболее ценные белковые культуры, одной из которых является соя. Необработанную сою нельзя использовать в добавках из-за наличия в ней антипитательных веществ, которые могут навредить животным. Экспериментальные исследования показали, что удаление антипитательных веществ происходит лучше всего в случае термической обработки сои. Важным показателем, характеризующим количество антипитательных веществ в зерне сои, является активность уреазы. В процессе термообработки сои важно контролировать активность уреазы и индекс дисперсности протеина, поскольку увеличение конечной температуры обработки ведет к уменьшению активности уреазы и индекса дисперсности протеина. Односторонняя термообработка зерна сои обладает существенным недостатком в виде неравномерности прогрева и необходимости увеличения температуры обработки. Двухсторонний нагрев зерна уменьшает время термообработки и позволяет снизить температуру обработки. При такой обработке качественные показатели зерна сои соответствуют нормируемым значениям, и белок, содержащийся в зерне сои, может заменить белок животного происхождения в добавках в корм животным и птицам. Ключевые слова: соя, вибрационный транспортер, микронизация.
В связи с тем, что в рабочей зоне комбинированного нагрева возникает необходимость передачи теплоты не только сверху от инфракрасных источников, но и снизу от электронагревательных элементов, традиционные транспортеры для передвижения зерна в зоне его нагрева применить нельзя [1-3]. Информационно-патентные исследования показали, что для этих целей может быть перспективным применение вибрационного транспортера [4].
Вибрационный транспортер, выполненный в виде прямоугольного металлического желоба, позволяет для создания системы энергообеспечения с комбинированным нагревом закрепить на нижней его стороне трубчатые нагревательные элементы. В результате обеспечивается одновременно движение зерна сои и передача теплоты к ней снизу. Преимущества вибрационного транс-
портера заключаются в простоте конструкции, малом износе грузонесущего желоба, малых затратах энергии на привод вибропобудителя. Конструктивная схема вибрационного транспортера, обеспечивающего перемещение по нему зерна сои, представлена на рисунке 1.
Грузонесущее устройство вибрационного транспортера (1) закреплено на рессорах (2), выполненных из прессованной фанеры. Основным узлом, задающим колебания рабочей поверхности, является вибропобудитель (3) с эксцентриком (4). Вибропобудитель соединен с шарнирными звеньями (5), которые соединены со штоками (6) с регулируемыми тарелками (7), опирающимися на пружины (8). Вибрационный транспортер с упругими узлами, установленными на опорах, работает по принципу колебания в противофазе в резонансном режиме двух равных масс.
Ежеквартальный научный журнал
............
/- /, , у у/////////}
Рис. 1. Конструктивная схема вибрационного транспортера
В любой момент времени силы инерции масс уравновешены между собой как по величине, так и по направлению, а внутри системы происходит непрерывный обмен между кинетической энергией колеблющихся масс и потенциальной энергией упругих элементов. Благодаря этому, на рабочие органы транспортера и его привод действуют небольшие нагрузки, которые не оказывают существенного динамического воздействия на корпус установки и на фундамент.
Для обеспечения заданного времени нахождения сои в высокотемпературной рабочей камере и производительности установки проведены экспериментальные исследования параметров вибрационного транспортера.
Установлено, что основное влияние на скорость движения сои (время нахождения в высокотемпературной рабочей камере и, следовательно, на производительность установки) оказывают амплитуда и частота колебания вибропривода.
Так, изменением числа оборотов вращения вибропривода производительность вибрационного транспортера увеличивается с 92,78 до 241(5 кг/ч.
Установлено, что при 5мплитуде колебания 19 мм с увеличением оборотов вибропривода пропорционально увеличивается производительность транспортера с 356 до 1161 кг/ч. Такой режим может использоваться лишь для сушки зерновых культур (рожь, пшеница и т.д.).
о
г
При максимальной амплитуде колебания транспортирующего устройства резкие, и соя скользит по нему; в результате производительность не растет, а тряска резко увеличивается, что снижает надежность установки. Для установления взаимного влияния различных факторов на скорость движения зерна сои по вибрационному транспортеру и обоснования его параметров проведен многофакторный эксперимент. Так как главным режимным параметром при термообработке является время нахождения зерна сои в высокотемпературной рабочей камере на вибрационном транспортере, то в качестве критерия оптимизации принято время, т.
С учетом результатов проведенных опытов выбраны уровни варьирования факторов (таблица), влияющих на скорость движения зерна в процессе ее термической обработки.
Таблица. Уровни варьирования факторов
Факторы Обозначение Верхний уровень Нижний уровень
Частота колебаний, мм m 818 468
Амплитуда колебаний, об/мин е 29 7
Угол наклона транспортера, град. а 1,16 0
По результатам исследований и соответствующей обработки опытных данных получено уравнение регрессии в натуральных переменных:
у = 112,17 - 31,92
Г а — 643 Л
175
- 51,17 •
Г кЛ s —18
11
Га — 643^ (s — 18Л
а — 0,58
— 4,1 •-+ 7,75 •
0,58 V 175 ) V 11 V
Решая уравнение с использованием программы Mathcad 14.0, получили трехмерный график изменения времени нахождения зерна сои на вибрационном транспортере в зависимости от частоты колебания и амплитуды колебания (рис. 2).
106
Вестник ВНИИМЖ №3(27)-2017
748 29
818
Рис. 2. Изменение времени нахождения зерна сои на вибрационном транспортере в зависимости от частоты колебания и амплитуды
Таким образом, анализируя трехмерный график, можно определить, при каких параметрах вибрационного транспортера обеспечивается заданное время нахождения зерна сои на вибрационном транспортере.
Литература:
1. Теоретический анализ тепловых процессов в системе энергообеспечения с комбинированным нагревом зерна сои / А.М. Шувалов и др. // Наука в центральной России. 2015. №2. С. 12-21.
2. Энергоэффективная установка для термической обработки сои / А.М. Шувалов и др. // Сельский механизатор. 2016. №6. С. 30-31.
3. Энергоэкономный способ термообработки сои / А.М. Шувалов и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2015. №3. С. 7-8.
4. Перспективы применения вибрационного транспортера для системы энергообеспечения с комбинированным электронагревом зерна сои / А.М. Шувалов и др. // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. №4.
Literatura:
1. Teoreticheskij analiz teplovyh processov v sisteme ehnergoobespecheniya s kombinirovannym nagrevom zerna soi / A.M. SHuvalov i dr. // Nauka v central'noj Rossii. 2015. №2. S. 12-21.
2. EHnergoehffektivnaya ustanovka dlya termicheskoj ob-rabotki soi / A.M. SHuvalov i dr. // Sel'skij mehanizator. 2016. №6. S. 30-31.
3. EHnergoehkonomnyj sposob termoobrabotki soi / A.M. SHuvalov i dr. // Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'sko-go hozyajstva. 2015. №3. S. 7-8.
4. Perspektivy primeneniya vibracionnogo transportera dlya sistemy ehnergoobespecheniya s kombinirovannym ehlektronagrevom zerna soi / A.M. SHuvalov i dr. // Inno-vacii v sel'skom hozyajstve. 2016. №4.
JUSTIFICATION THE VIBRATION CONVEYOR'S PARAMETERS FOR SOYBEANS HEAT TREATMENT A.N. Mashkov, candidate of technical sciences, senior research worker I.V. Dorovsky, candidate of technical sciences, leading research worker A.V. Anashkin, candidate of technical sciences, leading research worker All-Russian NII of machinery and oil products in agriculture using
Abstract. One of the livestock most important problems is the farm animals and poultry with nutritious and balanced feed providing. The such feed preparation is possible only by special additives using. The main component of any food additive, in addition to vitamins and minerals, is protein. Animal protein can significantly increase the additive cost. The alternative of animal origin proteins is the vegetable proteins using. Studies have identified the most valuable protein cultures, one of that is soy. Raw soybeans cannot be used in additions because of antinutritional substances presence that can harm animals. Experimental studies have shown that of anti-nutritional substances removal takes place the best in the soybean heat treatment case. An important indicator the soybean grain antinutritional substances number characterizing, is the activity of urease. In the soybean heat treatment process it is important to control the urease activity and protein dispersion index, as to the final treatment temperature increasing leads to a in urease activity and protein dispersion index decreasing. One-sided soybean heat treatment has a significant disadvantage as non-uniform heating and the need of treatment temperature increasing. Two-sided grain heating reduces the thermo treatment time and allows to reduce the processing temperature. At such treatment the soybean's qualitative indicators correspond to the normalized values, and the protein containing in soybean may replace animal protein in animal and poultry feed additions. Keywords: soybean, vibrating conveyor, micronization.
