CC BY
52
Библиографический список
1. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.
2. Чичинадзе, А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / А.В. Чичинадзе,
Э.Д. Браун. - М.: Машиностроение, 2001. -664 с.
3. Методы экспериментальной оценки фрикционной совместимости материалов трущихся сопряжений РД 50-662-88 / Государственный комитет СССР по стандартам. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 8 с.
УДК 631.363.7
4. Глущенко, А.А. Экологически безопасные технологии для восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла с использованием гидроциклона: монография / А.А. Глущенко. -Ульяновск: УГСХА, 2011. - 185 с.
5. Глущенко, А.А. Показатели и технические средства для оценки и восстановления эксплуатационных свойств моторного масла / А.А. Глущенко // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, № 12. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 258-262.
DOI 10.18286/1816-4501-2015-2-161-165
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
направителя пресс-экструдера по неравномерности давления
в зоне загрузки
Коновалов Бладимир Бикторович, доктор технических наук, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная механика» 1
Орсик Илья Леонидович, соискатель кафедры «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства»2
Успенская Ирина владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства» 2
хФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет»
440039 Пензенская область, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, 1а/11; тел.: 8 (8412) 49-54-41
2ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
446442, Самарская область, г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2; тел.: (84663) 46-1-31
Ключевые слова: Экструдер, неравномерность давления, зона загрузки, влажность экструдата, загрузное устройство, конический направитель, фильера.
В настоящее время при производстве кормов особое место занимает экструзионная переработка мясорыбных отходов. Такая технология наилучшим образом решает как вопросы утилизации мясорыбных отходов, так и получения кормовой добавки с высокой степенью усвояемости и бактериальной чистоты. Введение в зерновую смесь мясорыбных отходов позволяет повысить эффективность использования кормов. В статье представлены результаты исследований неравномерности давления в зоне загрузки шнека прессэкструдера.
введение
Экструдируемые корма широко используют для различных животных. При экс-трудировании корм обеззараживается, по-
вышается его усвояемость. Рыбно-мясные отходы обеспечивают готовый корм необходимым количеством белка, а отруби - углеводами и клетчаткой [1, 2].
Рис. 1 - Шнек пресс-экструдера с коническим направителем
1 - конический направитель; 2 - фильера; в - угол при вершине конического на-правителя
Рис. 2 - Схема размещения датчиков Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 по длине шнека
Поступающая в пресс-экструдер смесь рыбных отходов и отрубей неравномерна по своему составу, плотности и влажности. Такое непостоянство физико-механических свойств смеси, поступающей на экструдиро-вание, вызывает колебания давления внутри пресс-экструдера, что приводит к нестабильности процесса, а в итоге - к получению продукта неоднородного состава и свойств, повышению энергоёмкости [3, 4, 5].
Цель исследования - экспериментально установить сочетание конструктивных параметров и режимов работы, обеспечивающих минимальное изменение давления в загрузочной зоне экструдера для обработки смеси рыбных отходов и отрубей.
Задача исследования - определить функциональное влияние величины угла при вершине направителя, площади отверстия фильеры и влажности экструдируемой смеси на неравномерность давления в экструдере, а также установить оптимальные (рациональные) их значения.
Объекты и методы исследований Для устранения указанных выше нежелательных явлений в загрузочную зону пресс-экструдера дополнительно установили конический направитель, который ста-
билизирует плотность поступающей смеси (рис. 1) [3, 4].
Наличие в корпусе между задним витком прессующего шнека и задним витком подающего шнека направителя, выполненного в виде конусной втулки, обращённой меньшим основанием в сторону подающего шнека, а большим основанием - в сторону прессующего шнека, снижает энергоёмкость экструдирования за счёт большей стабильности процесса подачи корма и предварительного его уплотнения.
Для определения режимов, при реализации которых колебания давления в зоне загрузки пресс-экструдера минимальны, был реализован многофакторный эксперимент с целью получения зависимости неравномерности давления, оцениваемой коэффициентом вариации давления в зоне загрузки, от выбранных независимых факторов процесса: угла при вершине конического направителя, площади выходного отверстия фильеры и влажности экструдируемой смеси.
Для определения неравномерности давления экструдирования корма экструдером по длине шнека использовали электронный прибор ИП - 238 с датчиками давления, размещенными по длине шнека (рис. 2).
Результаты исследований
Обработка данных, полученных в ходе реализации эксперимента, позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее зависимость неравномерности давления DP, %, в зоне загрузки от выбранных независимых факторов в кодированном виде:
АР = 8,633 + 3,4Х - 5,97-5,8Z + 0,653Х2 + 2,2627 2 + + 4,962Z2 + 1,662Z7 - 0,3XZ - l,3YZ - 0,3Z7Z.
(1)
где Х - угол при вершине конического направителя; Y - площадь выходного отверстия фильеры; Z - влажность экструдируемой смеси.
Подставив в уравнение (1) вместо кодированных значений факторов их натуральные величины, получим уравнение ре-
Рис. 3 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированных значениях угла конуса Р: 1 - Р = 10°; 2 - Р = 20°; 3 - Р = 30°
Рис. 4 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 10°
Рис. 5 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 20°
Рис. 6 - Зависимость неравномерности давления в зоне загрузки от площади выходного сечения фильеры Бф и влажности W при фиксированном значении угла конуса Р = 30°
грессии (1) в раскодированном виде:
АР =55,344-0,724^-0,023^ -2,076W + 0,023/?2 +0,000012^ +
+ 0,0Ш2 +0,0000920вф + 0,0086/3W -0,000145^ + 0,008
(2)
где в - угол при вершине конического направителя, град.; Бф - площадь выходного отверстия фильеры, мм2; W - влажность экструдируемой смеси, %.
При анализе полученной регрессион-
ной модели фиксировали угол в при вершине конического направителя на трёх уровнях. В результате получили соответствующие уравнению (2) выражения, после чего по ним строили графики (рис. 3...6):
АР„0 = 50,364- 0,022Аф -1,989W + 0,000012А2 +
+ 0,03W2 — 0,000215', Ж;
Ф (3)
АР =49,909 - 0,021А -1,903^ + 0,000012S2 +
р=20 * ‘ ф ‘ ‘ ф
+ 0,0Шг -0,00027StW;
(4)
Таблица 1
Неравномерность давления при различных сочетаниях конструктивно-режимных параметрах процесса экструдирования
Значение Неравномерность давления АЛ Конструктивно-режимные параметры
Угол в, град. Площадь фильеры S0, мм2 Влажность W, %
Максимальное 31,02 30 100 15
Минимальное 1,42 10 1400 30
Диапазон изменения 1,42.31,02 о OJ о 100.1400 15.30
Оптимальное 1,42 10 1400 30
АРп ,п = 53,979 -0,025\ -1,82Ж + 0,0000125'! +
р=30 ‘ ‘ ф ‘ ‘ ф
+ 0,03W2 -ОДООЗЗАЖ
* ‘ ф
(5)
С помощью графических изображений полученной зависимости (2), а также выполненных в программе MathСad расчётов 11.0a [6], были определены значения неравномерности давления в зоне загрузки при различном сочетании ранее указанных независимых факторов процесса. Полученные данные сведены в табл. 1.
Анализ полученных результатов показал, что процесс протекает более стабильно при уменьшении угла конуса направителя, увеличении площади отверстия фильеры и повышении влажности материала. Минимальное значение неравномерности давления 1,42 % соответствует углу при вершине конического направителя в = 10°, площади выходного отверстия фильеры Бф = 1000...1100 мм2 и влажности экструдируемой смеси W не более 30 %. Это связано с тем, что при уменьшении угла конуса направителя загрузного отверстия и при повышении влажности смеси гидравлическое сопротивление снижение при эктрудиро-вании снижается. Дальнейшее увеличение влажности смеси нежелательно из-за существенного уменьшения доли отрубей в ее составе. Неравномерность давления 1,42 % практически близка к величинам погрешности используемых приборов. Поэтому дальнейшее расширение зоны исследований нецелесообразно. Площадь выходного отверстия фильеры Бф = 1000.1100 мм2
достаточна велика, чтобы препятствовать образованию внутри экструдера вскипания материала, при этом позволяя надлежащим образом осуществлять технологический процесс.
При указанных величинах показателей производительность устройства составляет 380.420 кг/ч, удельная энергоемкость находится в пределах 100 кВтхч/т, а температура экструдата - в пределах 120.130 °С.
выводы
Таким образом, оптимальная неравномерности давления 1,42 % соответствует углу при вершине конического направителя в = 10°, площади выходного отверстия фильеры Бф = 1000.1100 мм2 и влажности экструдируемой смеси W не более 30 %. При увеличении доли отрубей в составе смеси и соответствующем снижении влажности до 10 %, неравномерность давления повышается до 5 %, что не позволяет осуществлять стабильный технологический процесс.
Библиографический список
1. Коновалов, В.В. Механизация технологических процессов животноводства. Механизация приготовления и раздачи кормов / В.В. Коновалов - Пенза, 2002 - Т. 1. - 190 с.
2. Патент № 131948 РФ. Экструдер для приготовления кормовой массы / В.В. Новиков, В.В. Коновалов, И.Л. Орсик, А.Л. Мишанин. Заявка № 2013112063/13, заявл. 18.03.2013. Опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25.
3. Новиков, В.В. Влияние сил трения и вязкости экструдата на процесс экструзии / В.В. Успенский // Сборник материалов на-
учно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 88 с.
4. Новиков, В.В. Теоретические и практические аспекты экструзионной технологии приготовления кормов / В.В. Новиков, И.В. Успенская, Е.В. Янзина, А.Л. Мишанин // Известия Самарской ГСХА. - 2008. - № 3 - С. 141 - 143.
5. Новиков, В.В. Экструзионная переработка рыбных отходов на корм животным / В.В. Новиков, И.Л. Орсик, А.С. Грецов //
Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, 2014. - № 4 (16). - С. 249- 252.
6. Орсик, И.Л. О влиянии конусности направителя на продвижение смеси в прессэкструдере / И.Л. Орсик // Нива Поволжья. -2014. - № 3. - С. 73-76.
7. Гурский, Д.А. Вычисления в MathCAD / Д.А. Гурский. - Мн.: Новое знание, 2003. -814 с.
УДК 636.4.087.8:615
DOI 10.18286/1816-4501-2015-2-165-169
МОЕЧНАЯ МАШИНА ПОГРУЖНОГО ТИПА С АКТИВАЦИЕЙ ЖИДКОСТИ
путем воздушного барботирования с наружной стороны
отмываемых объектов
Майоров Андрей Балерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
Михеева Диана Андреевна, аспирант кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»
424001, Россия, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1; тел.: 8-927-883-7476; e-mail: [email protected]
Ключевые слова: Моечная машина, процесс мойки, консервные банки, оптимальный режим, качество очистки.
В статье описывается новая конструкция двухсекционной моечной машины. Представлены результаты экспериментальных исследований качества очистки поверхности металлических консервных банок. Определен оптимальный режим работы моечной машины.
введение
С каждым годом на российском рынке консервов появляется все больше новых торговых марок, новых производителей, которые стремятся улучшить качество выпускаемого продукта и привлечь покупателя. В этой ситуации упаковка и этикетка товара являются мощным средством продвижения товара на рынке. Этикетки наклеивают на чистые, сухие банки, не имеющие на поверхности следов жира. Для учета этого требования в технологический процесс производства консервов включена операция по обезжириванию банок при помощи про-
мывочной машины. Большое количество современных моечных машин работают в нерациональном режиме и являются энерго- и металлоемкими, поэтому их использование нерентабельно [1]. Следовательно, разработка новых эффективных и совершенствование существующих моечных машин в консервной отрасли является большим резервом по снижению расхода энергии, материалов и себестоимости всего процесса производства консервов.
Поэтому исследования, направленные на совершенствование процесса мойки наполненных цилиндрических банок при про-
