CC BY
6в
естник АПК
Агроинженерия —— № 1(9), 2013 ■ ■
65
УДК 631.363.25
Грицай Д. И., Детистова О. И., Иванов Д. В.
Gritsay D. I., Detistova O. I., Ivanov D. V.
РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НОЖЕВОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ НЕПОЛНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СПЕЛОСТИ
CALCULATION OF DESIGN PARAMETERS OF CUTLERY SHREDDERS FOR CORNCOBS OF INCOMPLETE TECHNICAL MATURITY
Представлены теоретические исследования удельной работы резания дисковым измельчителем. На основе расчета конструктивно-режимных параметров обоснована рациональная конструкция малогабаритного дискового измельчителя початков для крестьянских фермерских хозяйств.
Ключевые слова: скользящее резание, угол трения, измельчитель початков, зерно-стержневая кормосмесь.
The article presents theoretical studies of specific work of cutting by disk breaker. The rational design of compact disk shredder of cobs for farmers is substantiated on the basis of calculation of the structural and operational parameters.
Keywords: moving cutting, friction angle, cobs shredder, grain and rod feed mixture.
Грицай Дмитрий Иванович -
кандидат технических наук,
доцент кафедры технологического оборудования
животноводческих и перерабатывающих предприятий
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел.: (8652) 31-59-28
E-mail: gritcay_kirill@mail.ru
Детистова Ольга Ивановна -
кандидат технических наук,
доцент кафедры технологического оборудования
животноводческих и перерабатывающих предприятий
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел.: (8652) 31-59-28
E-mail: detistova.o.i@ya.ru
Иванов Дмитрий Владимирович -
кандидат технических наук,
начальник отдела НИОКР и трансфера технологий научно-инновационного учебного центра, доцент кафедры технологического оборудования животноводческих и перерабатывающих предприятий Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: (8652) 71-72-04 E-mail: dmit.vlad.ivanov@ya.ru
Gritsay Dmitry Ivanovich -
Ph. D. in Technical Sciences Docent of Department of Technological Equipment of Livestock and Processing Enterprises Stavropol State Agrarian University Tel.: (8652) 31-59-28 E-mail: gritcay_kirill@mail.ru
Detistova Olga Ivanovna -
Ph. D. in Technical Sciences Docent of Department of Technological Equipment of Livestock and Processing Enterprises Stavropol State Agrarian University Tel.: (8652) 31-59-28 E-mail: detistova.o.i@ya.ru
Ivanov Dmitry Vladimirovich -
Ph. D. in Technical Sciences
Head of R&D and Technology Transfer Office of Research and Innovation Training Center,
Docent of Technological Equipment of Livestock
and Processing Enterprises
Stavropol State Agrarian University
Tel.: (8652) 71-72-04
E-mail: dmit.vlad.ivanov@ya.ru
РЧ ля обоснованного выбора конструкции Я I устройств и машин, воздействующих мм на сельскохозяйственные материалы, сотасно учению академика В. П. Горячкина, необходимо знать и учитывать физикомеханические свойства обрабатываемого сырья [1].
В соответствии с этим положением рациональная конструкция и оптимальные параметры рабочих органов измельчителя для приготовления зерностержневой кормосмеси (ЗСКС) определяются физико-механическими свойствами початков кукурузы молочно-восковой спелости.
Известны различные конструкции малогабаритных устройств, предназначенных для измельчения кормов [2-5].
Недостатками их являются низкая производительность, слабая приспособленность к измельчению початков кукурузы молочновосковой спелости и, как следствие, относительно большая удельная энергоемкость выполнения этой операции.
Для дисковых режущих аппаратов с вращательным рабочим движением оптимальным является криволинейный профиль лезвия, описываемый эксцентрической окружностью радиуса Я0, вписанной в другую, радиусом
66
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
естник АПК
Ставрополья
(Я0 + е), где е - эксцентриситет с отношением е/ Я0 = 0,7-0,8. Изготовление криволинейного лезвия и выполнение на ножевом диске окон криволинейного профиля связано с трудностями технологического порядка, поэтому предпочтение было отдано ножам с прямолинейным лезвием, где угол скольжения т, заключенный между направлением движения точки лезвия и нормалью к ней, для разноудаленных точек лезвия неодинаков и не всегда оптимален.
Для уменьшения удельной работы резания и снижения энергозатрат следует обеспечить эффект скользящего резания, когда угол т превышает угол трения ф измельчаемого материала о лезвие ножа (т > ф). Этим достигается требуемая величина тангенциальной силы Т, направленной вдоль прямолинейного лезвия и обеспечивающей эффективное резание материала.
Обеспечить величину угла т в оптимальных пределах возможно путем размещения ножа на диске с поперечным Рх и продольным Ру вылетом, величина которых ограничивается заданной длиной ножа ^ и радиусом Я ножевого диска (рис. 1). Значения вылета ножа определяются как
Рх = Ыдт или Рх = Я-втт; (1)
Ру = Я■ оовт - ^ или Ру = Рх-^дт - ^. (2)
T/N = tgx и N/T = tgy.
(3)
(4)
Подставив в формулу (3) значение Т из формулы (4) и проведя преобразования, получим
равенство tgт . tgy = 1, которое и определяет требуемое соотношение угла скольжения т и угла заточки ножа у при условии т + у = 90о, где т > у.
Рисунок 2 - Воздействие отделяемых частиц материала на переднюю поверхность ножа
Под воздействием силы трения Ртр реальная сила воздействия Рвоз частицы на переднюю поверхность ножа отклоняется от горизонтали на угол трения ф, где ф < т. Соотношение вертикальной и горизонтальной составляющих силы Рвоз в свою очередь выражается как
Рв/Рт = tgф.
(5)
Наибольшая эффективность процесса удаления стружки Т > FTp достигается при равенстве соотношения сил N/T = Рв/Рт, что, согласно формулам (4) и (5), соответствует условию
tgy = tgф.
(6)
Рисунок 1 - Зависимость угла скольжения т и радиуса ножевого диска Я от величины продольного Ру и поперечного Рх вылета ножа
Удаление срезанных частиц материала из рабочей зоны измельчителя осуществляет передняя поверхность (грань) ножа, угол наклона которой определяется углом заточки ножа у. Отделяемая частица воздействует на переднюю поверхность ножа с силой Р, которая раскладывается на нормальную N и тангенциальную Тсоставляющие (рис. 2). Соотношение их, как видно из AАРN и ДАРТ, представляется как
Зная табличную величину углов трения составных элементов початка (зерна, стержня, обертки) о сталь лезвия, находящихся в пределах ф = 23-28о, устанавливаем максимальный рекомендуемый угол заточки ножа у = 30о.
На основе расчета ряда конструктивнорежимных параметров нами обоснована рациональная конструкция малогабаритного дискового измельчителя початков для крестьянских фермерских хозяйств (рис. 3) [6, 7].
Рисунок 3 - Схема измельчителя початков дискового ножевого одноступенчатого (патент № 45226):
1 - бункер загрузочный; 2 - диск ножевой;
3 - нож наклонный; 4 - паз сквозной (окно);
5 - лопасть-швырялка; 6 - электродвигатель
в
естник АПК
Ставрополья
№ 1(9), 2013
67
По результатам сопоставительной энергооценки установлено, что удельные энергозатраты на приусадебное приготовление 1 т ЗСКС составляют от 161,92 до 343,55 МДж и зависят, в основном, от варианта применяемой технологии хранения корма. Наименьшие энергозатраты приходятся на закладку корма в хранилище,
заглубленное в грунт, наибольшие - на закладку его в наземную пластмассовую емкость. Энергозатраты на приготовление ЗСКС резанием с закладкой в пакеты составляет 343,55 МДж. Для сравнения, энергозатраты на приготовление кормосмеси в ГСХ с дроблением початков составляют 225,2 МДж на 1 тонну [8].
Литература
1. Горячкин В. П. Общие принципы испытания сельскохозяйственных машин и орудий. Соч. в 4 т. Т. IV. М., 1940. С. 45.
2. Боман Ч. Е., Стифватер Т. Л. Хранение зерна и силоса // Американская техника и промышленность : сб. рекламных материалов. Вып. 7. 1998.
3. Кукта Г М. Машины и оборудование для приготовления кормов. М. : Агропромиз-дат, 1987. С. 64.
4. Кулаковский И. В., Кирпичников Ф. С., Резник Е. Н. Машины и оборудование для приготовления кормов : справочник. Ч. 1. М. : Россельхозиздат, 1987. С. 57.
5. Кулаковский И. В., Кирпичников Ф. С., Резник Е. Н. Машины и оборудование для приготовления кормов : справочник. Ч. 2. М. : Россельхозиздат, 1988.
6. А1 45226 и1 Я11 А01Р 29/00. Малогабаритный измельчитель кормов / Грицай Д. И., Ангилеев О. Г (Ставропольский государственный аграрный университет). № 200413104/22; Заявл. 13.10.2004 // Изобретения. Полезные модели. 2005. № 13. С. 127.
7. Грицай Д. И. Разработка технологии и средств механизации приготовления зерностержневой кормосмеси (ЗСКС) в крестьянских (фермерских) хозяйствах : дис. ... канд. техн. наук. Владикавказ, 2007.
8. Грицай Д. И., Ангилеев О. Г Приготовление измельченной кукурузной смеси в крестьянских фермерских и личных подсобных хозяйствах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 7. С. 12-13.
References:
1. Goryachkin V. P. General principles for testing of agricultural machinery and implements. Op. in 4 volumes T. IV. M., 1940. P 45.
2. Boman Ch. E., Stifvater T. L. Storage of grain and silage // American technology and industry. Collection of promotional materials. № 7, 1998.
3. Kukta G. M. Machinery and equipment for feed production. M. : Agropromizdat, 1987. 64 p.
4. Kulakovski I. V., Kirpichnikov F. S., Rez-nick E. N. Machinery and equipment for feed production. Part 1. M. : Rosselhozizdat.
1987. 57 p.
5. Kulakovski I. V., Kirpichnikov F. S., Rez-nick E. N. Machinery and equipment for feed production. Part. 2. M. : Rosselhozizdat,
1988.
6. A1 45 226 U1 RU A01F 29/00. Compact shredder feed / Gritsay D. I. Angileev O. G. (Stavropol State Agrarian University). № 200413104/22, Appl. 10.13.2004 // Inventions. Utility models. 2005. № 13. P. 127.
7. Gritsay D. I. Development of technology and mechanization means for production of grain and rod feed mixture in (peasant) farms. Ph.D. thesis in Technical science. Vladikavkaz, 2007. P 168.
8. Gritsay D.I., Angileev O. G. Production of granulated corn mixture in peasant farms and smallholdings // Mechanization and electrification of agriculture. 2007. № 7. P 12-13.
