Научная статья на тему 'Результаты исследований смешивания влажных кормов в смесителе-ферментаторе'

Результаты исследований смешивания влажных кормов в смесителе-ферментаторе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
281
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
ВЛАЖНЫЕ КОРМА / КАЧЕСТВО СМЕСИ / ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ / СМЕСИТЕЛЬ-ФЕРМЕНТАТОР / СМЕШИВАНИЕ / ФАКТОР / ЭКСПЕРИМЕНТ / ЭНЕРГОЕМКОСТЬ / WET FEED / QUALITY OF THE MIXTURE / OPTIMAL PARAMETERS / MIXER-FERMENTER / MIXING / FACTOR / EXPERIMENT / ENERGY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Булатов Сергей Юрьевич, Оболенский Николай Васильевич, Свистунов Александр Иванович

Повысить продуктивность животных можно за счет их правильного питания. Поэтому так важен баланс кормовых рационов. Однако соблюдение необходимых требований при создании таких рационов сложно осуществить. В последнее время во многих странах мира занимаются поиском новых эффективных способов получения легко усваиваемого кормового белка. Однако на сегодняшний день отсутствуют универсальные смесительные машины, способные смешивать одновременно и сухие сыпучие, и влажные рассыпные корма. Поэтому создание такого универсального смесителя является на сегодняшний день актуальной задачей. Для решения данной задачи нами разработан смеситель-ферментатор, способный смешивать, как традиционные сухие сыпучие и влажные рассыпные, так и готовить ферментированные корма. В результате проведенных ранее теоретических исследований нами получены математические модели, описывающие влияние конструкционно-технологических параметров исследуемого смесителя на потребляемую мощность. Рассчитав по выведенным формулам необходимые конструкционные размеры смешивающего органа смесителя-ферментатора, методами планирования эксперимента были определены их оптимальные значения при смешивании сухих сыпучих кормов. Вторым этапом исследований стало изучение смешивания влажных кормов. Для этого проведены эксперименты при найденных оптимальных значениях конструктивно-технологических параметров смешивающего органа при смешивании сухих сыпучих материалов. При изучении смешивания влажных кормов использовали горох с дертью. Оценку работы смесителя-ферментатора осуществляли по двум критериям качеству смеси и удельным энергозатратам. Качество смеси оценивали коэффициентом вариации. Энергоемкость процесса оценивали удельными энергозатратами. При проведении однофакторных экспериментов определена область исследования. Оптимизацию исследуемых факторов проводили методом планирования. В итоге определены оптимальные значения исследуемых параметров при смешивании влажных кормов в разработанном смесителе-ферментаторе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Булатов Сергей Юрьевич, Оболенский Николай Васильевич, Свистунов Александр Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE RESULTS OF STUDIES OF MIXINGWET FEED IN THE MIXER-FERMENTER

It is possible to increase the productivity of animals due to their proper nutrition. Therefore, it is important to balance feed rations. However, compliance with the necessary requirements for the establishment of such diets is difficult to implement. In recent years, many countries around the world are seeking new and effective ways of getting an easily digestible feed protein. To date, however, no universal mixing machine capable of mixing at a time and dry loose and wet loose feed. Therefore, the creation of such a universal mixer is today an urgent task. To solve this problem we have developed a mixer-fermenter, able to mix as traditional dry bulk and wet bulk, and to prepare fermented feed. As a result of earlier theoretical studies, we have obtained a mathematical model describing the effect of structural-technological parameters of the mixer on power consumption. Calculated by derived formulas required structural sizes of the mixing on the mixer-fermenter, methods of experiment planning were identified by their optimal values when mixing a dry bulk feed. The second stage of the research was to study the mixing of the wet feed. For these experiments it was found optimal values of the constructive-technological parameters of the mixing body in the mixing of dry bulk materials. In the study of mixing of wet feed used peas with sod soil. The assessment of the work of the mixer-fermenter was carried out according to two criteria the quality of the mixture and specific power consumption. The quality of the mixture was assessed by coefficient of variation. Process energy consumption was estimated specific energy consumption. When conducting single-factor experiments identified study area. Optimization of the investigated factors was performed by the method of planning. In the end, the optimal values of these parameters when mixing wet food in the developed mixer-fermenter.

Текст научной работы на тему «Результаты исследований смешивания влажных кормов в смесителе-ферментаторе»

Такой i sеl'skоhоzyaystvеnniе mаshini. № 1. 1993. S.11-14.

15. Kоrmshikоv А. D., Sisuеv V. А., Руа-tin А. М., Аshihmin V. Р., Kоrmshikоvа L. А., Руай-па N. V., Еrshоv А. М. Pаtеnt № 1713465 ЯР. Spоsоb vоzdеlivаniya trаv. ОриЬ1. 23.02.92. Вуи1. № 7.

16. Sisuеv V. А., Kоrmshikоv А. D., Руа-tin А. М., Оvsyannikоv А. S. Tеhnоlоgiya i tеhnichеskiе srеdstvа dlya pоlоsnоgо pоdsеvа sеmyan trаv v dеrninu (rеkоmеndаtsii). Kirоv : Nаuch.-isslеd. in-t sеl. hоzyaystvа Sеvеrо-Vоstоkа, 2000. 60 s.

17. Prоtоkоl № 06-21-99 (4030192) gоsudаrst-vеnnih priеmоchnih ispitаniy sеyalki dlya pоsеvа sеmyan trаv v dеrninu SDK-2,8. Оrichi : Kirоv. gоs. zоnаl. mаshinоispitаt. st., 1999. 40 s.

18. Prоtоkоl № 06-25-2000 (4030232) gоsudаrst-vеnnih priеmоchnih ispitаniy sеyalki kоmbinirоvаnnоy dlya pоsеvа sеmyan trаv v dеrninu SDKP-2,8. Оrichi : Kirоv . gоs. zоnаl. mаshinоispitаt. st., 2000. 36 s.

19. Prоtоkоl оt 25 оktyabrya 2002 gоdа vеdоmst-vеnnih ispitаniy sеyalki kоmbinirоvаnnоy dlya pоsеvа sеmyan trаv v dеrninu SDKP-2,8M. Kirоv : №иск-isslеd. т4 sеl. hоzyaystvа Sеvеrо-Vоstоkа, 2002. 24 s.

20. Prоtоkоl № 06-42-2003 (1030062) priyomоchnih ispitаniy sеyalki kоmbinirоvаnnоy dlya pоsеvа sеmyan trаv v dеrninu SDKP-2,8M. Оrichi : Kirоv. gоs. zоnаl. mаshinоispitаt. st., 2003. 56 s.

Дата поступления статьи в редакцию 28.06.2016

05.20.00

УДК 631.363.1; 631.363.7

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ СМЕШИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ КОРМОВ В СМЕСИТЕЛЕ-ФЕРМЕНТАТОРЕ

© 2016

Булатов Сергей Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технический сервис» Оболенский Николай Васильевич, доктор технических наук, профессор Свистунов Александр Иванович, аспирант

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет,

Княгинино (Россия)

Аннотация. Повысить продуктивность животных можно за счет их правильного питания. Поэтому так важен баланс кормовых рационов. Однако соблюдение необходимых требований при создании таких рационов сложно осуществить. В последнее время во многих странах мира занимаются поиском новых эффективных способов получения легко усваиваемого кормового белка.

Однако на сегодняшний день отсутствуют универсальные смесительные машины, способные смешивать одновременно и сухие сыпучие, и влажные рассыпные корма. Поэтому создание такого универсального смесителя является на сегодняшний день актуальной задачей. Для решения данной задачи нами разработан смеситель-ферментатор, способный смешивать, как традиционные сухие сыпучие и влажные рассыпные, так и готовить ферментированные корма.

В результате проведенных ранее теоретических исследований нами получены математические модели, описывающие влияние конструкционно-технологических параметров исследуемого смесителя на потребляемую мощность. Рассчитав по выведенным формулам необходимые конструкционные размеры смешивающего органа смесителя-ферментатора, методами планирования эксперимента были определены их оптимальные значения при смешивании сухих сыпучих кормов.

Вторым этапом исследований стало изучение смешивания влажных кормов. Для этого проведены эксперименты при найденных оптимальных значениях конструктивно-технологических параметров смешивающего органа при смешивании сухих сыпучих материалов.

При изучении смешивания влажных кормов использовали горох с дертью. Оценку работы смесителя-ферментатора осуществляли по двум критериям - качеству смеси и удельным энергозатратам. Качество смеси оценивали коэффициентом вариации. Энергоемкость процесса оценивали удельными энергозатратами.

При проведении однофакторных экспериментов определена область исследования. Оптимизацию исследуемых факторов проводили методом планирования. В итоге определены оптимальные значения исследуемых параметров при смешивании влажных кормов в разработанном смесителе-ферментаторе.

Ключевые слова: влажные корма, качество смеси, оптимальные параметры, смеситель-ферментатор, смешивание, фактор, эксперимент, энергоемкость.

THE RESULTS OF STUDIES OF MIXINGWET FEED IN THE MIXER-FERMENTER

© 2016

Bulatov Sergey Yurievich, the candidate of technical sciences, the associate professorof the chair «Technical service» Obolenskiy Nikolay Vasilievich, the doctor of technical sciences, the professor Svistunov Alexandr Ivanovich, the post-graduate student

Nizhniy Novgorod state engineering-economic university, Knyaginino (Russia)

Annotation. It is possible to increase the productivity of animals due to their proper nutrition. Therefore, it is important to balance feed rations. However, compliance with the necessary requirements for the establishment of such diets is difficult to implement. In recent years, many countries around the world are seeking new and effective ways of getting an easily digestible feed protein.

To date, however, no universal mixing machine capable of mixing at a time and dry loose and wet loose feed. Therefore, the creation of such a universal mixer is today an urgent task. To solve this problem we have developed a mixer-fermenter, able to mix as traditional dry bulk and wet bulk, and to prepare fermented feed. As a result of earlier theoretical studies, we have obtained a mathematical model describing the effect of structural-technological parameters of the mixer on power consumption. Calculated by derived formulas required structural sizes of the mixing on the mixer-fermenter, methods of experiment planning were identified by their optimal values when mixing a dry bulk feed.

The second stage of the research was to study the mixing of the wet feed. For these experiments it was found optimal values of the constructive-technological parameters of the mixing body in the mixing of dry bulk materials. In the study of mixing of wet feed used peas with sod soil. The assessment of the work of the mixer-fermenter was carried out according to two criteria - the quality of the mixture and specific power consumption. The quality of the mixture was assessed by coefficient of variation. Process energy consumption was estimated specific energy consumption. When conducting single-factor experiments identified study area. Optimization of the investigated factors was performed by the method of planning. In the end, the optimal values of these parameters when mixing wet food in the developed mixer-fermenter.

Key words: wet feed, the quality of the mixture, optimal parameters, the mixer-fermenter, mixing, factor, experiment, energy.

Повысить продуктивность животных можно за счет их правильного питания. Поэтому так важен баланс кормовых рационов. Однако соблюдение необходимых требований при создании таких рационов сложно осуществить. В последнее время во многих странах мира занимаются поиском новых эффективных способов получения легко усваиваемого кормового белка. Поэтому всё более широкое применение получают корма, приготовляемые с применением заквасок.

Сложность получения ферментированных кормов заключается в том, что их синтез начинается в жидкофазной, а заканчивается в твердофазной среде с перемешиванием материала. Однако на данный момент отсутствуют универсальные машины для смешивания, способные смешивать как сухие сыпучие, так и влажные рассыпные корма. Поэтому создание такого универсального смесителя является, несомненно, актуальной задачей. Для решения данной задачи нами разработан смеситель-ферментатор, способный смешивать, как традиционные сухие сыпучие и влажные рассыпные, так и готовить ферментированные легкоусвояемые корма [1].

В результате проведенных ранее теоретических расчетов с учетом методики, приведенной в работе [2], и особенностей смешивающего органа разработанного смесителя получены математические модели, описывающие влияние конструкционно-технологических параметров исследуемого смесителя на потребляемую мощность [1].

Полную мощность электродвигателя, которая необходима для приведения смешивающего органа в движение, определяется по формуле:

W„

ЖдВ =

V

(1)

пР

где Жсм - мощность на валу смешивающего органа, кВт; цпр - КПД привода.

Мощность на валу смешивающего органа складывается из мощностей каждого из шнеков, составляющих его конструкцию:

И'см = = К2+ К3, (2)

где , И^э , , - мощность, необходимая на привод каждого шнека, кВт.

Мощность каждого шнека рассчитывается по выражению:

Лп

М

N - —■ 60 ■у1

270 -д

(з1,4 Г

N - М ■у1

(О2 - с/2) ■ (1 - 0,0006 ■ п) ■ (1 - 0,0005 ■ /?) ■ <РО ■ г0>

к ■ (М 92 Щ " °° + М ■ д ■ соз Р ■ соз <р') ■ N ■ М ■ уг 23550 ■ Г ■ (О2 - й2) ■ (1 - 0,0006 - п) (1 0,0005 ■ /?) ■ <р0.с0 м- д- Бтр ■ 1д (атсгд (щ^) + атсгд^ ■ П0 ■ (ео - <и2)

1500

/г - ^ + М ' 5 " " соэ ' " ^ (агс^ (7Щз) + ат-Л^/!^ ■ Б ■ (л» — л»2)

1500

где N — количество передвижений смешиваемого влажного материала за один поворот смешивающего рабочего органа; М - масса смеси, т; t - время всего процесса перемешивания корма, мин; ух - коэффициент заполнения бункера-смесителя; О - диаметр, определяющий внешний размер кромки шнека, м; й - диаметр, определяющий внутренний размер кромки шнека, м; п - частота вращения рабочего органа, мин-1; @ - угол, характеризующий наклон оси смешивающего рабочего органа относительно горизонтали, град.; ф0 - удельный вес смешиваемого влажного корма; с0 - коэффициент, который учитывает проскальзывание корма в зазорах между корпусом и шнеком (лопатками); ю2 - угловая скорость смешиваемого влажного корма, с-1; О0 - диаметр окружности, который проходит через центр давления влажного корма, м; ф' - угол, характеризующий поворот отдельного слоя влажного корма в сторону вращения смешивающего рабочего органа; - шаг витков шнеков, м; /\ - коэффициент, характеризующий трение корма о поверхность витков шнеков; ю - угловая скорость смешивающего рабочего органа, с-1; в - угол подъема винтовой линии, град.

На основании выведенной математической модели проведены сравнительные теоретические расчёты и сделан вывод о преимуществе разработанного смешивающего устройства перед прототипом, в основе которого выступил ленточный смеситель [3].

Рассчитав по выведенным формулам необходимые конструкционные размеры смешивающего органа спроектированного смешивающего устройства, используя разработанные методики планирования

и проведения экспериментов [4, 5, 6, 7, 8, 9], определены их оптимальные показатели при смешивании сухих сыпучих кормов [1]: п = 45 мин-1; в = 50° (рисунок 1); Ь2 = 50 мм (рисунок 1); Ь3 = 75 мм (рисунок 1); S2 = 105 мм (рисунок 1); S3 = 135 мм (рисунок 1); t = 84...108 с.

На втором этапе исследований изучали процесс смешивания влажных кормов. Для этого проведены эксперименты при найденных оптимальных конструктивно-технологических параметрах смешивающего органа при смешивании сухих сыпучих материалов.

Опыты проводили в такой последовательности. В бункер смесителя устанавливали рабочий орган с необходимыми параметрами. Подбирая шкивы определенных диаметров, задавали нужную частоту вращения. Учитывая результаты, которые были получены ранее другими исследователями [10, 11], наполовину заполняли бункер смесителя кормом. Следуя рекомендациям [11], контрольный компонент распределяли равномерно вдоль оси бункера смесителя.

При изучении смешивания влажных кормов использовали горох с дертью, наилучшее качество которой получается измельчением зерна влажностью 13 % с помощью молотковой дробилки [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18].

Отбор необходимого числа проб осуществлялся с помощью разработанного пробоотборника.

Работу спроектированного смесителя осуществляли по двум главным критериям - качеству смеси и удельным энергозатратам.

Эз

1 2 _ЗУ .4/

Рисунок 1 - Схема рабочего органа спроектированного смесительного устройства: 1 - скребки; 2 - внешний шнек; 3 - внутренний шнек; 4 - вал

Оценку качества готовой смеси проводили, используя коэффициент вариации, расчет которого представлен во многих работах, посвященных процессу смешивания материалов [19, 20, 21, 22].

Удельными энергозатратами оценивалась энергоэффективность процесса смешивания. Их рассчитывали как отношение полезной мощности двигателя, потребленной за единицу времени и необходимой на смешивание корма до заданного качества, к массе этого материала [23, 24, 25].

Результаты предварительного эксперимента показали, что при полученных конструкционно-технологических параметрах влажный корм практически не смешивается и движется по периферии под действием центростремительных сил. Поэтому в конструкцию смесителя были внесены изменения -внешние скребки с шагом 81 = 0,5 Ь заменили лопатками (рисунок 2).

Исследовали влияние длины лопаток, времени процесса смешивания и частоты вращения рабочего органа на качество готовой смеси. Результаты исследований оформлены в виде графиков (рис. 3, а...3, г). Анализируя графики, можно заметить, что уменьшение длины лопаток влечет снижение коэффициента неоднородности. Наилучшее качество смеси при всех частотах вращения смешивающего органа наблюдается при Ь = 40 мм.

Рисунок 2 - Смешивающий орган с лопатками

Уменьшение времени смешивания, достаточного для получения качественного корма, наблюдается при уменьшении длины лопаток с 80 до 40 мм. Это объясняется тем, что увеличение расстояния между лопатками приводит к снижению сил сцепления между частицами корма, и корм рассыпается. В определенный момент, наступление которого зависит от частоты вращения смешивающего вала, наступают оптимальные условия для смешивания влажного корма, и дальнейшее уменьшение длины лопаток влечет увеличение времени смешивания. Это объясняется тем, что короткие лопатки не перекрывают всю длину смесителя, и на периферии бункера смесителя остаются кольца корма.

б

80

~ 60 мм; г

Рисунок 3 - Влияние времени смешивания и длины лопаток на качество смеси: а - п = 25 мин-1; б - п = 30 мин-1; в - п = 35 мин-1; г - п = 40 мин-1

Из графиков (рисунок 3) видно, что наилучшие показатели качества смеси на всех исследуемых частотах вращения смешивающего органа наблюдаются при длине лопаток 40 мм.

Частота вращения вала влияет на качество смешивания неоднозначно. Коэффициент неоднородности достигает значенияу =15 % через 80.95 с сначала смешивания, независимо от частоты вращения (рисунок 4). Коэффициент неоднородности дос-

тигает значения V = 5 % при п = 25 мин- через 180 с с начала смешивания, и через 110.120 с - на остальных режимах. Поэтому в дальнейших исследованиях изучение значение п = 25 мин-1 было исключено.

Таким образом, время смешивания влажных рассыпных кормов, должно лежать в интервале 80.160 с. Качество полученной смеси при этом соответствует необходимым зоотехническим требованиям.

%

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 О

40

V ч \ \\ \ г

1

\

1 N.

\Ч ч\

\\'ч

N1 I *■■-., ■

■—1 -

80

120 4

160

1:. с

Рисунок 4 - Влияние частоты вращения и времени смешивания на качество смеси при Ь = 40 мм: 1 - п = 25 мин-1; 2 - п = 30 мин-1; 3 - п = 35 мин-1; 4 - п = 40 мин-1

На рисунке 5 показано влияние длины лопаток и частоты вращения смешивающего органа на качество смеси. Удовлетворительное качество смешивания на всех исследуемых режимах работы смесителя достигается при длине лопаток 30.60 мм.

Рисунок 5- Влияние длины лопаток и частоты вращения на качество смеси

Энергоэффективность оценивалась удельными затратами электроэнергии. Из анализа полученных данных (рисунок 6) видно, что минимальные энергозатраты, независимо от частоты вращения рабочего органа, лежат в интервале длины лопаток, равной 30.50 мм. Увеличение длины лопаток приводит к росту критерия оптимизации, особенно при п = 35.40 мин-1. Этот рост энергозатрат объясняется ростом сопротивления смешиваемой среды при увеличении частоты вращения смешивающего органа. С уменьшением длины лопаток также наблюдается рост затрат электроэнергии. Это объясняется ухудшением условий смешивания, что, в свою очередь, ведет к увеличению времени работы смесителя.

20

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

40

■— п = 25 мин-1; - п = 35 мин-1; |

60 Ь, мм 80

■ — п = 30 мин-1;

■ ■ — п = 40 мин-1

Рисунок 6 — Изменение удельных затрат электроэнергии в зависимости от длины лопаток и частоты вращения

Таким образом, в итоге проведённых экспериментов определена область исследования:

- частота вращения вала смешивающего рабочего органа 30.40 мин -1;

- длина лопаток смешивающего рабочего органа 20.60 мм;

- время смешиваниявлажного корма 80.160 с.

Для получения регрессионной модели и определения оптимальных значений исследуемых факторов проведен многофакторный эксперимент. Для этого был реализован план Бокса-Бенкена для 3 факторов.

Фактор х1 - длина лопаток, - изменяли от 20 до 60 мм с интервалом 20 мм.Частоту вращения вала смесителя х2 изменяли в интервале 30.40 мин-1 с шагом 5 мин-1. Минимальное значения третьего фактора х3т1п задавали 80 с, максимальное - х3тах = 160 с, Дх3 = 40 с.

Матрица плана и результаты, полученные в ходе эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Матрица плана Бокса-Бенкена для 3 факторов и результаты эксперимента

Обозначения факторы Критерии оптимизации

1, мм п, мин-1 ^ с V, % ^уд

Х1 Х2 Х3 У1 У2

(-) 20 30 80

Уровни факторов (0) 40 35 120

(+) 60 40 160

1 0,0 0,0 0,0 3,2 0,37

2 -1,0 -1,0 0,0 14,1 0,2

3 1,0 -1,0 0,0 5,3 0,24

4 -1,0 1,0 0,0 13,2 0,37

5 1,0 1,0 0,0 17,9 0,4

6 -1,0 0,0 -1,0 28,1 0,23

7 1,0 0,0 -1,0 52,8 0,27

8 0,0 0,0 0,0 3,2 0,37

9 -1,0 0,0 1,0 17,3 0,46

10 1,0 0,0 1,0 33,2 0,53

11 0,0 -1,0 -1,0 15,3 0,15

12 0,0 1,0 -1,0 11,8 0,28

13 0,0 -1,0 1,0 4,2 0,3

14 0,0 1,0 1,0 5,3 0,57

15 0,0 0,0 0,0 3,2 0,37

После анализа результатов эксперимента получено уравнение регрессии, описывающее изменение качества смеси, выраженной через коэффициент неоднородности, при 90 %-ой доверительной вероятно-

сти:

у1 = 3,2 + 4,56 • х1 + 1,16 • х2 — 6 • х3 + + 16,56 • х2 + 3,38 • х1 • х2 — 2,2 • х1 • х3

—7,1 • х| + 1,15 • х2 • х3 + 13,09 • х|

(4)

Из уравнения (4) видно, что с увеличением факторов х1 и х2 и уменьшением фактора х3 коэффициент неоднородности возрастает. Также необходимо отметить, что наибольшее влияние на критерий оптимизации у1 оказывают эффекты х12 и х32.

Для критерия у2 при 95 %-й доверительной вероятности регрессионная модель после проведения анализа опытных данных в закодированном виде имеет вид:

у2 = 0,37 + 0,02 • х1 + 0,09 • х2 + 0,12 • х3 — —0,01 • х^ — 0,0003 •х1 • х2 + 0,01 •х1 • х3 — —0,06 • х2 + 0,04 • х2 • х3 + 0,01 • х3. (5) Наибольшее влияние на критерий у2 оказывают факторы х3 и х2. Незначимыми в данном случае явля-

22 ются х1 , х1х2, х1х3 и х3 .

1

0,6

0,2 х2 -0,2

-0,6

-1

-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 х1 1

а

1

0,6

0,2

х3 -0,2

-0,6

-1

Проверка адекватности модели (4) показала, что модель с учетом значимых факторов адекватно описывает изменение удельных затрат в процессе смешивания. Степень достоверности аппроксимации модели R2 = 99,4 %.

С целью наглядного представления влияния факторов на критерии оптимизации и определения их оптимальных значений на основании моделей регрессий (4) и (5) построены сечения поверхностей откликов (рисунок 6).

Анализируя сечения (рисунок 7), можно заметить, что коэффициент неоднородности, характеризующий качество смеси, не превышает 5 % при следующих значениях исследуемых факторов: х1 = -0,4.0,4 ^ = 32.48 мм), х2 = -1 (п = 30 мин-1), х3 = -0,2.0,6 (1 = 110.140 с). Минимизация исследуемых факторов ведет к снижению удельных энергозатрат. Оптимальные значения исследуемых факторов определяли методом наложения сечений: Ь = 32 мм, п = 30 мин-1, X = 110 с. При этих значениях

„ кВт• ч

параметров энергозатраты составляют 0,32-.

1

0,6

0,2

х3 -0,2

-0,6

-1

-1 -0,6 -0,2 б

>,2 0,6 х1 1

0,6 х2

У1;

у 2

Рисунок 7 - Двумерные сечения поверхностей откликов, характеризующие влияние на критерии оптимизации: а - длины лопаток (фактор х6) и частоты вращения (фактор х7); б - длины лопаток (фактор х6) и времени смешивания X (фактор х5); а - частоты вращения (фактор х7) и времени смешивания X (фактор х5)

Таким образом, в итоге проведенных экспериментов определены значения факторов, при которых получается смесь влажных кормов соответствующего качества, а затраты энергии минимальны:

- длина лопаток, заменивших скребки l = 32 мм;

- время работы смесителя X = 110 с;

- частота вращения смешивающего рабочего органа п = 30 мин-1.

При данных оптимальных параметрах удель-

кВт ч

ные энергозатраты не превышают 0,32-.

В результате проведенных экспериментов выявлено, что установка лопаток вместо скребков на

в

смешивающий орган смесителя позволяет повысить качество готовой смеси влажных кормов.

С целью оценки определения измененного смешивающего рабочего органа на качество готовой смеси сухих сыпучих кормов проведены дополнительные эксперименты, по результатам которых построены сравнительные графики (рисунок 8).

О

20 60 100

■ со скребками — - с лопатками

Рисунок 8 - Сравнительные графики, характеризующие изменение коэффициента

неоднородности при смешивании сыпучих материалов смешивающим органом с лопатками и скребками

Из графиков видно, что происходит снижение коэффициента неоднородности на 10.17 %, времени смешивания со 100 до 70 с, удельной энергоемкости на 25 % ниже.

По итогам проведенных исследований можно сделать вывод, что измененный смешивающий орган способствует повышению качества готового корма и снижению энергозатрат на его приготовление.

СПИСОК ЛИТЕ РАТУРЫ

1. Савиных П. А., Оболенский Н. В., Булатов С. Ю., Свистунов А. И. Оптимизация рабочего процесса смешивания сыпучих кормов в ленточном смесителе периодического действия // Экономика и предпринимательство. 2015. № 9-2. С. 811-816.

2. Савиных П. А. Турубанов Н. В., Зырянов Д. А. Обоснование конструкционно-технологических параметров ленточного смесителя // Вестник ВНИИМЖ. Механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве. 2015. № 3 (19). С. 76—80.

3. Савиных П. А., Турубанов Н. В., Романюк В., Киселев А. С., Чернятьев Н. А. Патент № 2488434 МПК В01Б 7/08. Смеситель / Опубл. 27.07.2013. Бюл. № 21. 7 с.

4. Губин В. И., Осташков В. Н. Статистические методы обработки экспериментальных данных : Учеб. пособие для студентов технических вузов. Тюмень : Изд-во «ТюмГНГУ», 2007. 202 с.

5. Наследов А. Д. Профессиональный статистический анализ данных. СПб. : Питер, 2008. 416 с.

6. Семин В. А., Семина С. М. Основы получения и обработки экспериментальных данных : учеб-

но-методическое пособие. Тула : Изд-во ТулГУ, 2013. 68 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Сысуев В. А., Алешкин А. В., Савиных П. А. Кормоприготовительные машины. Теория, разработка, эксперимент. В 2-х томах. Киров : Зональный НИИСХ Северо-Востока. 2008. Т. 1. 640 с.

8. Федоренко И. Я. Технологические процессы и оборудование для приготовления кормов. Учебное пособие. Барнаул : АГАУ, 2004. 180 с.

9. Яворский В. А. Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных. Методические указания к лабораторным работам. Москва, 2011. 48 с.

10. Петрова С. С. Повышение качества смешивания кормов с обоснованием конструктивно-режимных параметров барабанного смесителя. Дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Пенза : Самарская ГСХА, 2004. 137 с.

11. Скотников Д. А. Совершенствование технологии и оптимизация параметров смесителя для приготовления субстрата при производстве биогумуса. Дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Саратов : Саратовский ГАУ имени Н. И. Вавилова, 2003. 173 с.

12. Зыкин А. А. Исследование рабочего процесса молотковой дробилки с вихревыми камерами // Вестник ВНИИМЖ. Механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве. 2010. № 3. Том 21. С. 121 —127.

13. Зыкин А. А. Модернизация дробилки ДКР-3 // Сельский механизатор. Москва : ОАО «Кострома», 2011. Вып. 9. С. 28-29.

14. Баранов Н. Ф., Одегов В. А. Патент Рос. Федерации № 31999 на полезную модель. Многоступенчатая дробилка; заявитель и патентообладатель Вятская ГСХА. № 2003112808/20. Заявл. 30.04.2003; опубл. 10.09.2003. 1 с.

15. Савиных П. А., Лодыгин Д. Г., Туруба-нов Н. В. Патент Рос. Федерации № 76250 на полезную модель. Молотковая дробилка; заявитель и патентообладатель ГУЗНИИСХ Северо-Востока им. Рудницкого. № 2008103295/22. Заявл. 28.01.2008; опубл. 20.09.2008. Бюл. № 26. 3 с.

16. Алешкин В. Р., Баранов Н. Ф., Поярков М. С., Филинков А. С. Патент Рос. Федерации № 2202416, МПК7В 02 С 13/02. Молотковая дробилка; заявитель и патентообладатель Вятская ГСХА. № 2001121368/13. Заявл. 30.07.2001; опубл. 20.04.2003. 3 с.

17. Баранов Н. Ф., Сергеев А. Г., Зыкин А. А. Патент Рос. Федерации № 2457034, В 02 С 13/12. Молотковая дробилка; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия - № 2010149351/13; заявл. 02.12.2010; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21 с.

18. Баранов Н. Ф., Фуфачев В. С., Баранов Р. Н., Сергеев А. Г. Патент Рос. Федерации

№ 2477180, МПК В 02 С 13/04. Молотковая дробилка; заявитель и патентообладатель Вятская ГСХА. № 2011118003/13. Заявл. 04.05.2011; опубл. 10.03.2013. Бюл. № 7. 7 с.

19. «Инта-строй». Методика оценки качества смешения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.inta.ru/mass-media/news/metodika-otsenki-kachestva-smesheniya/ (дата обращения: 12.09.2014).

20. Кукта Г. М. Методика определения неравномерности смешивания кормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. № 1. С.44-46.

21. Королев Л. В. Таршис М. Ю. Метод оценки качества смешения сыпучих материалов по распределению частиц в плоском сечении рабочего объема // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2002. Т. 45, № 1. С. 98-100.

22. Макаров Ю. И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М. : Машиностроение, 1973. 216 с.

23. Драгайцев В. И., Морозов Н. М., Алексеев К. И. и др. Методика экономической оценки технологий и машин в сельском хозяйстве. М. : ВНИИ-ЭСХ, 2009. 147 с.

24. Мухамадьяров Ф. Ф. и др. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации. Киров : НИИСХ Северо-Востока. 1997. 62 с.

25. Сыроватка В. И., Алябьев Е. В. Методика проведения испытаний машин для смешивания кормов. М. : ВИЭСХ, 1971. 56 с.

REFERENCES

1. Sаvinih P. А., ОЬо1е^Ыу N. V., Butetov S. YU., Svistunоv А. I. Оptimizаtsiya rаbоchеgо prоtsеssа smеshivаniya sipuchih kоrmоv v 1еП;оЛпот smеsitеlе pеriоdichеskоgо dеystviya // Ekоnоmikа i prеdprinimаtеl'stvо. 2015. № 9-2. S. 811-816.

2. Sаvinih P. А. Turubаnоv N. V., Ziryarov D. А. Оbоsnоvаniе kоnstruktsiоnnо-tеhnоlоgichеskih рагате^ rov lеntоchnоgо smеsitеlya // Vеstnik VNIIMG. Mеhаnizаtsiya, аvtоmаtizаtsiya i mаshinniе tеhnоlоgii v givоtnоvоdstvе. 2015. № 3 (19). S. 76-80.

3. Sаvinih P. А., Turubаnоv N. V., Rоmаnyuk V., Kisеlеv А. S., C^i^at^ N. А. Pаtеnt № 2488434 MPK B01F 7/08. Smеsitеl' / Opubl. 27.07.2013. Byul. № 21. 7 s.

4. Gubin V. I., Ostаshkоv V. N. Stаtistichеskiе mеtоdi оbrаbоtki ekspеrimеntаl'nih dаnnih : Uchеb. pоsоbiе dlya studеntоv tеhnichеskih vuzоv. Tyumеn' : Izd-TO «TyumGNGU», 2007. 202 s.

5. Nаslеdоv А. D. Prоfеssiоnаl'niy stаtistichеskiy аnаliz dаnnih. SPb. : Pter, 2008. 416 s.

6. Semin V. А., Semina S. M. Osnovi polucheniya i obrabotki eksperimental'nih dannih : uchebno-metodicheskoe posobie. Tula : Izd-vo TulGU, 2013. 68 s.

7. Sisuev V. А., Aleshkin А. V., Savinih P. А. Kormoprigotovitel'nie mashini. Teoriya, razrabotka, eksperiment. V 2-h tomah. Kirov : Zonal'niy NIISH Severo-Vostoka. 2008. T. 1. 640 s.

8. Fedorenko I. YA. Tehnologicheskie protsessi i oborudovanie dlya prigotovleniya kormov. Uchebnoe posobie. Barnaul : AGAU, 2004. 180 s.

9. YAvorskiy V. A. Planirovanie nauchnogo eksperimenta i obrabotka eksperimental'nih dannih. Metodicheskie ukazaniya k laboratornim rabotam. Moskva, 2011. 48 s.

10. Petrova S. S. Povishenie kachestva smeshiva-n i y a kormov s obosnovaniem konstruktivno-regimnih parametrov barabannogo smesitelya. Dis. ... kand. tehn. nauk: 05.20.01. Penza : Samarskaya GSHA, 2004. 137 s.

11. Skotnikov D. А. Sovershenstvovanie tehno-logii i optimizatsiya parametrov smesitelya dlya p rigotovl eniya substrata pri proizvodstve biogumusa. Dis. ... kand. tehn. nauk: 05.20.01. Saratov : Saratovskiy GAU imeni N. I. Vavilova, 2003. 173 s.

12. Zikin A. A. Issledovanie rabochego protsessa molotkovoy drobilki s vihrevimi kamerami // Vestnik VNIIMG. Mehanizatsiya, avtomatizatsiya i mashinnie teh-nologii v givotnovodstve. 2010. № 3. Tom 21. S. 121-127.

13. Zikin A. A. Modernizatsiya drobilki DKR-3 // Sel'skiy mehanizator. Moskva : OAO «Kostroma», 2011. Vip. 9. S. 28-29.

14. Baranov N. F., Odegov V. A. Patent Ros. Federatsii № 31999 na poleznuyu model'. Mnogostupenchataya drobilka; zayavitel' i patentoobladatel' Vyatskaya GSHA. № 2003112808/20. Zayavl. 30.04.2003; opubl. 10.09.2003. 1 s.

15. Savinih P. A., Lodigin D. G., Turubanov N. V. Patent Ros. Federatsii № 76250 na poleznuyu model'. Molotkovaya drobilka; zayavitel' i patentoobladatel' GUZNIISH Severo-Vostoka im. Rudnitskogo. № 2008103295/22. Zayavl. 28.01.2008; opubl. 20.09.2008. Byul. № 26. 3 s.

16. Aleshkin V. R., Baranov N. F., Poyar-kov M. S., Filinkov A. S. Patent Ros. Federatsii № 2202416, MPK7V 02 S 13/02. Molotkovaya drobilka; zayavitel' i patentoobladatel' Vyatskaya GSHA. № 2001121368/13. Zayavl. 30.07.2001; opubl. 20.04.2003. 3 s.

17. Baranov N. F., Sergeev A. G., Zikin A. A. Patent Ros. Federatsii № 2457034, B 02 C 13/12. Molotkovaya drobilka; zayavitel' i patentoobladatel' FGOU VPO Vyatskaya gosudarstvennaya sel'skoho-zyaystvennaya akademiya - № 2010149351/13; zayavl. 02.12.2010; opubl. 27.07.2012, Byul. № 21 s.

Дaтa nocrynneHM статьи в рeдaкцию 21.06.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.