CC BY
28
УДК 631.363.21
УК. САБИЕВ, АС. ПУШКАРЁВ
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
Как известно, процесс измельчения трудо- и энергозатратен. Авторами проведен сравнительный анализ машин для измельчения зерновых материалов. По его результатам выявлены недостатки и достоинства основных средств механизации для измельчения. К основным недостаткам отнесеныл значительные энергозатраты на измельчение зерна, большая доля пылевидной фракции, неравномерность помола, высокая металлоемкость конструкции, малая ремонтопригодность, сложность конструкции. С учетом результатов анализа авторами предложены рабочие органы измельчителя, исключающие основные недостатки рассмотренных измельчителей. Изготовленные согласно полученному патенту рабочие органы позволяют достичь соответствия конечного продукта помола зоотехническим требованиям, получить фракции промежуточных размеров, а также использовать данное средство механизации в различных отраслях промышленности. В ходе проводимого исследования были измельчены зерновые средства. В качестве измельчаемого материала выбрана смесь разных зерновых материалов. В составе смеси присутствовали трудноизмельчаемые кормовые элементы, такие как щуплое зерно, примеси овсюга, полые частицы. У измельченного продукта привлекательный внешний вид, выровненный гранулометрический состав, поверхность частиц корма после измельчения имеет наиболее выгодную поверхность для взаимодействия корма с пищеварительным трактом животного, содержание пылевидной фракции не превышает 5 %. Процесс измельчения не требует больших энергозатрат в сравнении с распространенными машинами для измельчения зерновых материалов. Приведены некоторые результаты экспериментальных исследований, которые подтверждают ожидаемые результаты.
Ключевые слова: гранулометрический состав, продукт помола, измельчение, зоотехнические требования.
Введение
Основой интенсивного развития отрасли животноводства являются концентрированные корма. Научными исследованиями и практикой доказано, что от качества комбикормов во многом зависит повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы. Скармливание зернофуража в виде дерти малоэффективно и экономически нецелесообразно. Поэтому условие рентабельного ведения отрасли животноводства - производство комбикормов непосредственно в местах потребления [1; 2].
Комбикорм - сложная однородная смесь очищенных и измельченных до необходимой крупности различных кормовых компонентов и микродобавок. Однородность комбикорма влияет на полноту усвояемости питательных веществ животными. В технологии его приготовления одно из наиболее важных звеньев - процесс измельчения, на него приходится более 50 % общих трудозатрат. При размоле зерновки разрушается твердая оболочка, повышается площадь поверхности, контактирующей с пищеварительными ферментами, способствуя ускорению процессов пищеварения и повышая усвоение питательных веществ [3]. Измельченное зерно, используемое при кормлении, соответствующее зоотехническим требованиям, позволяет добиться наименьших сроков откорма, снизить расход кормов, повысить поедаемость и усвояемость, снизить себестоимость продукции животноводства.
От выбора средств механизации, при помощи которых будет осуществляться измельчение, зависит соответствие получаемого продукта зоотехническим требованиям. Наибольшее распространение получили машины молоткового типа, работающие по принципу разрушения материала дроблением при помощи ударов рабочих органов (молотков). Они широко используются благодаря простоте конструкции, высокой производительности и удобству обслуживания. Существенными недостатками работы таких дробилок являются высокий расход энергии и неравномерность гранулометрического состава готового продукта (доля пылевидной фракции - до 20 %) [4].
© Сабиев У.К., Пушкарёв А.С., 2017
Авторами предлагается устройство для измельчения зерна, без вышеперечисленных недостатков, позволяющее получить конечный продукт помола выровненного состава, соответствующий зоотехническим требованиям, при минимальных значениях энергозатрат на технологический процесс [5].
Объекты и методы исследования
Измельчение зерновых материалов - одна из самых трудоемких операций в кормо-приготовлении. Интерес вызывают серийно выпускаемые измельчители ИЛС центробеж-но-роторного типа, работающие по принципу среза и скалывания при измельчении зерновых культур. У них несколько ступеней измельчения, что позволяет повысить качество получаемого продукта [6]. Заслуживают внимания измельчители [7; 8], работающие подобным образом.
В работах [4; 9-11] представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по эффективности использования рабочих органов измельчителя зерновых материалов, имеющих дифференцированные углы резания на первых и последующих ступенях измельчения при различной влажности зерновых культур. Таким образом, проблема эффективности измельчения зернового сырья все еще насущна, целесообразны разработка и совершенствование рабочих органов, измельчающих устройств получить для получения готового продукта выровненного гранулометрического состава.
В Омском ГАУ на кафедре агроинженерии разработаны, изготовлены и испытаны в лабораторных условиях новые рабочие органы измельчителя [5]. Конструктивные особенности выполнения сквозных пазов на кольцевых выступах по циклоиде, радиус которой увеличивается от центра к периферии и переменный угол наклона стенок сквозных пазов -в пределах от 45 до 90 град., позволяют частицам измельчаемого материала под действием центробежного ускорения двигаться по определенной траектории. Это дает возможность беспрепятственно проходить по сквозным пазам, исключая переизмельчение и обеспечивая повышение однородности гранулометрического состава конечного продукта и снижение энергоемкости процесса измельчения.
Результаты и их обсуждения
Представлены некоторые результаты работы измельчителя зерновых материалов [5]. Авторами разработаны и изготовлены рабочие органы измельчителя (рис. 1).
Рис. 1. Рабочие органы измельчителя зерновых материалов
По результатам лабораторных исследований установлено, что предложенные рабочие органы позволяют получить продукт помола, отвечающий зоотехническим требованиям для различных видов животных. На рис. 2 представлены образцы продуктов измельчения зерновых материалов. В качестве измельчаемого материала использована зерновая смесь зерна, овса и ячменя. В составе смеси много трудноизмельчаемых щуплого зерна, шелухи, примесей овсюга.
а бе
Рис. 2. Образцы продуктов измельчения:
а - молотковой дробилкой; б - рабочими органами измельчителя зерновых материалов по патенту [4]; в - рабочими органами измельчителя зерновых материалов по патенту [5]
На рис. 2 видно, что у представленных образцов, полученных с использованием на различных рабочих органов измельчителя, преимущества по сравнению с зерновой смесью, измельченной на дробилке молоткового типа. Продукт измельчения (образец в), полученный на установке, предлагаемой авторами, не имеет в составе целых зерен, у него выровненный гранулометрический состав.
Выводы
Разработаны, изготовлены и проверены в лабораторных условиях рабочие органы измельчителя зерновых материалов по патенту [5].
Проведенные предварительные исследования показали, что продукт помола, получаемый измельчителем зерновых материалов, соответствует зоотехническим требованиям.
Использование предлагаемого измельчителя на производстве комбикормов из местного сырья в личных подсобных и крестьянско-фермерских хозяйствах позволит удешевить себестоимость их приготовления, а это немаловажно для отрасли животноводства.
U.K. Sabiev, A.S. Pushkarev
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
The performance of the upgraded chopper
As you know, the process of grinding is laborious and carries a large amount of labor and energy. The authors carried out a comparative analysis of machines for grinding grain materials. The result of the analysis is the identification of shortcomings and advantages of the main means of mechanization for grinding. The main shortcomings include the following drawbacks: large energy costs for grinding grain, a large fraction of the pulverized fraction, uneven grinding, high metal capacity of the structure, low maintainability, complexity of the design. Taking into account the results of the analysis, the authors proposed the working organs of the shredder, which exclude the main shortcomings of the shredders considered in the article. The working organs created according to the norms of the patent make it possible to achieve that the final grinding product corresponds to zootechnical requirements. The proposed working bodies provide medium-sized loans, as well as their use in various industries. In the course of the study, cereals were crushed. As the material to be ground, a mixture of different cereal materials was selected. The composition of the mixture contained difficult-to-grind feed elements: Such as a frail grain, an admixture of an octagon, hollow particles. The crushed product has a developed granulometric composition, the surface of the feed particles after grinding has the most favorable surface for feed with the digestive tract of the animal, the content of the pulverized fraction does not exceed 5%, the grinding product has an attractive appearance. The grinding process does not require large energy inputs in comparison with the common machines for grinding grain materials. Some results of experimental studies are presented, which confirm the expected results.
Keywords: grain size distribution, product grinding, milling, livestock requirements.
Список литературы
1. Сабиев У.К. Интенсификация технологических процессов приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий : автореф. дис. ... д-ра техн. наук, Барнаул, 2012. С. 43.
2. Сабиев У.К. Методологическая база обоснования технологического процесса и интенсифицирующих рабочих органов вибрационного и ударного принципа действия для приготовления комбикормов в условиях сельскохозяйственных предприятий // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. 2013. № 2 (10). С. 62-64.
3. Сабиев У.К., Фомин В.В. Математическая модель движения сегмента зерновки в центробежно-роторном измельчителе фуражного зерна // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 2. С. 62-66.
4. Сабиев У.К., Фомин В.В., Сабиев И.У. Повышение однородности гранулометрического состава измельченного материала в измельчителе центробеж-но-роторного действия // Вестн. Алтай. гос. аграр. унта. 2011. № 4. С. 82-84.
5. Патент на полезную модель № 162055 РФ. Устройство для измельчения зерновых материалов / У.К. Сабиев, А.С. Пушкарев, И.У. Сабиев, В.В. Фомин. Опубл. Б.И. 2016. № 14.
6. Сабиев У.К., Пушкарев А.С. Сравнительный анализ устройств для измельчения зерновых материалов // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. 2016. № 1. С. 221-226.
7. Патент на полезную модель № 64942 РФ. Устройство для измельчения зерна / У.К. Сабиев, В.В. Фомин. Опубл. Б.И. 2007. № 20.
8. Патент на полезную модель № 65401 РФ. Устройство для измельчения зерновых материалов / У.К. Сабиев, В.В. Фомин Опубл. Б.И. 2007. № 22.
9. Сабиев У.К., Фомин В.В. Устройство для измельчения зерновых материалов // Вестн. Ом. гос. аг-рар. ун-та. 2008. № 2. С. 75.
10. Сабиев У.К., Фомин В.В. Снижение энергоемкости измельчения зерна в малогабаритном центро-бежно-роторном измельчителе методом дифференцирования углов резания на первой и последующих ступенях измельчения // Ом. науч. вестн. Сер. Приборы, машины и технологии. 2011. № 2 (100). С. 167-170.
11. Сабиев У.К., Пирожков Д.Н., Сабиев И.У. Некоторые закономерности измельчения фуражного зерна при помощи удара лезвием // Вестн. Алтай. гос. аграр. ун-та. 2014. № 12. С. 132-137.
Сабиев Уахит Калижанович, д-р техн. наук, проф., Омский ГАУ, uk.sabiev@omgau.org; Пушкарев Александр Сергеевич, аспирант, Омский ГАУ, as.pushkarev350604@omgau.org.
References
1. Sabiev U.K. Intensifikaciya tekhnologicheskih pro-cessov prigotovleniya kombikormov v usloviyah selsko-hozyajstvennyh predpriyatij : avtoref. dis. ... d-ra tekhn. nauk, Barnaul, 2012. S. 43.
2. Sabiev U.K. Metodologicheskaya baza obosno-vaniya tekhnologicheskogo processa i intensificiruyushchih rabochih organov vibracionnogo i udarnogo principa dejst-viya dlya prigotovleniya kombikormov v usloviyah selsko-hozyajstvennyh predpriyatij // Vestn. Om. gos. agrar. un-ta. 2013. № 2 (10). S. 62-64.
3. Sabiev U.K., Fomin V.V. Matematicheskaya model' dvizheniya segmenta zernovki v centrobezhno-rotornom izmel'chitele furazhnogo zerna // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2010. № 2. S. 62-66.
4. Sabiev U.K., Fomin V.V., Sabiev I.U. Povyshenie odnorodnosti granulometricheskogo sostava izmel'chennogo materiala v izmelchitele centrobezhno-rotornogo dejstviya // Vestn. Altaj. gos. agrar. un-ta. 2011. № 4. S. 82-84.
5. Patent na poleznuyu model' № 162055 RF. Ustrojstvo dlya izmel'cheniya zernovyh materialov / U.K. Sabiev, A.S. Pushkarev, I.U. Sabiev, V.V. Fomin. Opubl. B.I. 2016. № 14.
6. Sabiev U.K., Pushkarev A.S. Sravnitelnyj analiz ustrojstv dlya izmel'cheniya zernovyh materialov // Vestn. Om. gos. agrar. un-ta. 2016. № 1. S. 221-226.
7. Patent na poleznuyu model' № 64942 RF. Ustrojstvo dlya izmel'cheniya zerna / U.K. Sabiev, V.V. Fomin. Opubl. B.I. 2007. № 20.
8. Patent na poleznuyu model' № 65401 RF. Ustrojstvo dlya izmel'cheniya zernovyh materialov / U.K. Sabiev, V.V. Fomin. Opubl. B.I. 2007. № 22.
9. Sabiev U.K., Fomin V.V. Ustrojstvo dlya izmel'cheniya zernovyh materialov // Vestn. Om. gos. agrar. un-ta. 2008. № 2. S. 75.
10. Sabiev U.K., Fomin V.V. Snizhenie ehnergoemkosti izmelcheniya zerna v malogabaritnom cen-trobezhno-rotornom izmelchitel metodom differencirovani-ya uglov rezaniya na pervoj i posleduyushchih stupenyah izmel'cheniya // Om. nauch. vestn. Ser. Pribory, mashiny i tekhnologii. 2011. № 2 (100). S. 167-170.
11. Sabiev U.K., Pirozhkov D.N., Sabiev I.U. Nekotorye zakonomernosti izmel'cheniya furazhnogo zerna pri pomoshchi udara lezviem // Vestn. Altaj. gos. agrar. un-ta. 2014. № 12. S. 132-137.
Sabiev Uakhit Kalizhanovich, Dr. Tech. Sci., Prof., Omsk SAU, uk.sabiev@omgau.org; Pushkarev Aleksandr Sergeevich, Postgraduate Student, Omsk SAU, as.pushkarev350604@omgau.org.
