CC BY
22
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 • № 3 (83)
УДК 631.363
Устройство объёмного дозирования сыпучих компонентов для производства комбикормов
Ю.А. Ушаков, д-р техн. наук, профессор; В.А. Пушко, канд. техн. наук, доцент;
А.Р. Ягудин, аспирант; А.О. Тимофеев, аспирант
ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В статье рассматриваются современные конструктивные решения для пищевой и перерабатывающей промышленности в плане обеспечения возможности автоматического объёмного дозирования сыпучих материалов с повышенной точностью и надёжностью. Проведён анализ недостатков существующих объёмных дозаторов. Предложена новая конструкция объёмного дозатора с вибрационной системой электромеханического исполнения и возможностью приготовления корма с сочетанием до 8 - 10 компонентов. Интенсификация процесса дозирования достигается установкой втулок совершающих возвратно-поступательное движение. Движение втулок обеспечивается электромеханическим способом. Увеличение относительной подвижности частиц сыпучего материала в конструкции приводит к уменьшению величины структурных связей между ними и к силовому разрушению свода исходного материала бункера-накопителя. Предлагаемый объёмный дозатор предполагает автоматизацию процесса, имеет улучшенные характеристики энергопотребления, позволяет реализовать больше вариантов приготовления кормов.
Ключевые слова: комбикорм, объёмное дозирование, автоматизированная система контроля, сыпучий материал.
Одной из основных задач комбикормового производства является увеличение продукции птицеводства и животноводства для удовлетворения потребностей населения России. При этом для значительного снижения рисков в приготовлении кормосмесей требуется должный автоматизированный технологический контроль качества продукции сельскохозяйственного назначения на каждом участке производственной линии дозирование - смешивание [1].
Теоретическое и практическое обоснование новых конструктивных решений для смесительной техники непосредственно зависит от значительного повышения требований к технологическим характеристикам: к сокращению времени проведения всего комплекса работ для специального оборудования объёмного дозирования; к снижению затрат на единицу продукции и т.д. [1, 2].
Современное состояние комбикормового производства, а также других смежных перерабатывающих отраслей показывает, что при дозировании сыпучих материалов применяются различные типы дозаторов, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью. Технологический процесс формирования однородности смеси в них опирается на принципы весового и объёмного дозирования.
Основные технические недостатки в существующих конструкциях, возникающие из-за нерационального исполнения дозатора сыпучего материала, приводят к потере устойчивости в работе всей технологической линии дозирование - смешивание.
Применение новых технологий приготовления кормовых субстратов, основанных на контроле режимов автоматизации и использовании в качестве минерального компонента наночастиц
металлов, позволяет получить продукцию с заданными функциональными характеристиками при минимизации потерь питательных свойств
[1, 3].
Устройства для циклического измерения объёмов сыпучих материалов дозами относятся к автоматическим дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов сыпучего материала, независимо от способа его подачи из бункера-накопителя, и предназначены для формирования заданного состава комбикорма [1].
Дозаторы сыпучих материалов с вращающимися измерительными камерами, содержащие бункер с выпускными отверстиями в днище и устройства регулирования дозы, не всегда снабжены автоматизированным поворотным шибером с выполненными в нём отверстиями, оси которых совмещены с осями выпускных отверстий в днище бункера-накопителя [2].
Конструктивная разработка дозирующего устройства, которая содержит бункер с вертикальным подвижным выпускным патрубком, примыкающим посредством открытого торца к рабочей дорожке дозирующего диска, где распределены мерные ёмкости - сквозные калиброванные отверстия, ограничена в плане управления регулированием величины подачи исходного материала [3].
Сыпучие материалы весьма разнообразны по своему гранулометрическому составу, плотности, влажности, слёживаемости и другим физико-механическим свойствам. Это является причиной нарушения нормальной работы дозирующего устройства из-за образования застойных зон, так как истечение материала происходит только из зоны, расположенной над впускным отверстием, что существенно уменьшает точность дозирова-
ния, производительность и полезную ёмкость бункера [4 - 6].
Разработка способа повышения точности дозирования в производстве комбикормов и на его базе создание конструкции инновационного дозатора с автоматизированной системой контроля управления процессом и обеспечением бесперебойной работы бункеров-накопителей является задачей актуальной.
Материал и методы исследования. Предлагаемое устройство объёмного дозирования сыпучих компонентов для производства комбикормов представлено на рисунках 1 - 4: 1 - общая схема устройства объёмного дозатора сыпучих компонентов для производства комбикормов; 2 -общий вид с гибкими гофрированными трубопроводами; 3 - общий вид рычажной системы привода; 4 - общий вид со вставными втулками.
Технический результат достигается тем, что, в отличие от традиционных дозаторов в предлагаемой конструкции используются сменные вставные втулки 8 с заранее заданными объёмами. Для ослабления структурных связей между частицами сыпучего материала и увеличения относительной подвижности движения компонентов вертикально по гибким гофрированным трубопроводам 2 (рис. 1) используется рычажный механизм 23.
Интенсификация процесса дозирования достигается возвратно-поступательным движением втулок 8. Увеличение относительной подвижности частиц сыпучего материала приводит к ослабеванию структурных связей между ними, к силовому разрушению свода исходного материала бункера-накопителя.
Устройство объёмного дозирования сыпучих компонентов состоит: из восьми - десяти бункеров предварительного накопления 1; восьми -десяти гибких гофрированных трубопроводов 2, соединяющих бункеры предварительного накопления 1 с приёмным диском 3 с отверстиями 4, которые расположены симметрично по окружности (рис. 2).
К сегментальным захватам 5, барабана цилиндрической формы 6 неподвижно закреплён телескопический вал 16, с отверстиями 7 и сменными вставными втулками 8, имеющими различное сечение (объём). Диск выгрузной 9 с отверстиями 10, расположен симметрично по окружности, где прикреплены от восьми до десяти гибких гофрированных трубопроводов 11.
При помощи захватов 12 в корпусе опорной рамы 13 установлена съёмная крышка14 с сегментальными пазами (не показаны) и креплением 15 неподвижного телескопического вала 16. Между приёмным диском 3, барабаном цилиндрической
Рис. 1 - Общая схема устройства объёмного дозирования сыпучих компонентов для производства комбикормов:
1 - бункер предварительного накопления; 2 - гофрированные трубопроводы; 3 - диск приёмный с отверстиями 4 (не показаны); 5 - сегментальные захваты; 6 - барабан цилиндрической формы; 7 - отверстия; 8 - вставные втулки; 9 - диск выгрузной с отверстиями 10 (не показаны); 11 - гибкие гофрированные трубопроводы; 12 -захваты; 13 - корпус-опорная рама; 14 - съёмная крышка; 15 - крепление вала; 16 - телескопический вал; 17, 18 - шайбы; 19 - уплотнительные щётки; 20, 21 - шариковые подшипники; 22 - крепления корпуса рамы; 23 -рычажная система привода
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУдАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 • № 3 (83)
формы 6 и диском выгрузным 9 имеются зазоры, образованные шайбами 17 и 18 для исключения перетирания сыпучих компонентов. Для исключения высыпания компонентов вокруг и между отверстиями 4 и 10 на поверхности диска приёмного 3 и диска выгрузного 9 смонтированы щётки ворсовые уплотнительные 19.
Для вращения диска приёмного 3 и диска выгрузного 9 установлены в полом неподвижном валу 16 четыре крепления 22, с закрытыми шариковыми подшипниками 20 и 21. Крепления соединяют корпус опорной рамы 13 со съёмной крышкой 14. Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения (не показан) установлен вне корпуса устройства вместе с рычажной системой привода 23 диска приёмного 3 и диска выгрузного 9 (рис. 2).
6, происходит их заполнение. Количество дозируемых компонентов может быть от двух до десяти, в зависимости от вида приготовляемой смеси. Диск выгрузной 9 находится относительно сменных вставных втулок 8 в закрытом положении (рис. 4).
Рис. 3 - Общий вид рычажной системы привода:
3 - диск приёмный с отверстиями; 6 - барабан цилиндрической формы; 9 - диск выгрузной с отверстиями; 23 - рычажная система привода
Рис. 2 - Общая схема устройства объёмного
дозирования сыпучих компонентов для производства комбикормов с гибкими гофрированными трубопроводами:
2 - гофрированные трубопроводы; 3 - диск приёмный с отверстиями 4; 5 - сегментальные захваты; 6 - барабан цилиндрической формы; 9 - диск выгрузной с отверстиями 10; 16 -телескопический вал
Устройство работает в автоматически заданном системой контроля и управления режиме (не показана). Возвратно-поступательное движение диска приёмного 3 и диска выгрузного 9 обеспечивается рычажным механизмом 23 (рис. 3).
При совпадении отверстий приёмного диска 3 с осью втулок-накопителей сменных 8 (рис. 1 - 4), установленных на барабане неподвижном
Рис. 4 - Общая схема устройства объёмного
дозирования сыпучих компонентов для производства комбикормов со сменными вставными втулками:
8 - втулки
После заполнения сменных вставных втулок 8 сыпучим материалом диск приёмный 3 и диск выгрузной 9 приводятся в движение электромагнитным двигателем (не показан) возвратно-поступательного действия через рычажный механизм 23.
В результате подача сыпучих компонентов комбикорма прекращается за счёт перекрытия отверстий диска приёмного 3 и барабана 6, где ось сменных вставных втулок 8 совпадает с отверстиями диска выгрузного 9. Затем происходит высыпание отмеренных объёмов сыпучих компонентов комбикормов через трубопроводы гибкие гофрированные 11 непосредственно в смеситель комбикормов (не показан).
Диск приёмный 3 и диск выгрузной 9 за счёт электромагнитного двигателя возвратно-поступательного действия (не показан) через рычажный механизм 23 возвращаются в исходное положение, и цикл повторяется снова. Для исключения застойных зон в трубопроводах 2, соединяющих бункеры предварительного накопления 1 и диск приёмный 3, трубопроводы выполнены в гибком варианте с возможностью совершать возвратно-поступательное движение совместно с диском приёмным 3, зафиксированы хомутами 12.
Выводы. Предлагаемое устройство расширяет диапазон возможностей при дозировании сыпучих материалов в плане повышения точности в автоматически заданном режиме и реализации больших возможностей сочетания компонентов в приготовляемом корме. Внедрение предлагае-
мого устройства обеспечивает высокую точность работы дозирующего устройства и позволяет получить экономический эффект.
Литература
1. Современные инновационные подходы к приготовлению микродобавок на специализированной установке / В.А. Пуш-ко, В.А. Шахов, С.В. Лебедев [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 4. С. 65 - 68.
2. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 215 с.
3. Пат. 2464535 РФ. Устройство для объёмного дозирования сыпучих материалов / В.Ю. Архангельский, В.Г. Джанги-рян, Л.Ю. Ширшикова, Н.М. Вареных, В.И. Романов Заявл. 21.04.11. Опубл. 20.10.12.
4. Овчинников П.Ф. Виброреология. Киев: Наук. думка, 1983. 272 с.
5. Пушко В.А., Бойко И.Г. Контроль и управление объёмным дозированием в процессе вибрационного формирования однородности сыпучего материала // Вестник ВНИИМЖ. 2014. № 1 (13). С. 118-121.
6. Федоренко И.Я., Садов В.В. Структурная сложность технологической системы комбикормового цеха // АПК России. 2017. Т. 24. № 2. С. 437 - 442.
Ушаков Юрий Андреевич, доктор технических наук, профессор Пушко Владислав Анатольевич, кандидат технических наук, доцент Ягудин Алик Рафаилович, аспирант Тимофеев Александр Олегович, аспирант
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет» Россия, 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18
E-mail: 1u6j1a159@mail.ru; Vlad7826@yandex.ru; alik.yagudin@mail.ru; timofeev_alexandr95@mail.ru
The device for volumetric dosing of bulk components for mixed feeds production
Ushakov Yuriy Andreevich, Doctor of Technical Sciences, Professor
Pushko Vladislav Anatolevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Yagudin Alik Rafailovich, postgraduate
Timofeev Alexander Olegovich, postgraduate
Orenburg State Agrarian University
18 Chelyuskintsev St., Orenburg, 460014, Russia
E-mail: 1u6j1a159@mail.ru; Vlad7826@yandex.ru; alik.yagudin@mail.ru; timofeev_alexandr95@mail.ru
The article discusses modem design solutions for the food and processing industry in terms of ensuring the possibility of automatic volumetric dosing of bulk materials with increased accuracy and reliability. The analysis of the shortcomings of the existing volumetric dispensers. A new design of a volumetric doser with a vibration system of electromechanical design and the possibility of preparing feed with a combination of up to 8...10 components is proposed. The intensification of the dosing process is achieved by the installation of bushings making reciprocating motion. The movement of the bushings is provided by an electromechanical method. An increase in the relative mobility of the particles of bulk material in the structure leads to a decrease in the magnitude of the structural bonds between them and to a force destruction of the arch of the initial material of the storage hopper. The proposed volumetric dispenser involves the automation of the process, has improved characteristics of energy consumption, allows you to implement more options for the preparation of feed.
Key words: compound feed, volumetric proportioning; automatic system control; bulk material's.
-Ф-
