CC BY
23
УДК 631:636
ВИБРАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОГО КОМБИКОРМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
В.А. Пушко, кандидат технических наук, старший научный сотрудник И.Г. Бойко, соискатель
Оренбургский государственный аграрный университет E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье представлена классификация технических средств вибрационного типа по способу реализации процесса смешивания компонентов комбикормов, предложен метод выбора оптимальных схем построения смесителей данного типа по одному определяемому конкретному признаку. Современное состояние базового комбикормового, пищевого производства, а также других смежных отраслей показывает, что при смешивании сыпучих материалов применяются различные смесители вибрационного типа, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью, где технологический процесс вибрационного формирования однородности смеси, главным образом, построен на принципах принудительного и гравитационного действия. При этом подробный анализ работы установок данного типа свидетельствует о том, что смеси сыпучих материалов в большинстве случаев получают в поточно-циклических смесительных линиях, в состав которых входят установки непрерывного действия. Однако использование подобных схем становится экономически невыгодным по ряду существенных причин, и в первую очередь - из-за резкого повышения требований к качеству получаемых комбикормов и премиксов. Следует отметить, что только при переходе на порционный способ вибрационного смешивания возможно увеличение производительности смесительного оборудования нового поколения при одновременном снижении энергопотребления и металлоемкости, а также себестоимости конечных смесей. С практической точки зрения наиболее удачной представляется классификация по способу реализации процесса, где, в зависимости от особенностей технологии базового и смежных отраслей промышленности, вибрационный смеситель, входящий в состав рассматриваемых производств, может быть как периодического, так и непрерывного действия. Выбор соответствующего подхода при изготовлении сыпучих смесей следует начинать с изучения специфики перерабатывающего производства, где должен работать определенный смеситель, технологических условий и физико-механических свойств перемешиваемых компонентов. Электромагнитный привод в большей степени отвечает основным требованиям, предъявляемым к вибрационным смесителям, что позволяет упростить кинематическую схему, снизить потери, уменьшить массу и повысить надежность вышеперечисленных устройств.
Ключевые слова: классификация конструкций смесителей вибрационного типа, коэффициент интенсивности процесса смешивания, кинетические кривые, сыпучий материал.
Анализ современного состояния базового комбикормового, пищевого производства, а также других смежных отраслей показывает, что при смешивании сыпучих материалов применяются различные смесители вибрационного типа, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью, где технологический процесс вибрационного формирования однородности смеси, главным образом, построен на принципах принудительного и гравитационного действия. При этом подробный анализ работы установок данного типа свидетельствует о том, что смеси сыпучих материалов в большинстве случаев получают в поточно-циклических смеситель-
ных линиях, в состав которых входят конструкции непрерывного действия.
Однако использование подобных схем становится экономически невыгодным по ряду существенных причин, и в первую очередь - из-за резкого повышения требований к качеству получаемых комбикормов, премиксов и БВМД. Следует отметить, что только при переходе на порционный способ вибрационного смешивания возможно увеличение производительности смесительного оборудования нового поколения при одновременном снижении энергопотребления и металлоемкости, а также себестоимости конечных смесей [1].
Journal of VNIIMZH №1(21)-2016
73
КЛАССИФИКАЦИЯ СМЕСИТЕЛЕИ
о
о
я
н я
и »о
а
С &
о н
Ч
Рис. 1. Классификация смесителей вибрационного типа по способу реализации процесса смешивания
Очевидно, что с практической точки зрения наиболее удачной представляется классификация по способу реализации процесса, где, в зависимости от особенностей технологии базового и смежных отраслей промышленности, вибрационный смеситель, входящий в состав рассматриваемых производств, может быть как периодического, так и непрерывного действия (рис. 1). И выбор соответствующего подхода при изготовлении сыпучих смесей следует начинать с изучения специфики перерабатывающего производства, где должен работать определенный смеситель, технологических условий и физико-механических свойств перемешиваемых компонентов [2].
При этом взаимодействие электрических и механических подсистем, входящих в ВиЭМС - вибрационно-электромеханичес-кую систему, которая является неотъемлемой частью вибрационно-технологических процессов в машинах и аппаратах агропромышленного комплекса, требует выработки научно-обоснованных методов исследования
взаимодействия таких подсистем, которые позволяют найти основные подходы к улучшению характеристик энергопотребления. Безусловно, для создания конструкций Ви-ЭМС, позволяющих решать поставленные выше задачи, нужно разрабатывать рекомендации по их проектированию и использованию с учетом научно обоснованных методов моделирования как для работы составных частей в отдельности, так и для совместной работы полностью всей системы с целью удаления из системы привода энергопогло-щающих подсистем [3].
Следует отметить, что за счет применения новых вибрационных технологий при переработке сыпучих материалов в представленных выше отраслях промышленности возможно значительно интенсифицировать процесс перемешивания с помощью внешнего - традиционного (классического) подвода энергии на корпус смесителя или, на наш взгляд, наиболее перспективного и эффективного внутреннего подвода энергии непосредственно на дисперсную среду (рис. 2).
А + А
Рис. 2. Вибрационный смеситель периодического действия - пат. 2256492 С 2 кл. В 01 Р 11/00, 2005:
1- емкость, 2 - горловины выгрузки, 3 - съемная крышка, 4 - горловины загрузки, 5 - опорная рама, 6 - поддерживающие ролики, 7 - центральная полая стойка, 8 - скользящая вставка, 9 - съемные делители,
10 - площадка крепления, 11 - горизонтальные гидроцилиндры, 12 - разъемные захваты, 13 - гофрированные кожухи, 14, 21 - штоки горизонтальных и вертикальных гидроцилиндров, 15 - вилки горизонтальных гидроцилиндров, 16 - проушины вертикальных гидроцилиндров, 17 - вертикальные гидроцилиндры, 18 - шарнирные соединения, 19 -разъемные захваты, 20 - гофрированные кожухи, 22 -вибровозбудители, 23 - подпружиненные сферические соединения, 24 - перфорированные лопатки, 25 -вертикальный вал, 26 - фланец, 27 - редуктор, 28 -электродвигатель, 29 - неподвижная станина, 30 -насос, гидрораспределители, система трубопроводов и гибких рукавов, соединительная гидроарматура (не показаны), 31 - бак с рабочей жидкостью, манометр, фильтр, предохранительный клапан (не показаны).
Для достоверной оценки равномерности воздействия ВПУ - виброперемешивающего устройства перфорированных лопаток (рис. 2) было определено совместное влияние физико-механических свойств сыпучего материала, а также энергетических параметров в предлагаемой конструкции смесителя периодического действия вибрационного типа -патент 2256492 С 2 кл. В 01 Б 11/00, 2005, где был применен соответствующий показатель, характеризующий эффективность вибрационного воздействия, а именно, коэффициент интенсивности процесса смешивания:
г = (1)
^общ £
где М - степень однородности, %; / - продолжительность вибрационного смешивания до динамического равновесия, с; Робщ - мощность, затрачиваемая на процесс смешивания, Вт.
В результате получены кинетические кривые (рис. 3), отражающие основную фазу вибрационного формирования, которая проводилась в первый период смешивания, продолжительность данного процесса складывалась и зависела от геометрических и технологических параметров работы смесителя.
100 М%
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1(120с) 2(180с) 3(240с) 4(300с) 5(360с)
—Д—миним с
—•—сред —■—максим
£=12,0%; ш=4,94 рад/с; ак=19,3-10-3м; /=35 Гц е= 8,5%; ш=4,04 рад/с; ак=12,15-10-3м; /=21,5 Гц £= 5,0%; ш=3,14 рад/с; ак = 5,0-10-3м; /=8 Гц
Рис. 3. Экспериментальные зависимости степени однородности М, % от времени вибрационного смешивания сыпучих материалов с
Лоыгпа! оГ VNIIMZH №1(21)-2016
75
Так, с увеличением амплитуды колебаний ак, м, частоты колебаний / Гц, свободного сечения £,%, перфорированных лопаток и угловой скорости емкости смесителя ш, рад/с, повышается степень однородности М, %. Величина степени однородности М была определена при малой выборке п=15.
Таким образом, электромагнитный привод в большей степени отвечает основным требованиям, предъявляемым к вибрационным смесителям, что позволяет упростить кинематическую схему, снизить потери, уменьшить массу и повысить надежность вышеперечисленных устройств. Кроме того, электромагнитный привод сравнительно прост в управлении и позволяет получить практически любой закон перемещения рабочего органа ВПУ - виброперемешивающе-го устройства перфорированных лопаток, в отличие от механических, эксцентриковых и дебалансных приводов, преобразующих вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение рабочего органа и обладающих малой надежностью, сложностью управления параметрами и громоздкими конструкциями [4, 5].
Литература:
1. Пушко В.А., Бойко И.Г. Контроль и управление объемным дозированием в процессе вибрационного формирования однородности сыпучего материала // Вестник ВНИИМЖ. 2014. №1(13). С. 118-121.
2. Пушко В.А., Бойко И.Г. Построение автоматизированной системы контроля температуры для конструкции смесителей вибрационного типа // Вестник ВНИИМЖ. 2014. №4(16).
3. Денисов В.Н. Развитие теории и разработка вибрационных электромеханических систем сельскохозяйственного назначения: автореф. дис. д. т. н. М., 2012.
4. Вибрация в технике: справочник. Т. 4. М., 1981.
5. Пушко В.А. Разработка и оптимизация параметров вибрационного смесителя с порционной загрузкой компонентов корма: дис. к. т. н. Оренбург, 2004.
Literatura:
1. Pushko V.A., Bojko I.G. Kontrol' i upravlenie ob"em-nym dozirovaniem v processe vibracionnogo formirova-niya odnorodnosti sypuchego materiala // Vestnik VNIIMZH. 2014. №1(13). S. 118-121.
2. Pushko V.A., Bojko I.G. Postroenie avtomatizirovan-noj sistemy kontrolya temperatury dlya konstrukcii smesitelej vibracionnogo tipa // Vestnik VNIIMZH. 2014. №4(16).
3. Denisov V.N. Razvitie teorii i razrabotka vibracionnyh ehlektromekhanicheskih sistem sel'skohozyajstvennogo naznacheniya: avtoref. dis. d. t. n. M., 2012.
4. Vibraciya v tekhnike: spravochnik. T. 4. M., 1981.
5. Pushko V.A. Razrabotka i optimizaciya parametrov vibracionnogo smesitelya s porcionnoj zagruzkoj kompo-nentov korma: dis. k. t. n. Orenburg, 2004.
THE MODERN COMBINED FEED PRODUCTIVITY DEVELOPMENT STRATEGY'S VIBRATION TECHNOLOGIES V.A.Pushko, candidate of technical sciences, senior research worker I.G. Boyko, the applicant Orenburg GAU
Abstract. The article presents the technical means of vibration type's classification according to the method of combined feed components' implementation mixing process, the method of this type mixers construction optimum schemes by one specific defined trait choice is proposed. The modern state of the basic combined feed, food productivity, and other related branches shows that by bulk materials mixing there different mixers of vibratory type are applied, manufactured by domestic and foreign industry where the technological process of vibration formation homogeneous mixture , mainly based on the compulsory and gravity action's principles. By the way this type installations' detailed analysis suggests that blends of bulk materials in most of cases have got in the flow-cycle mixing lines, including the continuous action's installations. However, such schemes using becomes disadvantageous economically for a number of significant reasons, and primarily due to produced combined feed and premixes quality requirements sharp increasing. It should be noted that only with the portioned vibration mixing method's transition it may be the new generation mixing equipment performance's increasing by simultaneously of power and metal consumption reducing, as well as the final mixes cost. From a practical point of view, the most appropriate classification is one according to the method of process's realization, where, depending on the related base and nature industries technology particularities, the vibratory mixer, as the considered industries' part, can be both periodic and continuous action. The choice of the appropriate approach for the granular mixtures' productivity it should be begin with the processing's specifics study, where it must operate a particular mixer, the mix components' process conditions and physical and mechanical properties. Electromagnetic drive in a great extent meets the basic requirements for vibratory mixers, that allows the kinematic scheme to simplify, the losses and weight to reduce, and the aforementioned devices' reliability to increase. Keywords: vibrating type mixers' design classification, the mixing process intensity's coefficient, the kinetic curves, loose material.
