РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ
ПРОЦЕСУ РОБОТИ ТА РОБОЧИХ ОРГАНІВ ДВОСТУПЕНЕВОГО
ПОДРІБНЮВАЧА ЗЕЛЕНИХ КОРМІВ
Цілісне уявлення про хід робочого процесу подрібнення кормів не
можливе без дослідження впливу конструктивних та режимних параметрів подрібнювача на показники продуктивності, якості та енергоємності його роботи, тому теоретичні дослідження проведено з метою аналітичного вивчення процесу роботи подрібнювача, обґрунтування значень основних конструктивно-режимних параметрів та знайдення передумов для проведення експериментальних досліджень.
2.1 Обґрунтування технологічної схеми подрібнювача
На основі проведеного аналізу літературних джерел, попередніх наукових досліджень та існуючих конструкцій подрібнювачів стеблових кормів [123] можна стверджувати, що досягнення оптимальних показників продуктивності, якості та енергоємності роботи подрібнювача можливо за наступних умов:
- застосування способу різання лезом, що найповніше відповідає фізико-механічним властивостям зелених кормів;
- обробка матеріалу у вертикальному потоці, що дозволить об'єднати операції завантаження, подрібнення та вивантаження корму у транспортний
засіб, та є передумовою для автоматизації процесу подрібнення зеленого
корму (64(;
- виключення багаторазової взаємодії подрібнюваного матеріалу із робочими органами подрібнювача - перерізування матеріалу за одну зустріч ножа з протирізом та негайне виведення його із зони різання;
- підвищення однорідності подрібнення шляхом використання двоступеневого різноплощинного процесу подрібнення завдяки суміщенню операцій доподрібнення та вивантаження подрібненого корму із робочої камери подрібнювача;
- застосування безпосередньої гравітаційної подачі сировини на кожний ступінь подрібнення та виключення витрат енергії на формування шару сировини перед її подачею до робочих органів подрібнювача;
- зменшення втрат енергії на тертя та вентиляцію.
Наведеним вимогам, на нашу думку, найбільш повно відповідають наявні конструкції подрібнювача-змішувача кормів типу ИСК-3А та універсального подрібнювача кормів, розробленого в Інституті механізації тваринництва УААН Грязним Ф.Д. [124], які добре зарекомендували себе при подрібненні стеблових кормів. При обґрунтуванні технологічної схеми подрібнювача за основу було прийнято універсальний подрібнювач кормів, розроблений Грязним Ф.Д. [124], із конструктивними вдосконаленнями [125, 126] (додатки Б.1, Б.2), спрямованими на підвищення ефективності та якості подрібнення зелених кормів для свиней і водоплавної птиці.
Основною конструктивною особливістю запропонованого подрібнювача кормів (рис. 2.1) є послідовне розміщення двох ступенів подрібнення в одній робочій камері із застосуванням безпосередньої гравітаційної подачі матеріалу на кожний ступінь подрібнення. Застосоване зустрічне обертання циліндричної камери та ротора подрібнювача призводить до зменшення витрат енергії на
тертя маси корму по стінці робочої камери, а також на вентилюючу дію робочих органів подрібнювача, та дозволяє збільшити кількість зустрічей в різальних парах, що, у свою чергу, позитивно відбивається на показниках якості та питомої енергоємності процесу роботи подрібнювача.
Від подрібнювача запропонованої конструкції можна очікувати зменшення питомих показників металоємності та енергоємності роботи через спрощення його конструкції, відсутність механізмів формування та подачі сировини до робочих органів різних ступенів подрібнення та підвищення ефективності процесу роботи.
Рис. 2.1.Схема робочої камери подрібнювача зелених кормів:
1, 2 - шківи; 3 - маточина; 4 - вертикальний вал;
5 - подавальні лопаті-протирізи; 6 - горизонтальний диск;
7 - вертикальні ножі; 8 - циліндрична камера; 9 - протирізи; 10 - горизонтальні ножі; 11 - завантажувальна горловина;
12 - вивантажувальні вікна; 13 - знімний кожух; 14 - вивантажувальний патрубок.
Процес роботи подрібнювача (рис. 2.1) можна умовно розділити на три етапи: завантаження вихідної сировини; подрібнення сировини пакетом горизонтальних ножів 10 та протирізів 9; доподрібнення та вивантаження сировини. За допомогою подавального пристрою (на рис. 2.1 не вказаний) сировина потрапляє до завантажувальної горловини 11, звідки, під дією сили ваги та відцентрових сил, направляється до зони контакту горизонтальних ножів 10 та протирізів 9, де частково подрібнюється. Далі частково подрібнена сировина потрапляє на подавальні лопаті-протирізи 5 та горизонтальний диск 6. Довгі стеблини, які не перерізалися горизонтальними ножами 10 та протирізами 9, потрапляють на нахилену крайку подавальної лопаті-протиріза 5, по якій подаються до зони контакту верхньої крайки подавальної лопаті-протиріза 5 та нижнього ярусу протирізів 9, де і перерізаються. Часточки корму під дією сил інерції підводяться до зони контакту бічних крайок подавальних лопатей-протирізів 5 та вертикальних ножів 7, встановлених у вивантажувальних вікнах 12 циліндричної камери 8, де остаточно подрібнюються. Тертя маси корму по внутрішній стінці циліндричної камери сприяє виникненню у кормі внутрішніх напружень, що спричиняє деяке зменшення витрат енергії на його перерізування [103]. Далі, під дією вентилюючої сили, створюваної зовнішньою поверхнею циліндричної камери 8, яка обертається всередині знімного кожуха 13, проводиться вивантаження подрібненого корму через вивантажувальний патрубок 14.
2.2 Обґрунтування продуктивності роботи подрібнювача
Як відзначалося вище, в конструкції подрібнювача можна виділити три зони проходження подрібнюваної сировини: зону подачі, зону подрібнення горизонтальними ножами і протирізами, зону доподрібнення і вивантаження корму.
Очевидно, що для забезпечення ефективного виконання робочого процесу для даної конструкції повинна виконуватись наступна умова:
Q2 ? Q1 ? Q0, (2.1)
де Q0 - продуктивність зони подачі матеріалу, кг/с;
Q1 - про