Шляхи підвищення ефективності роботи малогабаритних кормодробарок (стр. 4 из 11)
малогабаритна кормодробарка подрібнення корм
Таким чином, для підвищення ефективності роботи молоткових кормодробарок існують наступні тенденції:
1) проведення сервісно-технологічних заходів по підвищенню безвідказності та надійності роботи кормодробарок (внесення змін у схему термічної обробки молотків, обґрунтування періодичності ТО, уточнення номенклатури запасних частин);
2) модернізація дробарки шляхом встановлення додаткових пристроїв на існуючі конструкції (пружний підвіс корпуса, дисбаланс ротора);
3) розробка нових конструкцій на основі підбору раціональних режимів роботи залежно від реологічних властивостей сировини;
4) ведення енергозберігаючих режимів роботи шляхом встановлення систем управління приводу.
2.6 Постановка задач та обґрунтування напрямків досліджень
Достатнє та якісне забезпечення комбікормами тваринницької галузі передбачає наявність сировинної бази, передових технологій і засобів механізації, які відповідають принципам ресурсо-енергозбереження та зоотехнічним вимогам. Особливого значення на сучасному етапі розвитку тваринництва набуває оснащення малих господарських організаційних формувань малогабаритними засобами механізації для приготування комбікормів з високими техніко-економічними і якісними показниками.
Суть існуючої проблеми в тому, що під час подрібнення зернових матеріалів молотковими кормодробарками утворюється близько 20 % пиловидних часток, що знижує якість комбікорму і до 40 % збільшує витрати енергії на виконання операції.
Причиною цього є недосконалість конструкції робочого органу, який не забезпечує умов гарантованого руйнування зернівки за один цикл від зони завантаження до вихідних отворів решета кормодробарки.
Негативними наслідками є порушення режиму подрібнення, коли частки, не пройшовши по розмірам через отвори вихідного решета, здійснюють повторні цикли у робочій камері, при цьому:
частки набувають колової швидкості, що зменшує кінетичну енергію удару молотка і пропускну здатність вихідного решета;
при повторних циклах частки зазнають сколювання і перетирання об деку та молотки, що сприяє підвищеному пилоутворенню;
надмірне подрібнення і пилоутворення спричиняє додаткові витрати електроенергії при роботі молоткових кормодробарок.
Аналіз нормативних документів, результатів досліджень, проведених раніше і досвіду роботи тваринницьких господарств дозволяє сформулювати вихідні положення для проведення подальших досліджень.
Аналіз стану народногосподарської проблеми зниження енергоємності сільськогосподарського виробництва в області кормоприготування дозволяє сформулювати робочу гіпотезу подальших досліджень:
підвищення якості та зниження енергоємності процесу подрібнення зернових матеріалів можливе шляхом вдосконалення молоткового ротора кормодробарки на базі дослідження динаміки руху молотка, як фізичного маятника у полі відцентрової квазіупружної сили.
Тому метою магістерської роботи єпідвищення ефективності роботи малогабаритних зернових молоткових кормодробарок встановленням раціональних параметрів і режимів роботи молоткового ротора з шарнірно закріпленими молотками.
Відповідно до мети поставлені задачі, які необхідно вирішити на етапах дослідження:
встановити закономірності відносного руху молотка як фізичного маятника у полі відцентрової квазіпружної сили, а на їх основі - ряд переважних значень лінійного співвідношення елементів ротора з шарнірно закріпленими молотками;
встановити залежність енергетичних показників процесу подрібнення від розмірно-масових параметрів молотків, в тому числі при зношуванні під час роботи;
провести порівняльний аналіз якості подрібнення і ефективності роботи вдосконаленого молоткового ротора малогабаритної зернової кормодробарки відповідно до зоотехнічних вимог розміру часток після подрібнення;
виконати виробничу перевірку і розробити рекомендації щодо підвищення ефективності роботи кормодробарок з шарнірно закріпленими молотками.
Розділ 3. Теоретичні дослідження процесу подрібнення кормів дробарками з шарнірно закріпленими молотками
В результаті аналізу відомих результатів досліджень стосовно процесу роботи молоткових кормодробарок було виявлено, що молотки під час роботи здійснюють коливальні рухи відносно осі підвісу [22, 23, 24, 53]. Очевидно, що відхилення молотків від радіального положення впливають на швидкість удару і зазор між гранню молотка та декою дробарки. Крім того, у процесі роботи відбувається зношування молотків, що змінює їх геометричну форму, масу, та положення центра мас [49, 53]. В результаті цього змінюється момент інерції молотка, а також співвідношення радіуса підвісу до приведеної довжини молотка ротора, що спричиняє порушення технологічного режиму та якості подрібнення. Відхилення приведеної довжини молотка від початкової спричиняє збільшення коефіцієнта передачі ударних імпульсів на вісь обертання ротора, що різко скорочує ресурс роботи кормодробарки [50].
Проведені раніше дослідження не достатньо висвітлюють питання, тому для встановлення раціональних технологічних параметрів процесу подрібнення зернових кормів дробарками з шарнірно закріпленими молотками необхідно провести подальші дослідження. Це стосується вивчення закономірностей руху молотка кормодробарки в системі “молоток - барабан - середовище”.
3.1 Допущення, прийняті при дослідженнях
При проведенні теоретичних досліджень були зроблені наступні допущення:
продукт, що поступає у завантажувальний отвір, створює силу опору руху молотка, яка збуджує коливання молотка і діє один раз за один оберт ротора;
опір кільцевого повітряно-продуктового шару матеріалу в камері подрібнення, де частки рухаються хаотично, спричиняє затухання коливань і не впливає на частоту коливань молотка; [9];
на етапі створення графічної логіко-імітаційної моделі відносного руху молотка вважаємо, що згасання коливань немає, тому що час між ударами молотка об порцію зерна в зоні завантаження дуже малий (в реальних умовах роботи дробарки близько 0,02 - 0,03 с) [20, 23, 33].
переносна швидкість молотка є незмінною і дорівнює кутовій швидкості ротора, оскільки шарнірна установка молотка гасить крутильні коливання ротора;
удар молотка по об’єму зерна, що надходить у камеру, вважається ударом по точечному тілу тому, що маса молотка у 7 - 14 тисяч раз більше маси зернівки злакових культур [31, 50].
3.2 Кінетична енергія молотка
Щоб зруйнувати зернівку необхідна певна енергія, яка більша за енергію руйнування зернівки. Основною такою енергією є кінетична енергія.
Кінетична енергія системи після удару [3, 7] складається із суми кінетичних енергій руху молотка і порції матеріалу.
Кінетична енергія молотка Ек 1 після удару складається з [3] кінетичної енергії коливального руху молотка на осі А і кінетичної енергії переносного обертального руху центра мас молотка відносно миттєвого центра обертання Р (рис.3.1):
(3.1)де JА - момент інерції молотка;
wм - кутова швидкість молотка відносно миттєвого центра швидкостей, с-1;
ur - швидкість центра мас молотка після удару, м/с.
Рис.3.1 До визначення миттєвої кутової швидкості молотка після удару
Кутову швидкість точки wм визначаємо із залежності:
(3.2)де R - відстань від центра мас до миттєвого центра обертання молотка.
Миттєвий центр швидкостей R (рис.3.1) визначається перетинанням двох перпендикулярів [7], проведених до двох векторів швидкостей 
і 
. Оскільки кут jм під час удару практично не змінюється, та відстань R до миттєвого центра швидкостей буде збільшуватися до безкінечності, якщо вважати що j м® 0.
Виходячи з формули (3.2), одержимо
(3.3)Підставляючи отримане значення wм у формулу (3.2), одержимо
(3.4)Кінетична енергія порції матеріалу після удару, визначається за формулою
(3.5)де mз - маса порції матеріалу, що подрібнюється;
uз - швидкість порції матеріалу, що подрібнюється, після удару.
Загальне значення кінетичної енергії системи після удару
де Ео - енергія витрачена на подолання сил опору середовища.
Якщо врахувати, що Ео - це частина від всієї енергії, то одержимо:
де kо - коефіцієнт опору середовища.
Енергію удару Еу можна визначити, як різницю між енергією до взаємодії і після удару:
