Влияние конструктивных и кинематических параметров на энергоёмкость процесса в наклонном шнековом смесителе

Введение. Обоснованы рациональные параметры и режимы наклонного шнекового смесителя периодического действия для достижения наименьшей энергоемкости приготовления кормосмеси при условии соблюдения зоотехнических требований к качеству приготовляемых кормов по неравномерности смешивания. Установление функциональных зависимостей между параметрами и режимами позволяет проектировать энергоэффективное оборудование для внутрихозяйственного комбикормового производства.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования процесса приготовления кормосмеси проводили на наклонном одновальном шнековом смесителе кормов периодического действия. План эксперимента включал варьирование четырьмя независимыми факторами: частотой вращения вала смесителя, коэффициентом заполнения камеры смесителя, продолжительностью смешивания и углом наклона смесительной камеры. В качестве критериев оптимизации, характеризующих эффективность смешивания, были приняты неравномерность смешивания и удельная энергоемкость процесса.

Результаты исследования.Построены графические зависимости критериев оптимизации от уровня варьирования факторов, представляющие собой двумерные сечения поверхностей отклика второго порядка. Рациональные значения при неравномерности смешивания менее 5% составили: частота вращения вала — 27,5-36,5 мин^-1 , коэффициент заполнения камеры смесителя — 0,43–0,51, продолжительность смешивания — 3,0–4,2 мин.; угол наклона смесительной камеры —22°–25°. При таких значениях параметров неоднородность смешивания будет минимальной и составит 4,10–4,18%, а энергоёмкость процесса составила от 2,08 до 2,16 кВт·ч/т.

Обсуждение и заключения. Зависимости, полученные в результате экспериментальных исследований, позволили установить области рациональных конструктивных параметров и режимов наклонного одновального шнекового смесителя периодического действия. Полученные результаты могут быть использованы в дальнейших исследованиях при разработке исходных требований на создание новых технических средств с гравитационным эффектом интенсивного смешивания.

1. Афанасьев, В. А. Энерго- и ресурсосберегающие технологии комбикормов / В. А. Афанасьев. — Воронеж : ВГУИТ, 2017. — 473 с.

2. Хлыстунов, В. Ф. Модель процесса смешивания кормов в порционном наклонном одношнековом смесителе / В. Ф. Хлыстунов [и др.] // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий : сб. науч. докл. междунар. науч.-техн. конф. — Москва, 2014 — с.41–45.

3. Фролов, В. Ю. К анализу технологических и технических средств процесса приготовления высококачественных кормов / В. Ю. Фролов, Д. П. Сысоев, А. С. Сергунцов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 101. — С. 2108–2120.

4. Пахомов, В. И. Оборудование для приготовления полнорационных комбикормов в условиях хозяйств / В. И. Пахомов, А. В. Смоленский, А. С. Алферов // Вестник Донского. гос. техн. ун-та. — 2012. — Т. 12, № 7 (68). — С. 108–114.

5. Сабиев, У. К. Обоснование параметров и анализ рабочих органов смесителя кормов / У. К. Сабиев, А. Н. Яцунов, А. В. Черняков // Сельский механизатор. — 2016. — № 6. — С. 26–27.

6. Хлыстунов, В. Ф. Моделирование процесса смешивания кормов в шнековом смесителе с наклонным бункером / В. Ф. Хлыстунов [и др] // Вестник РАСХН. — 2007. — №4. — с.13–15.

7. Barnes, H.A., Hutton, J.F. and Walters, K. An Introduction to Rheology. Rheology Series, Vol 3. Elsevier. - 1989. - 199 pp.

8. Ottino J.M., The Kinematics of Mixing: Stretching, Chaos, and Transport, Cambridge University Press. - 1989.- 364 pp.

9. Cullen P. J. (ed.). Food mixing: Principles and applications. – John Wiley & Sons, - 2009. DOI : https://doi.org/10.1002/9781444312928

10. Гуриненко, Л. А. Дисковый измельчитель кормового зерна/ Л. А. Гуриненко [и др.] // Техника и оборудование для села. — 2014. — № 10. — С. 9–11.

11. Пахомов, В. И. Вертикальные дробилки для производства комбикормов / В. И. Пахомов [и др.] // Сельский механизатор. — 2015. — №11. — С. 27.

12. Rielly C. D. et al. Mixing processes for agricultural and food materials: Part 4, assessment and monitoring of mixing systems //Journal of agricultural engineering research. – 1994. – Т. 59. – №. 1. – С. 1-18.DOI : https://doi.org/10.1006/jaer.1994.1060

13. Paul, E.L. Handbook of Industrial Mixing / E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S.M. Kresta, // Science and Practice. JohnWiley & Sons. – 2004. – Р.1440 pp.

14. ГОСТ 70.19.2-83 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и оборудование для приготовления кормов. Программа и методы испытаний. — Москва : Стандартинформ, 1991. — 94 с. emo-Obeng, M. Schaefer, M. Kraume. 13 th European Conference on Mixing, London, British – 2009, - pp. 1–8.

15. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников [и др.]. — Ленинград : Колос, 1980. — 168 с.

16. Грачев, Ю. П. Математические методы планирования эксперимента / Ю. П. Грачев, Ю. М. Плаксин. — Москва : ДеЛиПринт, 2005. — 296 с.