Результаты экспериментальных исследований измельчителя с криволинейными режущими элементами

Одной из важных операций кормоприготовления [1–4] является измельчение, которое выполняется машинами и устройствами для дробления. В настоящее время широко используются серийно выпускаемые молотковые дробилки различного конструктивного исполнения. Их массовое распространение на производстве связано с преимуществами: «простотой конструкции, большой производительностью и высокой надежностью». Вместе с тем, таким измельчающим машинам присущ ряд существенных отличительных недостатков [5]: неравномерность гранулометрического состава измельченного продукта, позволяющая судить об эффективности работы дробильной машины; высокие затраты энергии на технологический процесс, большая металлоемкость.

В связи с этим продолжаются изыскания по разработке измельчающих машин и устройств, где качества зерновой дерти как продукта измельчения соответствовали бы современным зоотехническим требованиям продуктов помола [6–8]. Показатели ее качества: однородность гранулометрического состава, снижение пылевидных фракций и отсутствие целых зерен в продуктах измельчения.

Цель исследования – обосновать высокую эффективность метода измельчения с использованием «защемленного» удара лезвием по зерновке» (на примере разработанного измельчителя с криволинейными режущими элементами).

Объект исследования

Общеизвестно, что измельчение – одна из обязательных и распространенных операций в технологии приготовления кормов. Наряду с многочисленными существующими способами дробления, заслуживает внимание прогрессивный и эффективный способ при подготовке зерновых кормов, так называемый «защемленный» удар лезвием по зерновке, в том числе и для культур с высокой масличностью [9].

Авторами предлагается разработанная и апробированная в производственных условиях конструкция измельчителя с криволинейными режущими элементами (фото).

Измельчитель зерновых материалов с криволинейными режущими элементами

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 4(52) AGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGY

Нами выдвинуто предположение о том, что путем изменения коэффициента трения о рабочие органы (кольцевые выступы) возможно оптимизировать углы резания предлагаемого измельчителя с криволинейными режущими элементами в процессе дробления.

Таким образом, возможно добиться качественного состава готового продукта измельчения путем повышения однородности гранулометрического состава и вероятности снижения энергозатрат на технологический процесс.

Результаты исследования

Применительно к рассматриваемому измельчителю с криволинейными режущими элементами технологический процесс дробления осуществляется следующим образом. Исходный зернофуражный материал сначала подается к центру дисков (роторов), снабженных кольцевыми выступами (рабочие органы) через приемную камеру. Затем под действием центробежной силы поступивший зернофураж равномерно распределяется по рабочей зоне в радиальном направлении. В процессе перемещения по рабочей зоне исходный зерновой материал подвергается измельчению противорежущими и режущими криволинейными элементами предлагаемого измельчителя. Использование таких кольцевых выступов в виде криволинейной формы поверхности позволяет частицам измельчаемого материала беспрепятственно проходить по таким сквозным пазам за счет центробежной силы, перемещаться по заданной траектории, определяемой криволинейной поверхностью режущих элементов. Все это позволяет обеспечить повышение качественного состава продукта помола, т.е. однородность их гранулометрического состава. Кроме того, способствует значительному снижению энергозатрат на технологический процесс измельчения, а также отсутствию или незначительному количеству пылевидных частиц, соответствующему зоотехническим требованиям, в конечном составе зерновой дерти.

Теоретические предпосылки о некоторых закономерностях измельчения твердых тел в общем виде (на примере фуражного зерна) при помощи удара лезвием нами рассмотрены в работе [10], где получено основное распределении частиц по их фракциям.

По итогам проведенных экспериментальных исследований получены численные значения углов резания как для первой ступени, равное β = 30°, так и для второй ступени β = 35°. Отметим, что технологический процесс измельчения различных зерновых культур осуществляется с минимальными энергозатратами. По результатам опытов установлено: удельная энергоемкость снизилась в среднем на 11,9%, независимо от влажности измельчаемого кормового материала.

Наглядные графические изображения результатов экспериментов по определению модуля помола (М, мм) и гранулометрического состава продуктов измельчения различных зерновых культур разной влажности представлены на рис. 1 и 2. Показатели качества готового продукта измельчения – гранулометрический состав и модуль помола (средневзвешенный диаметр частиц) определялись наиболее распространенным и простым ситовым способом и рассчитывались по известным формулам.

Представленный анализ приведенных зависимостей экспериментов показывает, что использование предлагаемых рабочих органов измельчителя с криволинейными режущими элементами приводит к существенному повышению однородности гранулометрического состава (на 5–10%), значительному снижению переизмельченной фракции (на 10–12%), а также отсутствию целых зерен в готовом продукте измельчения.

	Паемоаа W(%>-13,$	Пісе»аа W»)-l7.t	Ячмезо» W(%>!2.7	Ячмеш w(%)-iM	Себе Wp»-13,l	Otie V>X%)-20	Горох W(%)-14,1	Горох W0t)*17,S
рл-остаток кз борком езсе, (%)	5	6.4	2Д	1	3.1	5Д	5.6	S.7
р )*$ • ост. На осе е о». 0 0,25 ммД%)	12.6	у	14,7	10	ю		2$,1	213
Р1 • ост. На осе с отв. 0 1 мм, (%)	4S.S	503	4.)	46.1	443	44,2	43.2	372
Р j-оот Наосе сото. 0 2ммД%)	23^	2?2	22.4	24,5	21	19.S	212	27
Р1 - ост. На сите с отв. О 3 мм, (%)	4,7	S.3	ЮЛ	14,4	11.1	143	1.9	52

Пшеницы W(%) =13,8	1,65
Пшеницы W(%) =18,2	1.82
Ячмень W(%) =13	1,76
Ячмень W(%) = 20	1,88
Овёс W(%) - 13,2	1.7
Овёс W(%) = 22	1,79
Горох W(%) = 14,2	1,42
Г opox W(%) = 18,2	1,56

Рис. 2 . Графическое изображение модуля помола на рабочих органах (кольцевых выступах) с криволинейными режущими элементами

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 4(52)                                   AGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGY

Заключение

Следует отметить, что полученные результаты доказывают преимущества и перспективу применения метода измельчения «защемленного удара» лезвием по зерновке по сравнению с другими способами дробления зерновых материалов.

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 4(52)

AGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGY

Рис. 1 . Графическое изображение гранулометрического состава на рабочих органах (кольцевых выступах) с криволинейными режущими элементами