Влияние параметров виброконвейера обеззараживания зерна на показатели его работы

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Коновалов В. В., Чупшев А. В., Терюшков В. П., Паужолис Е. В. Влияние параметров виброконвейера обеззараживания зерна на показатели его работы // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2014. – Т. 20. – С. 4291–4295. – URL: http://e-koncept.ru/2014/55123.htm.
Аннотация. Представлены результаты лабораторных исследований по определению влияния частоты вращения и количества лопастей разравнивающих мешалок виброконвейера на показатели его работы: производительность, мощность привода, температуру нагрева поверхности зерен и энергоемкость подачи зернового вороха.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Паужолис Евгений Валерьевич,аспирант ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г. Пензаpauzholis@gmail.com

Терюшков Вячеслав Петрович,канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г. Пензаtvp141@mail.ru

Чупшев Алексей Владимирович,канд. техн. наук, ст. преподаватель ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г. Пензаchupschevav@mail.ru

Коновалов Владимир Викторович,

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет», г. Пензаkonovalovpenza@rambler.ru

Влияние параметров виброконвейера обеззараживания зерна на показатели его работы

Аннотация.Представлены результаты лабораторных исследованийпо определению влияния частоты вращения и количества лопастей разравнивающих мешалоквиброконвейера на показатели его работы: производительность, мощность привода, температуру нагрева поверхности зерен и энергоемкость подачи зернового вороха.

Ключевые слова:обеззараживание зерна, виброконвейер, частота вращения, мешалка, лопасть.

Приготовление качественных кормосмесей для животных требует соответствияисходногосырья(фуражногозерна) в том числе гигиеническим требованиям на обсемененностьядовитой и патогенной микрофлорой. Поэтому обеззараживание является одной из основных операций послеуборочной обработки зерна, а такжепредпосевной подготовки семян. Для обеззараживания зерна применяют различные способы обеззараживания: химические, термические, электрофизические (УФ, ИК излучение, озонирование)и др.[1…8]. Одним из таких перспективныхспособов является облучение зерна инфракрасным излучением, что позволяет как уничтожить микрофлору на поверхности зерновки, так и при усилении воздействия излучения –прогреть внутреннюю структиру зерна, обеспечив изменение свойств питательных веществ. При интенсивном воздействии излучения возможна микронизация зерновки, и тем самымполучение и нового продукта.Для обеззараживания зерна разработанаи изготовлена лабораторная установкаустройстватермического обеззараживания зерна (рисунок 1). Оно состоящаяиз рамы(на рис.1 не показана), виброконвейера (в составе виброскатной доски5ивибратора4), накопительного бункера1, барабанного дозаторапитателя 2. Внутри виброконвейера над виброскатной доской установленнаборлопастныхворошителей7. На днище и сверху кожуха размещенынагревательныеэлементы: электроконфорки 6 и кварцевые излучатели3.Из накопительного бункера 1 зерно поступает в дозаторпитатель 2, который обеспечивает наличие достаточного количества зерна на верхнем участке виброскатной доски 5.При включении вибратора 4 зерно с верхнего участка начинает движение вдоль виброскатной доски вниз. Наличие угла установки виброскатной доски 5 и амплитуда ее колебаний Аобеспечивает сход (движение вниз) вороха зерна с определенной подачей (производительностью). Установка над виброскатной доской5лопастных ворошителей 7 обеспечивает перемешивание движущихся слоев зернадля равномерного их прогрева, и одновременно служит для торможения сходящего материала, обеспечивая увеличение времени его нагрева[3,4,5,6,7]. Нагрев зернового материала может осуществляться как при одновременном, так и раздельном включении электроконфорок 6 и кварцевых излучателей 3. Обработанный материал выгружается через выгрузное отверстие 9.

Рисунок 1 –Схема виброконвейера для термообработки зерна: 1 –бункер зерна; 2–питатель; 3 –излучатель ; 4 –вибратор; 5 –вибродоска; 6 –нагревательный элемент; 7 –ворошитель; 8 –шарнирная опора; 9 –выгрузное отверстие; 10 –кожух верхний

В процессе исследований устройства осуществленонесколько серий экспериментов. На начальном этапетребовалось определить параметры ворошителя зерна, позволяющие при минимальных энергозатратах на подачу, обеспечить наилучшие условия перемешивания зерна на виброскатной доске для обеспечения наибольшей температуры нагрева зерновой массына момент ее схода с виброскатной доски. Для этого исследовалось воздействие количествалопастей Z1(шт.) и частоты вращения n1(мин1) вала ворошителя на работуустройства термического обеззараживания зерна. При исследованиях температура наружного воздуха составляла 20С, угол наклона виброскатной доски питателя =13и амплитуда вибрации виброскатной доски A=1 мм и работе двух кварцевых излучателей, каждый мощностью 250 Вт.Ширина виброскатной доски 0,2 м.В результате статистической обработки экспериментальных данных по температуре нагрева поверхности зернана момент схода с виброскатной доскипри количестве лопастей на каждоймешалке(в одном поперечном сечении вала) ворошителя равное Zv=2 получено уравнение регрессии(рис.2):

t=65,18266+0,000001*(n3,690241)*1,728397(0,033169*n),

(1)где n –частота вращения вала ворошителя, мин1.Коэффициент корреляции R=0,98482. Результаты Fтеста –0,968256.

Рисунок 2

Влияние частоты вращения мешалки ворошителя n (мин1) на температуру зерна, сходящего со скатной доски питателя t (C)

Установлена температура зерна, на сходес виброскатной доски, описываемаяуравнением регрессии (рис. 3):t=64,70559+0,408026·Zv+0,019193·n+0,007003·n·Zv9,02·e06·Zv·Zv/n+0,000112·n·n.



(2)где Zv–количества лопастеймешалкиворошителя, шт. Коэффициент корреляции R=0,98709. Результаты Fтеста –0,961914.Тем самым, данная модель адекватно описывает данные и входит в 95% доверительный интервал.Графический анализ полученных данных показывает, что рост количество лопастей мешалок ворошителя позволяет повысить температуру зерна на 1,4или 1,9%. Отсутствие ворошилок (т.е. n=0) снижает температуры зерна до 66, т.е. на 13,6%.При частоте вращения более 150 мин1, независимо от частоты вращения ворошилок, температура зерна стабилизируется на 74С Ввиду стабилизации температуры нагрева зерна около 74C определяем верхний предел частоты вращения мешалок 170 мин1.Производительность виброскатной доски (кг/с) описывается уравнением регрессии (рис. 4):Q=0,0553170,00762·Zv0,000026·n0,0000105·n·Zv+9,85·e08·Zv·Zv/n.

(3)Коэффициент корреляции R=0,98176. Результаты Fтеста –0,946068.Наличие лопастных мешалок ворошителей, вращающихся навстречу движению материала,приводит к резкому уменьшению подачи устройства(рис.4). Это способствуетувеличениювремениоблучения зерна, увеличивая нагрев и повышаятемпературу(рис.3). Рост числа лопастей мешалки с 2 до 4 шт. снижает производительность на 42%, а повышение частотывращения ворошителя до 170 мин1снижает производительность на 25%.

Рисунок 3

Влияние частоты вращения n (мин1) и количества лопастей Zv(шт.) мешалки ворошителя на температура зерна t (C)

а

бРисунок 4 Влияние частоты вращения n (мин1) и количества лопастей Zv(шт.) мешалки ворошителя на производительность устройства Q (кг/с): а–поверхность отклика; б–двумерное сечение поверхности отклика

Привод устройства обеззараживания зерна включает вибратор, привод ворошителей ипривод дозатора. Суммарная мощность привода устройства (без учета работы нагревателей) описывается уравнением регрессии (рис. 5):WS= 50,65+135,13·Zv+4,242374·n0,200143·n·Zv

(4)0,014067·n·n0,002551·Zv·Zv/n.Коэффициент корреляции R=0,98176. Результаты Fтеста –0,946068.Отсутствие работы мешалок ворошителейпозволяет снизить затраты мощности почти в 2,5 раза. При частоте вращения лопастей более 100 мин1наблюдается стабилизация прироста мощности. Наибольшая мощность соответствует частоте вращения ворошителей 120…170 мин1. Рост лопастей с 2 до 4 увеличивает мощность с 500 до 680 Вт, т.е. на 36%. Мощность привода мешалок ворошителей устройстваописывается уравнением регрессии (рис. 6):Wm= 152,6841+138,4718·Zv+4,12374·n0,224219·n·Zv

(5)0,013593·n·n0,002629·Zv·Zv/n.Коэффициент корреляции –R=0,98723. Результаты Fтеста –0,962312.

Рисунок 5–Влияние частоты вращения n (мин1) и количества лопастей Zv(шт.) мешалки ворошителя на суммарную мощностьустройства Ws(Вт)

Характер зависимостей мощностей суммарной и затрачиваемой на привод ворошителей соответствуют друг другу, а значения достаточно близки, т.е. привод ворошителей является определяющим для затрат мощности привода. Увеличение частоты вращения способствует росту затрачиваемой мощности привода ворошителей до 540 Вт. При этом двукратное уменьшение числа лопастей мешалки с 4 до 2 снижает потребляемую мощность до 350…370 Вт (на 31…35%).Энергоемкость подачи зерна Y1(Дж/кг) описывается уравнением регрессии (рис. 7):Y1=41400,6927261,4·Zv+233,2198·n+5496,332·Zv22,64464·n2+0,529420·Zv·n2.

(4.6)Коэффициент корреляции –R=0,898057. Результаты Fтеста –0,93273.Полученный характер изменения энергоемкости подачи определяется тенденциями производительности устройства и затратами мощности с учетом их взаимодействия.

Рисунок 6

Влияние частоты вращения n (мин1) и количества лопастей Zv(шт.) мешалки ворошителя на мощность привода ворошителей устройства Wm (Вт)

а бРисунок 7 Влияние частоты вращения n (мин1) и количества лопастей Zv(шт.) мешалки ворошителя на энергоемкость подачи зерна Y (Дж/кг): а–поверхность отклика; б–двумерное сечение поверхности откликаПроведенная серия опытов позволила сделать следующие выводы:

Увеличение количества лопастей мешалки увеличивает энергоемкость подачи зерна. Наименьшая энергоемкость подачи зерна соответствует как отсутствию ворошителей (n=0), таки количеству лопастей мешалки равному2 шт. при частоте вращения ворошителя 150…170 мин1;

При частотах вращения ворошителя более 150…170 мин1наблюдается стабилизация температуры нагрева. Двукратное увеличение число лопастей у каждой мешалки ворошителя (с 2 до 4 шт.) увеличивает наибольшую температуру на 1,4до 76,4, что соответствует повышению температуры на 1,9%, т.е. практически отсутствует температурный эффект;

Увеличение количества лопастей мешалки ворошителя с 2 до 4 шт. способствует уменьшению производительности устройства на 42%;

При частоте вращения более 100 мин1наблюдается стабилизация потребляемой мощности, влияет лишь количество лопастей ворошителя. При 4 лопастях мешалки ворошителя затрачиваемая мощность составляет около 650 Вт. При этом уменьшение числа лопастей мешалки с 4 до 2 снижает потребляемую мощность до 475…500 Вт (на 27…23%). Тем самым, следует считать рациональными установку по 2 лопасти на мешалках каждого ворошителяи частоту их вращения 150…170 мин1. При этом производительность устройства составляет Q=0,0202 кг/с или 72,7 кг/ч на каждые 0,2 м ширины питателя устройства.

Ссылки на источники1.Горский, И. В. Обработка семян пшеницы озонированным воздухом: Дис…канд. техн. наук/ И.В. Горский. –Москва, 2004. –202 с.2.Сыроватка, В.И. СВЧ−обработка комбикормов// Вестник Всероссийского научноисследовательского института механизации животноводства. 2013.

№1(9). С. 2937.3.Мишуров, Н.П. Определение скорости вибротранспортирования слоя фуражного зерна // Техника и оборудование для села. 2011.

№11. С. 4042.4.Курдюмов, В.И. Экспериментальнотеоретическое обоснование установки контактного типа для тепловой обработки зерна / Курдюмов В.И., Павлушин А.А., Зозуля И.Н.// Нива Поволжья. 2010.

№2. С. 5760.5.Некрашевич, В.Ф. Установка для микронизации зерна. / Некрашевич В.Ф., Корнилов С.В., Кипарисов Н.Г., Мамонов Р.А./ В сборнике:Инновационные технологии и средства механизации в растениеводстве и животноводстве. Международная научнопрактическая конференция, посвященная 75летию Владимира ФедоровичаНекрашевича.

2011. С. 155159.6.Пат. 2471391Российская Федерация, A23N17/00. Установка теплового обеззараживания рассыпных комбикормов [Текст] / Сыроватка В.И., Обухова Н.В., Обухов А.Д., Сергеев Н.С.;заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Всероссийский научноисследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии (RU) 2011110233/13; заявл. 17.03.2011; опубл. 10.01.2013, Бюл. № 1 –8 с.: ил.7.Пат. 2125385 Российская Федерация, A23L1/00. Установка для производства взорванного зерна [Текст] / Сысуев В.А., Панкратов А.И., Мохнаткин В.Г., Баранов Н.Ф., Савиных П.А., Ильин Л.И.; заявитель и патентообладатель Научноисследовательский институт сельского хозяйства СевероВостока им.Н.В.Рудницкого (RU) –98101264/13; заявл. 27.01.1998; опубл. 27.01.1999, Бюл. № 17с.: ил.8.Пат. 2168911 Российская Федерация, A23L1/00. Установка для микронизации зерновых продуктов [Текст] / Чекрыгина И.М., Кононов В.М., Носовец А.Ф., Малчевский В.Н., Дикарев Б.А., Пахомов В.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Таганрогский научноисследовательский институт связи (RU) –99121389/13; заявл. 12.10.1999; опубл. 20.06.2001, Бюл. № 11 –10 с.: ил.

Evgeny Pauzholisgraduate student "Penza State Agricultural Academy", Penzapauzholis@gmail.comVyacheslav TeryushkovCandidate. tehn. Sciences, Associate "Penza State Agricultural Academy", Penzatvp141@mail.ruAlexey Chupshev,Candidate . tehn. Science , Art. teacher "Penza State Agricultural Academy", Penzachupschevav@mail.ruVladimir Konovalov,Ph.D., professor of VPO "Penza StateTechnological University", Penzakonovalovpenza@rambler.ruINFLUENCE OF PARAMETERS VIBROCONVEYOR DISINFECTION GRAIN ON PARAMETERS OF OPERATIONThe results of laboratory studies to determine the influence of speed and number of blades on the screed mixersvibroconveyor performance of his work : productivity, drive power , the heating temperature of the surface of grains and energy supply of grain heap .Keywords:disinfection of grain vibroconveyor, speed, agitator blade.