Підвищення ефективності процесу подрібнення шляхом модернізації молоткової дробарки

Abstract

Магістерська робота присвячена вирішенню актуальної науково-виробничої задачі підвищення продуктивності та зниження енергоємності процесу подрібнення лузги круп’яних і олійних культур шляхом модернізації молоткової дробарки. У роботі виконано аналіз існуючих конструкцій сільськогосподарських подрібнювальних машин, який показав їх недостатню ефективність та підвищену енергоємність при переробці зазначеного виду сировини. На основі проведеного аналізу розроблено конструктивно-технологічну схему молоткової дробарки з удосконаленими молотками, робоча поверхня яких виконана у вигляді зовнішніх триступеневих прямокутних виступів з рівними радіусами від вершин до осі підвісу, а також з живильним пристроєм у вигляді барабана з чотирма жолобами, протилежні сторони якого повернуті відносно один одного. Експериментальні дослідження встановили, що застосування вдосконаленого живильного пристрою дозволяє збільшити подачу подрібнюваного матеріалу на 8–12 % і знизити енергоємність процесу подачі на 7–10 % порівняно з традиційними схемами при частоті обертання вала 70 хв⁻¹. Отримані рівняння регресії дають можливість визначати продуктивність і енергоємність процесу подрібнення лузги круп’яних і олійних культур за оптимальних конструктивно-режимних параметрів молоткового подрібнювача. Дослідний зразок забезпечує дрібний помел з розміром частинок 0,15–0,4 мм при подачі 300 кг/год та окружній швидкості молотків 40 м/с, при цьому енергоємність процесу становить 0,8–1,0 кВт·год/кг. Результати виробничої перевірки підтвердили ефективність запропонованої модернізації: витрата електроенергії зменшилась на 30 %, продуктивність зросла на 20 % порівняно з серійною молотковою дробаркою, а частка вирівняного за розміром готового продукту досягла 98 %. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та впровадженні енергоощадного подрібнювального обладнання для агропромислового виробництва.

The master’s thesis is devoted to solving an актуаль scientific and production-oriented problem of increasing productivity and reducing the energy intensity of the grinding process of husks from cereal and oilseed crops through the modernization of a hammer mill. The study includes an analysis of existing designs of agricultural grinding machines, which revealed their insufficient efficiency and high energy consumption when processing this type of raw material. Based on the conducted analysis, a structural and technological scheme of a hammer mill was developed with improved hammers, the working surface of which is made in the form of external three-stage rectangular protrusions with equal radii from the вершини to the suspension axis, as well as a feeding device designed as a drum with four grooves, whose opposite sides are rotated relative to each other. Experimental studies established that the use of the improved feeding device makes it possible to increase the feed rate of the ground material by 8–12% and reduce the energy intensity of the feeding process by 7–10% compared with conventional schemes at a shaft rotational speed of 70 min⁻¹. The obtained regression equations allow determining the productivity of the hammer grinder and the energy intensity of the grinding process of cereal and oilseed husks under optimal design and operating parameters of the hammer grinder. The experimental prototype provides fine grinding with a particle size of 0.15–0.4 mm at a feed rate of 300 kg/h and a peripheral hammer speed of 40 m/s, while the energy intensity of the process is 0.8–1.0 kWh/kg. The results of industrial testing confirmed the effectiveness of the proposed modernization: electricity consumption decreased by 30%, productivity increased by 20% compared with a standard hammer mill, and up to 98% of the finished product was uniform in particle size. The obtained results can be used in the design and implementation of energy-efficient grinding equipment for agro-industrial production.