Обґрунтування параметрів і режимів роботи кормороздавача змішувача-подрібнювача методом моделювання

Abstract

Моделювання технічної системи є одним з перших етапів пізнання її властивостей з метою подальшого удосконалення та грамотного використання. Змішування твердих компонентів з одночасним їх подрібненням вертикальним конічним шнековим робочим органом є складним робочим процесом, який автори аналітично описали через основні параметри робочого органу та режими протікання процесу. Отримані узагальнені фактори, завдяки чому кількість факторів з семи зменшилось до чотирьох. Це дає можливість скоротити обсяг експериментальної роботи у вісім разів та забезпечити ефективні результати, які оцінюють фактичну дію факторів, що діють на вибраний критерій ефективності, коефіцієнт нерівномірності комплексно, а не нарізно. Модель дає можливість зробити якісну та кількісну оцінку процесу роботи кормороздавача-змішувача-подрібнювача, оптимізувати його параметри робочих органів та режими процесу роботи. Встановлено, що коефіцієнт нерівномірності суміші залежить пропорційно (залежність 6) від частоти обертання шнека (помноженим на коефіцієнт (с), який залежить, у свою чергу, від об’єму бункера (V), фізико-механічних властивостей суміші, її об’ємної маси ( та дотичного зусилля зсуву компонентів суміші (τ) та кроку шнека (е), зменшеного в значення коефіцієнта с2, який залежить від конструкції бункера змішувача. Окрім того, на значення коефіцієнта нерівномірності суміші(ν')також впливає швидкість циркуляції компонентів пропорційно зменшеному в С3 разів, який залежить від конструктивних параметрів машини та фізико-механічних властивостей суміші, площі бокової поверхні шнека, зменшену у С4 разів, що чергує залежність від конструктивних параметрів кормороздавача-змішувача-подрібнювача. Результати дослідження використовуються на кафедрі при вивчені студентами курсів «Машини та обладнання для тваринництва», «Експлуатація технологічного обладнання для тваринництва», та «Обґрунтування рішень», а також можуть бути основою подальшого дослідження, та в проектно-конструкторській практиці.

The modeling of a technical system is one of the first stages of cognition of its properties with the aim of further improvement and proper use. Mixing of solid components with their simultaneous grinding by a vertical conical screw working body is a complex workflow, which the authors analytically described through the main parameters of the working body and the modes of the process. The obtained generalized factors, due to which the number of factors from seven decreased to four. This makes it possible to reduce the amount of experimental work by eight times and provide effective results that evaluate the actual action of the factors acting on the selected performance criterion, the coefficient of unevenness in a complex, rather than separately. The resulting model allows you to make a qualitative and quantitative assessment of the process of operation of the feeder-mixer-grinder, to optimize its parameters of the working bodies and modes of operation. It has been established that the coefficient of unevenness of the mixture depends proportionally (dependence 6) on the speed of the screw (ω) multiplied by the coefficient (c), which depends in turn on the volume of the bunker (V), the physicomechanical properties of the mixture, its bulk mass (ρ) , and the tangential shear force of the components of the mixture (τ) and the step of the screw (е), reduced to the value of the coefficient с2, which depends on the design of the mixer hopper. In addition, the ratio of the coefficient of unevenness of the mixture (ν') is also proportional to the speed of circulation of components reduced in с3 times, which depends on the design parameters of the machine, and the physical and mechanical properties of the mixture, the area of the side surface of the screw is reduced to с4 times, which is alternating from the design parameters of the feeder-mixer-shredder. The results of the study are used when students study the courses «Machines and Equipment for Livestock», «Operation of Technological Equipment for Livestock» and «Justification of Solutions», and can also be the basis for further research, as well as in design practice.

Моделирование технической системы является одним из первых этапов познания ее свойств с целью дальнейшего совершенствования и грамотного использования. Смешивания твердых компонентов с одновременным их измельчением вертикальным коническим шнековым рабочим органом является сложным рабочим процессом, который авторы аналитически описали через основне параметры рабочего органа и режимы протекания процесса. Получены обобщенные факторы, благодаря чему количество факторов из семи уменьшилось до четырех. Это дает возможность сократить объем экспериментальной работы в восемь раз и обеспечить эффективные результаты, которые оценивают фактическое действие факторов, действующих на выбранный критерий эффективности, коэффициент неравно-мерности комплексно, а не врозь. Полученная модель позволяет сделать качественную и количественную оценки процесса работы кормораздатчика-смесителя-измельчителя, оптимизировать его параметры рабочих органов и режимы работы. Установлено, что коэффициент неравномерности смеси зависит пропорционально (зависимость 6) от частоты вращения шнека (ω) перемноженным на коэффициент (с), которые зависит, в свою очередь, от объема бункера (V), физико-механических свойств смеси, ее объемной массы (ρ), касательного усилия сдвига компонентов смеси (τ) и шага шнека (е), уменьшенного в значение коэффициента с2, который зависит от конструкции бункера смесителя. Кроме того, на значение коэффициента неравномерности смеси (ν') пропорционально также влияет скорость циркуляции компонентов, уменьшенная в с3 раз, зависящая от конструктивных параметров машины и физико-механических свойств смеси, площади боковой поверхности шнека, уменьшенной в с4 раз, что, в свою очередь, зависит от конструктивных параметров кормораздатчика-смесителя-измельчителя. Результаты исследования используются при изучении студентами курсов «Машины и оборудование для животноводства», «Эксплуатация технологического оборудования для животноводства» и «Обоснование решений», могут быть основой дальнейшего исследования, а также в проектно-конструкторской практике.