СЕКЦИЯ «МЕХАНИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КОРМОВ

Т. А. Гаврилов, аспирант 3-го года обучения, А. К. Широких, студ. 5 курса

Научные руководители – д. т. н., доц., проф. Г. И. Малинов, гл. инженер ЗАО «Пряжинское» А. С. Валдаев

Операция измельчения кормов по своей роли в технологическом процессе приготовления кормов для пушных зверей является основной и наиболее дорогой. При этом известно, что питательные вещества активно усваиваются пушными зверями в измельченном виде, так как в измельченных кормах увеличивается активная поверхность частиц. Это способствует ускорению процесса пищеварения и усвояемости питательных веществ [1; 232].

Также известно, что в инженерном отношении измельчение кормов является наиболее энергоемкой операцией. На этот процесс во всем мире расходуется до 50% электроэнергии, затрачиваемой на приготовление кормов, причем большая часть электроэнергии расходуется непроизвольно и нерационально: превращается в тепло и другиевиды энергии [4; 5].

Поэтому проблема снижения энергоёмкости измельчения кормов является весьма актуальной. Ее решение позволит повысить эффективность звероводческого производства в целом.

Цель настоящего исследования – снижение энергоемкости процесса измельчения кормов животного происхождения на примере мягких субпродуктов с/х животных. Для решения поставленной цели были сформулированы задачи исследования:

1)провести обзор существующих исследований энергоемкости процесса измельчения кормов;

2)осуществить экспериментальное исследование процесса измельчения кормов животного происхождения;

3)произвести анализ полученных результатов и предложить рекомендации по снижению энергоемкости процесса измельчения кормов животного происхождения.

Анализируя результаты исследований по рассматриваемой проблеме, можно выделить основные факторы, от которых зависит энергоёмкость процесса измельчения кормов животного происхождения. К ним можно отнести следующие:

25

1)скорость резания [3; 98];

2)геометрические параметры лезвия ножа [6; 40];

3)вид ножа и его расположение [2; 29];

4)температура измельчаемого материала.

Внастоящее время из перечисленных факторов температура измельчаемого материала является наименее изученным фактором, о влиянии которого на энергоемкость процесса измельчения в научной среде нет общего мнения. Этот фактор и явился объектом настоящего исследования.

Вкачестве измельчаемого материала были выбраны мягкие субпродукты с/х животных. В ходе экспериментального исследования мягкие субпродукты устанавливались на «Стенд для исследования параметров процесса резания лезвием» [7; 1–4], посредством инфракрасного пирометра измерялась их температура и они измельчались. Температуру варьировали с шагом 2 ºС, интервал варьирования от -10 ºС до +10 ºС. Потребную мощность на процесс измельчения фиксировали посредством электрического счетчика, также измерялись длительность процесса измельчения и площадь измельчаемого куска субпродуктов. Полученные результаты обработаны и представлены на рисунке 1.

26

Анализируя полученную диаграмму, можно выделить три участка:

1)от -10 до -1 ºС – происходит снижение удельной работы измельче-

ния;

2)от -1 до 0 ºС – происходит повышение удельной работы измельче-

ния;

3)от 0 до 10 ºС – происходит снижение удельной работы измельчения. Причем наименьшая удельная работа измельчения наблюдается при

температуре -1 ºС.

Возможной причиной изменения удельной работы измельчения в зависимости от температуры материала является изменение физикомеханических свойств данного материала, ведущее к перераспределению энергозатрат на процессы сжатия и резания материала как составляющих процесса измельчения:

Aизм = Aрез + Aсж ,

где Аизм – удельная работа измельчения, Арез – удельная работа резания, Асж – удельная работа сжатия.

Для проверки высказанного предположения на приборе конструкции ЛСХИ [5; 30] были проведены дополнительные исследования. В ходе этих исследований определялось влияние температуры измельчаемого материала на составляющие удельной работы измельчения – удельную работу резания и удельную работу сжатия. Методика проведения исследований следующая – мягкие субпродукты устанавливались на прибор конструкции ЛСХИ, посредством инфракрасного пирометра измерялась их температура и они измельчались. Температуру варьировали с шагом 2 ºС, интервал варьирования от -10 ºС до +10 ºС. Удельные работы резания и сжатия фиксировали самописцем прибора конструкции ЛСХИ. Полученные результаты обработаны и представлены на рисунке 2.

Анализируя полученную диаграмму, можно отметить, что с увеличением температуры измельчаемого материала от -10 до -1 ºС удельная работа резания резко снижается, затем изменяется незначительно; удельная работа сжатия нарастает постепенно, наиболее значительное повышение наблюдается при температуре -1 ºС; КПД процесса измельчения с увеличением температуры снижается с 0,93 до 0,52.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Температура измельчаемого материала оказывает влияние на энергоемкость процесса измельчения мягких субпродуктов;

27

2.Причиной тому является изменение физико-механических свойств измельчаемого материала, ведущее к перераспределению энергозатрат на процессы сжатия и резания материала;

3.Наименьшие энергозатраты наблюдаются при температуре мягких субпродуктов -1°С, вследствие чего авторами предлагается процесс измельчения мягких субпродуктов производить при данной температуре.

Список литературы

1.Базыкин В. И., Гаврилов Т. А., Паталайнен Л. С. Некоторые аспекты потерь сырого протеина говядины в процессе ее измельчения в звероводстве // Известия СПбГАУ. 2013. № 31. С. 232–236.

2.Гаврилов Т. А., Малинов Г. И., Карпин В. Ю., Кондрашов В. Ф. Ис-

следование температурного режима в режущем механизме измельчителей мясного корма // Техника в сельском хозяйстве. 2014. № 1. С. 29–31.

3.Гаврилов Т. А. Экспериментальное исследование процесса измельчения мясного сырья при различных скоростях резания // Ученые записки ПетрГУ. 2013. № 8 (137). С. 98–100.

4.Измельчение мясного сырья в звероводстве / Г. И. Малинов, Т. А. Гаврилов, В. Ф. Кондрашов, Л. А. Черняев, Л. С. Паталайнен. Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2013. 63 с.

28