Экспериментально было установлено, что зерновки располагаются на опорной поверхности, в основном, бороздой вверх либо вниз по вариантам I или II (рисунок 8). Таким образом, в основном, при плющении цилиндром зерновок, неподвижно расположенных на опорной поверхности, происходит их разрушение по наиболее слабому сечению - бороздке - и дальнейшее сжатие до величины зазора. Это обеспечивает максимальное вскрытие эндосперма зерновок и увеличение их общей поверхности (рисунок 9).
1 - криволинейная колеблющаяся поверхность; 2 - опорная поверхность а, b, с - толщина, ширина и длина зерновки
Рисунок 8. Варианты расположения зерновки на опорной поверхности
Рисунок 9. Хлопья зерна пшеницы, полученные на маятниковой плющилке
При плющении зерна в вальцовом станке ввод зерновки в межвальцовую зону осуществляется произвольным образом, что не гарантирует ее разрушение по бороздке.
В четвертой главе приводится расчет себестоимости проектируемого образца маятниковой плющилки с производительностью 1,8 т/ч и технико-экономических показателей проекта. Расчет затрат на изготовление маятниковой плющилки велся по рекомендованным параметрам установки.
По результатам расчетов стоимость маятниковой плющилки составила 222964,89 руб., что меньше стоимости базовой модели плющильного станка ПС-600 (1409521,50 руб.). При этом годовая выработка проектируемого образца превышает тот же показатель для базовой модели (13305,60 т против 8870,40т). Анализ технико-экономических показателей проекта показал снижение затрат на единицу годовой выработки, что выражается высоким годовым экономическим эффектом при применении маятниковой плющилки.
Общие выводы
1) Проведен анализ современных способов и средств деформирования и разрушения зерновых материалов. Изучены конструкции плющильных станков. Выявлено, что основным их недостатком является высокое энергопотребление на единицу производительности.
2) Разработана конструктивная схема и изготовлена экспериментальная установка для плющения зерновых материалов с рабочими органами в виде неподвижной опорной и колеблющейся цилиндрической поверхностей. Получены теоретические формулы для расчета геометрических параметров основных рабочих органов маятниковой плющилки с заданной производительностью. Для маятниковой плющилки с производительностью 1,8т/ч рекомендованы следующие параметры: длина подвеса цилиндра 400 мм; радиус и длина цилиндра 150х800 мм; размеры опорной поверхности 340х800 мм при рабочем угле 360.
3) Получена математическая модель движения маятника при взаимодействии с обрабатываемым продуктом, устанавливающая зависимость параметров колебаний маятника и силовых факторов воздействия на зерновой материал с его структурно-механическими свойствами и величиной деформации в процессе плющения. Данная модель позволяет теоретически определять количество энергии, затраченное маятником на процесс плющения за один рабочий ход.
4) Установлены теоретические зависимости для расчета параметров рабочих органов маятниковой плющильной установки, обеспечивающих процесс плющения. К ним относятся:
- минимально допустимый радиус цилиндра по условию захвата зерновки, для зерна пшеницы средней фракции при угле трения 200 установлен минимальный радиус цилиндра 13,3 мм;
- коэффициент трения зерновки об опорную поверхность, величина которого обеспечивает неподвижность зерновок в процессе плющения; в экспериментальной установке для зерна пшеницы средней фракции с коэффициентом трения о поверхность цилиндра 0,3 коэффициент трения об опорную поверхность должен быть не менее 0,28.
5) Установлено, что способ плющения зерновых материалов посредством неподвижной и колеблющейся криволинейных поверхностей при неподвижном положении зерновок в процессе плющения позволяет создавать условия деформирования, в результате которых сжатие зерновок происходит, в основном, по наименьшему размеру - по толщине, что приводит к их «разворачиванию» по бороздке. Это максимально раскрывает поверхность зерновок, а хлопья получаются более выровненные по форме и размерам.
6) Экспериментально определено, что основным параметром, влияющим на энергоемкость процесса плющения в установке маятникового типа, является поступательная скорость цилиндра. В исследованном диапазоне скоростей 0,5-0,78 м/с наименьшие энергозатраты на плющение зерна были получены при скорости 0,5 м/с для различных фракций зерна. Величина поступательной скорости цилиндра должна быть минимальной для снижения разрушающих усилий при плющении зерновых материалов, но достаточной для обеспечения заданной производительности установки. Теоретическая скорость центра масс цилиндра для установки с производительностью 1,8 т/ч должна быть 2,5 м/с, при угловой скорости маятника 6,25 рад/с, цилиндра - 16,7 рад/с. Теоретическая мощность привода для данной производительности равна 43,2 кВт.
7) Годовой экономический эффект при применении маятниковой плющилки составляет 1361029,82 руб.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1) Злочевский, В.Л. Устройство для плющения зерна маятникового типа [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - №6. - с. 57-62.
2) Злочевский, В.Л. Совершенствование процесса плющения зерновых материалов [Текст] / В.Л. Злочевский, Е.Ю. Чикина // Комбикорма. - 2010. - №4. - с. 33-35.
3) Патент №2378053 Российская Федерация, МПК В02С 4/10 (2006. 01), В02С 15/04 (2006. 01) Устройство для плющения зерновых материалов / В.Л. Злочевский, Д.А. Сорокин, Е.Ю. Чикина, Е.Н. Попок; заявл. 22.09.2008; опубл. 10.01.2010, Бюл. №1. - 7 с.:ил.
4) Чикина, Е.Ю. Изучение процесса разрушения зерна посредством колеблющихся поверхностей как перспективный способ измельчения зерновых продуктов [Текст] / Е.Ю. Чикина // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: материалы десятой междунар. науч.-практ. конф. (11-12 дек. 2007 г.) / Под ред. В.П. Коцюбы; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул, 2007. - 321 с.
5) Чикина, Е.Ю. Плющение зерна посредством криволинейных колеблющихся поверхностей [Электронный ресурс] / Е.Ю. Чикина, С.Ю. Антощенко // Наука и молодежь: материалы Шестой Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (апрель 2009 г.)/http://edu.secna.ru/publish/gorizonty_obrazovania/2009/n11/nim2009/nim2009.htm/ - Барнаул, 2009.