Повышение качества смешивания комбикормов оптимизацией конструктивно-технологических параметров горизонтального смесителя с ленточным шнеком

Главной задачей агропромышленного комплекса является обеспечение на- селения продукцией животноводства и, в основном, зависит от эффективности работы животноводческих ферм [79].
Корма составляют наибольшую часть в структуре себестоимости производ- ства мяса, молока и других продуктов животноводства [85]. Показатели работы животноводческих ферм и комплексов во многом зависят от качества подготовки кормов к скармливанию. Использование в рационах комбикормов, сбалансиро- ванных по питательным веществам, позволяет получить повышение продуктив- ности животных на 10…12%, а при обогащении рационов биологически актив- ными веществами (аминокислоты, микроэлементы, антибиотики и т.д.) продук- тивность возрастает на 25…30 % и более [ 72,88].
В настоящее время приготовление комбикормов непосредственно в хозяйствах экономически целесообразно: существенно снижаются транспортные перевозки как внутрихозяйственные, так и внешние; максимально используется собственная кормовая база, как зерновых, так и продуктов мельниц, пекарен; появляется возможность опера- тивного изменения рецептуры комбикорма и его суточной потребности.
В настоящее время комбикормовая промышленность развивается по двум направлениям. Первое – наращивание мощностей крупных комбикормовых пред- приятий. Второе – разработка малогабаритных установок и цехов для приготов- ления комбикормов в условиях хозяйства из местного сырья с использованием покупных ингредиентов (БВД, премиксов). Данное направление на сегодняшний день является наиболее перспективным [ 72, 74, 88].
Для приготовления комбикормов в сельском хозяйстве используются мало- габаритные блочно-модульные комбикормовые установки. Однако, на сегодняш- ний день, такие установки недостаточно широко распространены в силу своей громоздкости и высокой стоимости. В то же время их рабочий процесс требует
совершенствования, направленного на снижение энергоемкости и повышение ка- чества готового продукта [78].
Цель работы. Целью исследований является повышение качества приго- товления концентрированных кормов оптимизацией конструктивно- технологических параметров горизонтального смесителя с ленточным шнеком.
Научную новизну работы составляют:
- горизонтальный ленточный смеситель (патент РФ № 2638978);
- результаты теоретических исследований взаимодействия винтовой по- верхности шнека смесителя с компонентами комбикормов, служащие для обосно- вания его конструктивно-технологических параметров;
- математические модели рабочего процесса смесителя, позволяющие опре- делить его оптимальные конструктивно-технологические параметры.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в воз- можности использования результатов экспериментально-теоретических исследова- ний на этапе проектирования смесителей для определения величины потребляемой мощности на привод рабочих органов с учетом конструкционных и технологиче- ских факторов. Использование разработанных математических моделей позволяет снизить расходы при проектировании, изготовлении и оптимизации смешивающих машин с ленточными рабочими органами.
Разработанная конструкция смесителя позволяет повысить качество кормо- вых смесей и снизить энергоёмкость их приготовления.
Результаты исследований переданы и используются предприятием ООО «Ремонтный завод» (г. Нолинск, Кировская область) при изготовлении и мо- дернизации существующих ленточных смесителей.
Методология и методы исследований. Методика исследований преду- сматривала разработку математических моделей, позволяющих при определении необходимой на привод комбинированного шнека мощности, учитывать в теоре- тических исследованиях конструктивные и технологические параметры, влияю- щие на процесс смешивания компонентов в горизонтальном ленточном смесите- ле. По результатам теоретических исследований определили рекомендуемые ве-
личины конструктивно-технологических параметров с учетом наименьшего энер- гопотребления.
Экспериментальные исследования проводили по стандартным и разрабо- танным частным методикам. При реализации, подготовке и обработке результатов экспериментов применялись методы математической статистики и теории плани- рования многофакторного эксперимента.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- конструктивно-технологическая схема горизонтального смесителя с ленточным шнеком;
- математические модели взаимодействия винтовой поверхности шнека смесите- ля с материалом для обоснования конструктивно-технологических параметров смеси- теля;
- математические модели рабочего процесса смесителя и его оптимальные кон- структивно-технологические параметры;
- технико-экономическая и энергетическая эффективность работы смесителя.
Степень достоверности и апробация результатов. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конфе- ренциях в Вятской ГСХА (2015 и 2019 г.г.) и Марийском государственном уни- верситете (Йошкар-Ола, 2016 г.).
Работа выполнена в соответствии с планом научно - исследовательских ра- бот ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока по теме 0528-2019-0094 "Создание инноваци- онных технологий и технических средств нового поколения для механизации рас- тениеводства и животноводства, адаптированных к особенностям климатических условий Северо-Востока Европейской части России" по разделу 10.9, подразделу 162 Программы ФНИ государственных академий наук на 2013-2020 гг., номер го- сударственной регистрации - АААА-А19-119042290137-1.
Основное содержание диссертации изложено в 14 научных статьях, в том числе две в базе данных SCOPUS, три в рецензируемых научных журналах, реко- мендованных ВАК РФ, патенте РФ на изобретение.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литера-
туры из 128 наименования и 4 приложений. Работа содержит 139 страницы, 30 ри-
сунков, 16 таблиц.
Совместно с автором при выполнении отдельных разделов работы участ- вовал кандидат технических наук, старший научный сотрудник Н.В. Турубанов.
Особую благодарность выражаю доктору технических наук, профессору А.В. Алешкину и всему коллективу лаборатории механизации животноводства ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока.
Автор выражает большую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору П.А. Савиных.