УДК 631.363.2

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧАЮЩЕГО АППАРАТА КОРНЕКЛУБНЕМОЕК

Яблочков Владимир Иванович
кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Аннотация
В статье рассматривается вопрос подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию сельскохозяйственным животным. Представлено моделирование рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10.

Ключевые слова: измельчение, кормление, корнеклубнемойки, корнеклубнеплоды, моделирование, рабочий процесс, сельскохозяйственные животные


MODELING OF WORKFLOW OF GRINDING APPARATUS VEGETABLE WASHING MACHINES

Yablochkov Vladimir Ivanovich
candidate of technical sciences, senior research associate

Abstract
The article discusses the preparation of tuberous roots for feeding farm animals. Modeling of workflow of grinding apparatus vegetable washing machines IKM-F-10 is presented.

Keywords: farm animals, feeding, grinding, modeling, tuberous roots, vegetable washing machines, workflow


Библиографическая ссылка на статью:
Яблочков В.И. Моделирование рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек // Современная техника и технологии. 2014. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/10/4796 (дата обращения: 02.10.2017).

В кормлении сельскохозяйственных животных широко используются корнеклубнеплоды: свекла, морковь, картофель, брюква, турнепс, топинамбур (земляная груша), батат (сладкий картофель) и др. [3]. Корнеклубнеплоды – вкусный, охотно поедаемый животными, прекрасный в диетическом отношении корм. Этот корм значительно улучшает кормовые рационы сельскохозяйственных животных в зимний период. Особенно ценны корнеклубнеплоды для молочного скота и свиней. При этом корнеклубнеплоды с единицы площади дают в урожае больше питательных веществ, чем другие кормовые растения – травы и зерновые.
Технологический процесс подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию включает следующие операции: мойку, измельчение, запаривание, дрожжевание, разминание и смешивание. Для подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию применяют корнеклубнемойки, мойки-корнерезки, измельчители, запарники-смесители, варочные котлы и другие машины [7].
Операция измельчения корнеклубнеплодов является одной из наиболее значимых в технологическом процессе подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию сельскохозяйственным животным. Благодаря ей достигается лучшая перевариваемость и более полное усвоение энергии корма, обусловленные требованиями физиологии кормления животных, так как питательные вещества усваиваются организмом животных только в растворенном виде, а скорость обработки частиц корма желудочным соком прямо пропорциональна площади их поверхности. В результате измельчения корма образуются частицы с высокоразвитой поверхностью, что способствует ускорению процессов пищеварения и повышению усвояемости питательных веществ [1, 6].
Измельчители корнеклубнеплодов различают [4, 2]: дисковые, дисковые с вертикальным валом, барабанные и с неподвижными ножами. К измельчителям корнеклубнеплодов относятся корнерезки, корнетёрки и различные измельчители, отличающиеся друг от друга устройством рабочих органов и степенью измельчения материала. В настоящее время широкое распространение и внедрение получили корнеклубнемойки с измельчающим аппаратом ИКМ-Ф-10.
Корнеклубнемойки с измельчающим аппаратом ИКМ-Ф-10 является усовершенствованным вариантом ИКМ-5. Состоит из ванны, измельчающего аппарата, винтового конвейера, транспортера для удаления камней, электродвигателей и шкафа управления. Измельчающий аппарат состоит из литого корпуса и двух дисков: верхнего и нижнего. На верхнем установлено два горизонтальных ножа, на нижнем – две выгрузные лопатки. Оба диска установлены на валу электродвигателя и закреплены болтом.
Для моделирования рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 наиболее подходит представление моделей функционирования в виде динамической системы (рис. 1) [7], преобразующей входные воздействия  в выходные характеристики работы .


Рисунок 1 – Динамическая модель рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10

В качестве входных воздействий  для измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 примем условия работы:
– подача корнеклубнеплодов в измельчающий аппарат ;
– размерные характеристики подаваемых корнеклубнеплодов .
В качестве выходных характеристик  для измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 примем:
– производительность измельчающего аппарата ;
– потребная мощность измельчающего аппарата ;
– средний размер частиц измельченных корнеклубнеплодов .
На выходные показатели работы измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 влияют возмущающие факторы  (конструктивно-технологические параметры):
– частота вращения измельчающего аппарата ;
– количество ножей ;
– зазор в измельчающем аппарате .
Описание рабочего процесса и получение математической модели измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 заключается в установлении вида и структуры некоторого оператора , показывающего, как рабочие органы измельчителей преобразуют входные воздействия   в выходные характеристики .
Аналитическое описание операторов затруднительно, поэтому широкое распространение получил экспериментальный метод, базирующийся на информации о входных и выходных процессах динамической модели в условиях нормального функционирования. Этот метод получил название идентификации, что представляет собой отождествление модели с объектом-оригиналом [5].
Учитывая сложность и многомерность рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10, оператор предлагаемого измельчителя  представим в виде его составляющих, частных операторов (рис. 2), по различным каналам связи в виде зависимости

,

где  – частные операторы, составляющие общего оператора .


Рисунок 2 – Одномерные динамические модели рабочего процесса измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10
В результате получим ряд одномерных динамических моделей в виде частных линейных операторов , раскрывающих внутреннюю структуру процесса:
1. Зависимость производительности измельчающего аппарата  от подачи корнеклубнеплодов 

.

2. Зависимость производительности измельчающего аппарата  от размерных характеристик подаваемых корнеклубнеплодов 

.

3. Зависимость производительности измельчающего аппарата  от частоты вращения измельчающего аппарата 

.

4. Зависимость производительности измельчающего аппарата  от количества ножей 

.

5. Зависимость производительности измельчающего аппарата  от зазора в измельчающем аппарате 

.

6. Зависимость потребной мощности измельчающего аппарата  от подачи сырья 

.

7. Зависимость потребной мощности измельчающего аппарата  от размерных характеристик подаваемых корнеклубнеплодов 

.

8. Зависимость потребной мощности измельчающего аппарата  от частоты вращения измельчающего аппарата 

.

9. Зависимость потребной мощности измельчающего аппарата  от количества ножей 

.

10. Зависимость потребной мощности измельчающего аппарата  от зазора в измельчающем аппарате 

.

11. Зависимость среднего размера частиц измельченных корнеклубнеплодов  от размерных характеристик подаваемых корнеклубнеплодов 

.

12. Зависимость среднего размера частиц измельченных корнеклубнеплодов  от зазора в измельчающем аппарате 

.

Таким образом, нами получена система частных линейных операторов:

                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                                
                                               

Примем, что измельчающий аппарат корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10 является стационарным линейным объектом (при использовании метода суперпозиций), поэтому моделирование можно свести к системе уравнений

                        
                        
                                    
Полученные модели описывают рабочий процесс измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10, но при этом состоят из большого количества операторов , которые необходимо установить, вследствие чего моделирование рабочего процесса измельчающего аппарата представляет собой весьма трудную задачу. Для ее решения необходимо воспользоваться методом построения статических, вероятностных моделей измельчающего аппарата корнеклубнемоек ИКМ-Ф-10, теорией планирования факторного эксперимента, в которой, сочетая определенным образом, факторы на входе и информацию на выходе, определяются операторы  модели измельчающего аппарата.

Библиографический список
  1. Белицкая О. И., Филатов М. И. Анализ и исследование факторов, влияющих на качество измельчения корнеклубнеплодов. – Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2007. – №14-1. – С. 53–55.
  2. Ведищев С. М., Брусенков А. В., Прохоров А. В. Совершенствование измельчающего аппарата для клубнемойки ИКМ-5М. – Сельский механизатор. – 2009. – №6. – С. 25.
  3. Владимиров Н. И. Кормление сельскохозяйственных животных: учебное пособие / Н. И. Владимиров, Л. Н. Черемнякова, В. Г. Луницын, А. П. Косарев, А. С. Попеляев. –Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. – 211 с.
  4. Изучение измельчителей корнеклубнеплодов: лабораторные работы / сост.: С. М. Ведищев, А.В. Прохоров, А.В. Брусенков. – Тамбов : Изд-во ТГТУ, 2008. – 36 с.
  5. Математическое моделирование технологических процессов сельскохозяйственного производства (статические модели): методические рекомендации. – Л.: НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР, 1981. – 68 с.
  6. Мельников С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм: учебное пособие для вузов / С. В. Мельников. – Л.: Колос, 1978. – 560 с.
  7. Новиков В. В., Камышева О. А. Технология измельчения корнеклубнеплодов. – Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа: Изд-во БГАУ, 2013. – С. 247–253.


Все статьи автора «Яблочков Владимир Иванович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: