Экспериментальные исследования напряженного состояния слоя комбикорма в клиновидном рабочем пространстве пресс-гранулятора

Задача экспериментального определения контактных напряжений во всех зонах клиновидного рабочего пространства пресс-гранулятора является актуальной при совершенствовании процесса гранулирования комбикормов, который сопровождается интенсивным непроизводительным боковым выдавливанием прессуемой массы за пределы рабочих поверхностей кольцевой матрицы и прессующего ролика. С целью осуществления структурно-параметрического синтеза прессующего механизма гранулятора по комплексной математической модели процесса требуется многоуровневая проверка ее адекватности. Характер изменения параметров напряженного состояния комбикорма в клиновидном пространстве недостаточно изучен, поэтому важно корректное описание этих параметров, непосредственно от которых зависят показатели, характеризующие эффективность процесса. Предложен метод исследования напряженного состояния в условиях незамкнутого и замкнутого клиновидного пространства, позволяющий получить распределение контактных напряжений в тангенциальном направлении и по ширине цилиндрических рабочих органов, определить осевые напряжения в слое комбикорма. Для реализации метода создана лабораторная установка и разработаны конструкции силоизмерительных рабочих органов — прессующего ролика и сменного ограничительного кольца. По измеренным напряжениям, нормальным к поверхности ролика, получены характеристики изменения радиальных напряжений в клиновидном пространстве при разных режимах работы прессующего механизма. Показано, что в незамкнутом клиновидном пространстве контактные напряжения в осевом направлении всегда распределены неравномерно. Эта неравномерность устраняется путем предотвращения бокового выдавливания. По измеренным реакциям со стороны ограничительных колец оценена сила сопротивления поперечной деформации комбикорма и соответственно активная сила бокового выдавливания. Значительная величина этой силы подтверждает существенность проблемы бокового выдавливания. На основании результатов тензометрических исследований установлена достоверность основных теоретических закономерностей процесса, обоснована необходимость торцевого ограничения клиновидного пространства дополнительными контактными поверхностями, обеспечивающими, главным образом, повышение производительности и снижение энергоемкости гранулятора.

Литература

[1] Глебов Л.А., Демский А.Б., Веденьев В.Ф., Темиров М.М., Огурцов Ю.М. Технологическое оборудование предприятий отрасли (зерноперерабатывающие предприятия). Москва, ДеЛи принт, 2006. 816 с.

[2] Pietsch W.B. Agglomeration Processes. Phenomena, Technologies, Equipment. Weinheim, Wiley-VCH, 2002. 614 p.

[3] Salman A.D., Hounslow M.J., Seville J.P.K. (edit.). Handbook of Powder Technology. Vol. 11. Granulation. Oxford, Elsevier, 2007. 1402 p.

[4] Payne J., Rattink W., Smith T., Winowiski T. Pelleting Handbook. Sarpsborg, Borregaard Lignotech, 2001. 73 p.

[5] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Повышение производительности пресс-грануляторов путем ограничения рабочего пространства дополнительными контактными поверхностями. Известия вузов. Пищевая технология, 2011, № 5–6, с. 78–81.

[6] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Математическое моделирование рабочего процесса в вальцово-матричном пресс-грануляторе с торцевым ограничением клиновидного пространства. Научный журнал КубГАУ, 2012, № 01(75), с. 132-155.

[7] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Математическая модель напряженного состояния растительного материала в цилиндрических фильерах матрицы пресс-гранулятора. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2013, № 2(298), с. 25–34.

[8] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Пресс-гранулятор. Пат. № 2412819, РФ. № 2009145789/02, заявл. 09.12.2009, опубл. 27.02.2011, бюл. № 6. 10 с.

[9] Kai W., Yu S., Binbin P., Wuxue D., Shuanhu W. Modeling and Experiment on Rotary Extrusion Torque in Ring-die Pelleting Process. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013, vol. 29, issue 24, pp. 33–39.

[10] Никитин Г.С. Теория непрерывной продольной прокатки. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 399 с.

[11] Клименко П.Л., Данченко В.Н. Контактные напряжения при прокатке. Днепропетровск, Пороги, 2007. 292 с.

[12] Bindhumadhavan G., Seville J.P.K., Adams M.J., Greenwood R.W., Fitzpatrick S. Roll Compaction of a Pharmaceutical Excipient: Experimental Validation of Rolling Theory for Granular Solids. Chemical Engineering Science, 2005, vol. 60, iss. 14, pp. 3891–3897.

[13] Schwanghart H. Messung und Berechnung von Druckverhaltnissen und Durchsatz in einer Ringkoller-Strangpresse. Aufbereitungs-Technik, 1969, vol. 10, iss. 12, pp. 713–722.

[14] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Исследование силовой характеристики замкнутого клиновидного рабочего пространства пресс-гранулятора с помощью тензометрического прессующего ролика. Технические науки – от теории к практике, 2014, № 35, с. 74–83.

[15] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Исследование рабочего процесса пресс-гранулятора кормов с применением современных информационных технологий. Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий. Сб. науч. докл. Междунар. науч.-техн. конф. Москва, Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства, 2014, с. 455–461.

[16] Ковриков И.Т., Кириленко А.С. Силоизмерительный прессующий ролик пресс-гранулятора. Пат. № 2014147926, РФ, заявл. 27.11.2014. 20 с.

[17] The Pelleting Process. URL: http://www.cpm.net/downloads/Animal%20Feed%20 Pelleting.pdf (дата обращения 15 января 2015).