Теоретические исследования процесса дробления зерна кукурузы

Одним из важнейших условий успешного развития животноводства является создание прочной кормовой базы, при этом концентрированные корма занимают особое место в рационе, обладая высоким содержанием питательных веществ и энергетической ценностью.

Использование в качестве корма для животных зерна кукурузы особенно эффективно, т.к. оно отличается высокой питательностью, в 1 кг зерна кукурузы содержится 1,34 кормовой единицы, или на 0,2 кормовой единицы больше, чем во ржи, ячмене и пшенице, от 2,5 до 5,7 % жира, состоящего в основном из смеси триглицеридов и частично связанного с клейковиной, клетчаткой и крахмалом. Жир кукурузы содержит до 50 % линолевой кислоты. В состав жира входят в небольшом количестве олеиновая, арахидиновая, пальмитиновая, стеариновая и рацинолевая кислоты, придающие зерну хороший вкус и ароматичность. Благодаря высокой энергетической ценности зерно кукурузы является незаменимым компонентом при откорме свиней и КРС, выращивании бройлеров, а также при кормлении высокопродуктивных дойных коров.

Однако, несмотря на эти достоинства, кукуруза занимает в РК и РФ лишь 3,5-5,5% в общем балансе кормов, тогда как в странах Европы ее используют на 44%, а в странах Америки – на 83,9% [1].

На основании анализа способов приготовления кормов установлено, что для кукурузы наиболее эффективным способом является измельчение, основанное на изменении формы и размеров материала, при этом продуктивность животных повышается на 10-15%. Измельчение позволяет существенно повысить обменную, переваримую и усвояемую энергию зерна.

Разработка оборудования для измельчения зерна кукурузы должна учитывать структурно-механические особенности этой культуры, а также адаптацию полученной продукции к виду и половозрастной группе животных.

Эффективное разрушение зерна кукурузы должно сочетать в себе удар со скольжением, так как рабочая поверхность пластины расположена под углом γ к нормали радиуса вращения оси молотка, в работе обосновано значение этого угла γ.

Обоснование рабочей поверхности пластины опирается на то, что после отражения от скошенной части пластины частицы будут проходить меньший путь до столкновения со стенкой, чем после отражения от пластины с неизмененной рабочей поверхностью. Если время движения в первом случае окажется меньше, чем во втором, то можно будет сделать вывод о том, что наличие скоса приводит к увеличению частоты столкновений и, как следствие, эффективности дробления. Опишем этот эффект количественно.

На рисунке 1 показано взаимодействие в точке А частицы корма и рабочей поверхности пластины, приобретаемые частицей скорость и её составляющие.

154

На рисунке 2 показано движение частицы корма от точки удара А до соприкосновения с отражающей поверхностью для стандартной пластины (расстояние АВ1) и для скошенной (АВ2).

Вычислим расстояние и время движения частицы между столкновениями с пластиной и со стенкой для обычной пластины (Stγ) и для скошенной (S2, t2). Примем, что ширина пластины много меньше ее длины ł (ł - расстояние от оси вращения до конца пластины) (рис. 2).

155

На рисунке 3 геометрически показано уменьшение расстояния от точки удара до отражающей поверхности для пластины со скошенной рабочей поверхностью (являющейся катетом прямоугольного

156 треугольника) и стандартной пластины (гипотенуза прямоугольного треугольника).

В процессе работы измельчителей кормов разрушение зерен происходит при свободном ударе. Чтобы выяснить, какие факторы влияют при этом, рассмотрим процесс разрушения зерна по известной ранее методике [2]. На зерно действуют разрушающая сила Fp и силы инерции F∏.

Составим сумму проекции сил на вертикальную ось: таким образом, установлена линейная зависимость разрушающей скорости пластины и продолжительности удара до разрушения зерна кукурузы, а продолжительность удара для скошенной рабочей поверхности больше, чем у базового варианта, так как имеет место косой удар.

157

Производительность дробилки свободным ударом, по исследованию Мурзагалиева К. Г. и скорректированной для наших исследований, равна [3]:

158 которую можно выбрать в качестве критерия оптимизации и, в дальнейшем, проверить в экспериментальных исследованиях.

Литература

  1. Технология приготовления кормов из кукурузы / Л.В. Погорелый, ред.– М.: Агропромиздат, 1987. – С.287.
  2. Абишулы Т. Основы разработки машин для приготовления стебельных кормов. / Т.Абишулы.- Алматы, 2001. – С. 22-23.
  3. Мурзагалиев К.Г. Совершенствование технологического процесса и обоснование параметров измельчителя грубых кормов молоткового типа: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук / К.Г. Мурзагалиев – Саратов: Саратовский институт механизации сельского хозяйства имени М.И.Калинина, 1983. – С.8.
  4. Курманов А.К. Разработка и обоснование конструктивных параметров, эксплуатационных режимов бункерного питателя измельчителя грубых кормов: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук / А.К. Курманов. – Оренбург: Оренбургский сельскохозяйственный институт, 1992. – С.7.
  5. Сергеев Н.С. Центробежно-роторные измельчители фуражного зерна: автореф. дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук / Н.С. Сергеев -
Год: 2011
Город: Костанай