Ресурсосберегающая технология и технические средства уборки и приготовления органического удобрения из навоза глубокой подстилки

Как видно из графика (рисунок 22) с увеличением угла заточки ножа сила резания уменьшается, достигает минимума при угле заточки =450, затем начинает увеличиваться. Наиболее интенсивное увеличение силы резания происходит в интервале значений угла =60 – 900. Это изменение объясняется образованием уплотненного ядра перед кромкой ножа, которое перемещается вместе с ним, увеличивая при этом рост ширины зоны влияния ножей на массу материала.

Ножи с ассиметричной заточкой имеют несколько меньшую силу резания по сравнению с симметричной заточкой, в среднем на 22% для ножей толщиной 4мм и на 7% для ножей толщиной в 8мм. С увеличением угла заточки от 150 до 900 сила резания изменяется для ножей толщиной 4мм от 1020(Н) до 1350(Н) при симметричной заточке и от 750(Н) до 780(Н) при асимметричной. Минимальная сила резания навоза глубокой подстилки при угле заточки =450, где сила резания Ррез навоза, соответственно, равна 720(Н) с симметричной заточкой и 520(Н) с ассиметричной заточкой. Анализ полученных результатов экспериментальных исследований показал, что для резания навоза глубокой подстилки целесообразно применять ножи с асимметричной заточкой и углом заточки 45°

а) б)

Результаты экспериментальных исследований производительности рабочих органов питателя разрушителя от частоты вращения и поступательной скорости шнека представлены на рисунках 23,24.

На графике (рисунок 22) видно, что производительность повышается с увеличением оборотов, достигая экстремума 250 об/мин. Затем наблюдается спад. Это уменьшение связано с тем, что шнек при увеличении оборотов (300 об/мин) не успевает наполняться, следовательно, производительность снижается. Оптимальное число оборотов рабочего органа питателя – разрушителя находится в интервале от 150 об/мин до 250 об/мин. При этих значениях производительность составляет 52 – 68 тон в час. Из графика (рисунок 23) видно, что рост производительности наблюдается до значения скорости в 0,195 м/с, затем происходит ее снижение. Это падение можно объяснить тем, что рабочий орган получает большую подачу массы навоза, которую может переместить.

Оптимальную поступательную скорость шнека принимаем в интервале от 0,14 до 0,195 м/сек. При этих значениях скорости производительность достигает значение от 52 до 68 тонн в час.

Для получения математической зависимости влияния выбранных факторов (таблица 1) на процесс резания был реализован неком­позиционный план второго порядка Бокса – Бенкина в виде полинома второй степени.

Таблица 1 – Факторы, принятые для исследований

Факторы и их обозначения	Уровни варьирования			Интервал варьирования
	нижний ( – 1)	базовый (0)	верхний (+1)
Х1 – влажность, %.	40	50	60	10
Х2 – плотность, кг/м3.	700	850	1000	150
Х3 – обороты, об/мин.	150	200	250	50

В результате обработки опытных данных получено уравнение.

Y=9,718 – 0,1729x1+0,004x12 – 0,0308x2+0,0001x22+0,0544x3+0.0002x32 – 0.0004x1x2+0.0008x1x3–0.0002x2x3 (48)

Таблица 2 – Оптимальные значения факторов

Кодовое обозначение	Наименование факторов	Оптимальные значения
X1	Влажность, %	44,016
X2	Плотность, кг/м3	936
X3	Обороты, об./мин.	206.031

При подстановке в уравнение (48) найденных оптимальных факторов (таблица 2) определили функцию выхода – производительность питателя разрушителя, которая составила 65т/ч. Это говорит о том, что центр поверхности фигуры находится в области априорно выбранного центра эксперимента.

Рисунок 25. Зависимости производительности питателя - разрушителя от влажности, плотности навоза и оборотов шнека.

Производительность измельчающего аппарата зависит от угла установки противорежущей пластины, количества лопаток, установленных на измельчающем аппарате, и скорости вращения лопастного метателя.

1) W=58%; z=2; =17;

2)W=58%; z=6; =17.

Рисунок 26. Зависимость производительности измельчителя

навоза от числа оборотов крылача.

Из графиков (рисунок 26) видно, что пропускная способность меняется в зависимости от количества установленных лопаток. С увеличением числа лопаток с 2 до шести производительность возрастает 0,227до 0,338 т/ч, соответственно. При увеличении числа оборотов крылача также происходит увеличение пропускной способности измельчителя. При двух лопатках и угле установки =170 производительность возрастает от 0,109 до 0,227 т/ч. При шести лопатках и угле установке противорежущей пластины =170 производительность возрастает с 0,196 до 0,338 т/ч.

Из графиков (рисунок 27) видно, что производительность измельчителя сильно изменяется в зависимости от угла установки противорежущей пластины. Это связано с тем, что противорежущая пластина перекрывает зону подачи навоза.

1) W=47%; z=2; =1050;

2) W=47%; z=2; =170;

Рисунок 27. Зависимость производительности измельчителя навоза

от оборотов крылача.

1) W=76%; z=2; =1050;

2) W=76%; z=4; =1050;

3) W=76%; z=6; =1050.

Рисунок 28. Зависимость потребляемой мощности от оборотов крылача.

Из графика видно, что потребляемая мощность зависит от угла установки противорежущей пластины (рисунок 28). При уменьшении угла установки противорежущей пластины происходит увеличение потребляемой мощности. т.к в процессе измельчения нет резания, а происходит трепание соломонавозной смеси.

На рисунке 29,30 представлены результаты экспериментальных исследований по определению расхода воздуха по длине трубы с одинаковыми диаметрами отверстий. Эксперименты проводили при длине воздуходувной трубы 6м, диаметре воздуходувной трубы 100 мм и диаметре воздуходувных отверстий 10мм.

а)б)

Анализ графической зависимости, представленной на рисунке 29.а, показывает, что при увеличении расстояния от вентилятора расход воздуха из воздуходувных отверстий снижается с 0,00052 до 0,00024 м3/с на 52%, а при установке трех воздуховодных труб (рисунок 29.б) происходит потеря расхода воздуха по отношению к центральной трубе с 0,0004998 до 0,00023605 м3/с и боковым трубам с 0,0004457 до 0,0001598 м3/с в начале и в конце соответственно.

Следовательно, средние потери напора между центральной и боковыми воздуходувными трубами составляют 10%.

а)

б)

Анализ графической зависимости, представленной на рисунке 30.а, показывает, что при уменьшении подачи воздушного потока от вентилятора (от 1 м3/с к 0,5 м3/с) по всей длине трубы расход воздуха снижается на 20%, а при изменении диаметра воздуховодной трубы с 80 до 40 мм (рисунок 30.б) расход воздуха уменьшается на 34%.

Проанализировав полученные зависимости (рисунки 29,30), мы пришли к выводу, что для равномерного распределения воздушного потока в камере биоферментации необходимо изменять диаметры воздуходувных отверстий. На рисунке 31 представлены результаты экспериментальных исследований по определению расхода воздуха по длине трубы с изменяемыми диаметрами отверстий.

а) б)

Анализ графических зависимостей, представленных на рисунке 31, показывает равномерное изменение расхода воздуха по всей длине трубы.

На рисунке 32 представлена выборка из замеров содержания кислорода по площади камеры биоферментации на разной высоте.

а) б)

а) на высоте 50 см; б) на высоте 70см.

Рисунок 32. Зависимость изменения содержания кислорода по площади аэратора

Анализ графических зависимостей, представленных на рисунке 32, показывает почти линейный вид для всего спектра замеров, т.е. распределение содержания кислорода в компостируемой массе биоферментационной установки происходит равномерно по всей площади аэратора при изменяемых диаметрах воздуходувных отверстий.

На рисунке 33 представлены результаты экспериментальных исследований температурного режима процесса биоферментации.

Из графика

рисунок 33 видно, что разогрев компостируемой массы происходит в течении 12 часов (зона А), при подаче воздушного потока от вентиляторов температура нагрева массы находится в пределах 50-700 в течении двух суток (зона Б). В зоне С происходит снижение температуры да 400 и процесс компостирования завершается по истечению четырех суток.

Для получения математической зависимости влияния выбранных факторов (таблица 3) на процесс биоферментации был реализован неком­позиционный план второго порядка Бокса – Бенкина в виде полинома второй степени.

Таблица 3 – Факторы, принятые для исследований

Факторы и их обозначения	Уровни варьирования			Интервал варьирования
	нижний (–1)	базовый (0)	верхний (+1)
Х1 – Расход воздуха м3/с.	1	1,6	2,2	0,6
Х2 –Высота компостной смеси, см.	60	100	140	40
Х3 – Влажность компостной смеси w, %.	45	55	65	10