Частная технология комбикормового производства Астана 2007 г

57 
m
P
dt
d




2
2
, (52) 
Интенсивность контактного давления определяется зависимостью 
2
b
P
q


, (53) 
где
 b
-радиус поверхности контакта деформированной части сферы.
Величина 
«b» 
равна
3
1
1
1
)
(
)
(
4
3
R
R
R
R
K
K
P
b






, (54) 
где
 R
1
- радиус кривизны жесткого рабочего органа.
Так как 
R
1
= ∞, то уравнение (54) примет вид 
b
P
K
K R

 

3
4
1
3

(
)
, (55) 
где
K
E



1
2


;
K
E
1
1
2
1





, (56) 
где
ν, ν
1
, Е, Е
1
- коэффициенты Пуассона и модули упругости продукта и 
рабочего органа оборудования соответственно.
От действия сжимающего усилия в продукте возникают напряжения, 
при этом будем считать, что разрушение продукта произойдет при 
появлении пластического течения. Тогда максимальное касательное 
напряжение определяется зависимостью [72] 
















)
1
(
2
1
9
2
2
2
1
)
(
9
2
2
1
5
max





R
K
K
P
, (57) 
С учетом критерия пластичности Мизеса и из уравнения (57) получим 
предельную величину сжимающей силы P
*, 
приводящей к разрушению 
продукта 





 

P
K K R













 



3
2
1 2
2
2
9
1
2 1
5
3
1
2
3
, (58) 

58 
С другой стороны, величина P
*
связана с величиной перемещения 
при деформации α следующей зависимостью 
P
n

 

3
2
(59) 
где
n
R
K K



16
9
2
1
2

(
)
, (60) 
С учетом зависимостей (59) и (60) уравнение (58) запишем в виде 




1
3
2
m
n
, (61) 
Откуда после преобразований, получим [72] 
 


1
2
2
5
2
2
5
2



  
V
n
m
, (62) 
В момент максимальной деформации α = 0, тогда величина 
максимального сближения продукта с рабочим органом будет равна 

max








5
4
2
2
5
mV
n
, (63) 
Критическую скорость, приводящую к разрушению продукта, получим 
из совместного решения (62) и (59) [72] 
V
P
n
n
m
к
р
 



 




6
5
1
2
4
5
, (64) 
где величина
 P
*
 
определяется из условия (59),
n 
- из уравнения (60). 
Определим продолжительность ударного взаимодействия. 
Из уравнения (63) получим 
dt
d
V
m
n






2
4
5
5
4
, (65) 
Если обозначим отношение 
 
/
max

Z
, то условие (65) можно 
представить в виде 

59 
t
V
dZ
Z



2
1
5
2
0
1

max
, (66) 
Проведя интегрирование (66) получим зависимость для расчета времени 
ударного взаимодействия 
t
m
n
V
уд







2 9
5
4
1
2
5
1
5
,
( )
, (67) 
Анализ уравнения (67) показывает, что продолжительность ударного 
взаимодействия в основном зависит от массы ударяемого продукта и его 
физико-механических характеристик. При этом продолжительность 
ударного взаимодействия слабо зависит от скорости движения тела, так 
как 
 
t
уд
обратно пропорционально
 (V)
1/5
[72]
.
 
3.5 Научные основы совершенствования процесса дозирования
 
Технологический процесс производства комбикормов основывается 
на введении определенной массы сырья разнообразного по физико-
механическим и химико-биологическим свойствам в рецептуру готовой 
продукции. В связи с этим назначение процесса дозирования компонентов 
комбикормов является важным, целью которого будет обеспечение 
заданного количества продуктов по массе (или поддержание заданного 
расхода) с определенной точностью. 
По структуре рабочего цикла дозирование бывает непрерывного или 
порционного (дискретного) принципа действия, а по принципу действия – 
объемным или весовым. 
Для 
порционного 
дозирования 
характерно 
периодическое 
повторение цикла выпуска порции продукта в соответствии с 
разработанной рецептурой, при этом дозирующее оборудование 
периодически отмеряет порцию 
V(м
3
)
, масса 
М 
которой равна [73, 74] 

 
М=ξ∙υ∙ρ
,
(68) 
где 
ρ – 
объемная масса продукта, кг/м
3
; 
ξ – 
коэффициент заполнения рабочей 
камеры; 
υ – 
скорость потока продукта, м/с. 
Дискретное весовое дозирование основано на отмеривании порции 
массой, равной 
М.
При непрерывном объемном дозировании оборудование подает 
поток продукта с расходом (кг/с) [73, 74] 


 Q=F∙υ∙ρ,
(69) 
где 
F – 
поперечное сечение потока продукта, м/с.

60 
При непрерывном весовом дозировании поток продукта, выходящего 
из питателя, непрерывно взвешивается. В зависимости от результатов 
взвешивания автоматически корректируется производительность питателя.
Эффективность работы процесса дозирования оценивается через 
точность дозирования, при этом под точностью понимают соответствие 
фактической массы дозы или расхода их заданным значениям.
На эффективное ведение технологического процесса влияют 
колебания объемной массы, влажности и других характеристик 
дозируемого продукта, образование комков, нестабильность питающей 
сети, вибрация оборудования и т.д. 
Процесс 
дозирования 
компонентов 
комбикормов 
является 
вероятностным процессом, к исследованию которого привлечены 
статистические методы и теория вероятностей. Так случайным образом
изменяются и величины, входящие в формулы (68) и (69), вследствие чего 
расход при дозировании – случайная функция времени (случайный 
процесс) [73, 74]. 
При объемном дозировании экспериментальная автокорреляционная 
функция (АКФ) расхода обычно аппроксимируется зависимостью [73, 74] 





cos
)
(
2



e
R
Q
Q
, (70) 
где 
σ
Q
– среднее квадратичное отклонение расхода; 
τ
– время сдвига; 
α
– параметр, 
характеризующий затухание АКФ; 
β
– преобладающая частота случайных 
колебаний расхода.
При объемном непрерывном дозировании сыпучих зерновых 
продуктов 
α 
= 0,005…0,3 с
-1
; 
β 
= 0,01…..0,1 с
-1
. 
Спектральная плотность расхода, полученная как косинус – 
преобразования Фурье АКФ (70), имеет вид [73, 74] 




2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
)
(
2
)
(

















Q
Q
S
, (71) 
где 

- угловая частота. 
Формула (71) позволяет оценить спектральный состав случайных 
колебаний расхода.
На практике оценка точности дозаторов непрерывного действия 
основана на контрольном взвешивании проб, отобранных из потока 
материала за промежуток времени 
Т
. Масса каждой пробы будет равна


T
dt
t
Q
M
0
)
(
. (72)
При этом результаты контрольных взвешиваний всегда отличаются 
друг от друга, т.е. они имеют случайное рассеивание – случайные 
погрешности дозирования, отражающие колебания расхода. Поэтому по 

61 
контрольным пробам точность дозирования определяется с применением 
методов математической статистики и подчинены нормальному закону 
распределения 
случайных 
величин, 
характеризуемому 
плотность 
распределения вероятностей
2
2
2
)
(
2
1
)
(



a
M
i
e
M
f




, (73) 
где 
M
i
– масса пробы, кг; 
a 
– центр группировки распределения; 
a

M
ср
; 
М
ср
=


n
i
i
n
M
1
/
- среднее арифметическое 
n
результатов (
n
=20…….30), кг; 

м
= 
среднее квадратическое отклонение массы контрольных проб, кг. 
Среднее арифметическое значение 
M
ср
характеризует среднюю 
производительность – центр настройки дозатора. Мера случайного 
рассеяния – среднее квадратическое отклонение – рассчитывается по 
формуле [73 ,74] 

1
(
1





n
M
M
n
i
ё
ср
i
м

, (74) 
и служит количественной оценкой случайных погрешностей дозирования. 
Обычно принимают, что случайная погрешность дозирования 
△
сл
=±(2…3)σ
м
,
(75)
Средние квадратические отклонения 

м
и 
σ
Q
связаны между собой. 
По известной АКФ расхода 
σ
Q
2
можно определить как дисперсию 
интеграла случайного процесса 
Q(t)
. Если, например, АКФ описывается 
выражением













2
2
2
2
2
2
2
2
)
2
cos(
2













arctg
T
e
T
Y
Q
M
, (76) 
То, конкретное значение интегральной оценки 

м
(а следовательно, и 
погрешности дозирования) зависит от спектрального состава колебаний 
расхода и времени отбора пробы, что нужно учитывать при выборе и 
сопоставлении различных способов дозирования и дозирующего 
оборудования. 
Дозаторы должны обеспечить не только и малые случайные 
колебания производительности, характеризуемые 

м
и 
σ
Q
, но и 
соответствие средней массы 
М
ср
заданному, например по рецептуре, 
расчетному значению пробы (кг) [73, 74] 

M
3
=Q
3
T
,
(77) 
где 
Q
3 
– заданное значение расхода, кг/с. 

62 
Очевидно, что заданное значение 
Q
3
не может быть установлено 
органами настройки дозатора совершено точно. Кроме того, в процессе 
работы центр настройки может смещаться, например при изменении 
объемной массы при непрерывном дозировании (77). Отклонение 
М
ср
от 
M
3
называют систематической погрешностью дозирования 
з
ср
систем
М
М



, (78) 
или
T
Q
n
М
n
i
i
систем
3
1





. (79) 
Полная погрешность дозирования складывается из случайной и 
систематической [73, 74]
△
д
=
△
систем
 +
△
сл 
,
(80) 
или 
1
)
(
)
3
2
(
1
3
1











n
M
M
T
Q
n
М
n
i
ср
i
n
i
i
Д
, (81) 
Для каждого типа дозатора эта величина не должна выходить за 
допустимые пределы. 
Погрешности дискретного дозирования зависят в основном от тех же 
причин, что и непрерывного. Случайные, систематические и полные 
погрешности дозирования можно определить по формулам (80, 81), если в 
них 
M
i
, 
М
ср
и 
M
3
будут текущим, средним и заданным значениями 
контрольной дозы (порции) соответственно. 
Современные весовые дозаторы дискретного действия обеспечивают 
погрешность 0,2…0,5%, а непрерывного действия – 0,5….2%. 
Точность объемных дозаторов зависит в первую очередь от 
стабильности физико-механических свойств дозируемого материала. Для 
предварительной оценки эффективности функционирования дозаторов 
можно полагать, что погрешность приблизительно равна колебаниям 
объемной массы материала, выраженным в процентах от ее номинального 
значения.
При сопоставлении точности способов дозирования нужно учитывать, 
что [73, 74]: 

различают числовые характеристики точности дозирования, 
количественная оценка которых зависит от способа дозирования, и 
технологический допуск на рецептуру, задаваемый обычно в процентах от 
номинальной массы каждого компонента; 

для весовых дозаторов дискретного действия погрешность 
определяют в процентах от номинального значения массы дозы или от 
половины наибольшего предела дозирования; 

для весовых дозаторов непрерывного действия погрешность 
определяют в процентах от наибольшего предела производительности; 

63 

при непрерывном объемном дозировании погрешность его 
выражают 
обычно 
в 
процентах 
от 
номинального 
значения 
производительности; 

достоверные характеристики точности можно получить только 
опытным путем на основании контрольных проб, так как дозаторы одного 
типа, находящиеся в различных условиях эксплуатации и работающие на 
различных материалах, могут обладать разными характеристиками 
точности.

жүктеу 5,31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: