Устройство и оборудование для прессования кормов

Цель работы: Изучить устройство, работу и регулировки гранулятора ДГ-1 и оборудования для прессования кормов типа ОПК-2.

Программа работы

1. Изучить устройство, работу отдельных узлов, технологический процесс ДГ-1, ОПК-2 и его модификации.

2. Разработаться с основами эксплуатации оборудования для прессования кормов.

3. Ознакомится с техническими характеристиками изучаемого оборудования.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Общее устройство ДГ-1

Установка типа ДГ предназначена для гранулирования рассыпных комбикормов с возможностью предварительного их увлажнения водой или паром, а также добавления мелассы и смешивания. Состоит из пресс-гранулятора ДГ-I, охладителя гранул ДГ-II, измельчителя гранул ДГ-III, сепаратора СЗП-10 и пульта управления.

Принцип действия пресс-гранулятора показан на рисунке 18.

Рисунок 18-Технологическая схема пресс-гранулятора при автономной работе: 1 – матрица; 2 – прессующие вальцы; 3 – нож; 4 – патрубки подвода мелассы, пара и воды; 5 – смеситель; 6 – шнек подающий; 7 – загрузочный бункер; 8 – охладительная колонка; 9 – вентилятор; 10 – циклон с пылеуловителем.

Пресс-гранулятор (Рисунок 19) состоит из питателя А с приводом, смесителя Б, пресса В с электродвигателем и коммутацией для подачи пара и мелассы.

Рисунок 19-Пресс-гранулятор ДГ-I : А-питатель; Б-смеситель; В-пресс; 1-корпус питателя; 2-шнек; 3-загрузочное устройство; 4-корпус смесителя; 5-вал; 6-загрузочное устройство; 7-матрица; 8-планшайба; 9-ролик; 10-заслонка; 11-задвижка; 12-станина; 13-муфта; 14-электродвигатель; 15-штифт; 16-маховик; 17-загрузочное устройство питателя; 18-привод питателя; 19-привод смесителя.

Питатель, предназначенный для равномерной подачи рассыпного комбикорма в смеситель, представляет собой корпус 1 с установленным внутри шнеком 2 и закрепленным на боковой стенке корпуса приводом 18, в торцовых стенках корпуса сделаны закрываемые съемными фланцами окна для монтажа шнека. Шнек вращается в подшипниках корпуса в которых установлены на съемных фланцах. В верхней части корпуса расположено загрузочное окно 3 с крышкой, в противоположной нижней части – разгрузочное (в смеситель). Вал питателя приводится в действие от вала электродвигателя через клиноременный вариатор трехступенчатый цилиндрический редуктор и цепную передачу. Частоту вращения шнека изменяют, управляя вариатором с помощью специального механизма со шкалой отсчета оборотов.

Установлены под питателем смеситель служит для увлажнения паром (водой) комбикорма или для его смешивания с мелассой и другими жидкими компонентами. Смеситель представляет собой корпус 4 с валом 5 внутри, на котором приварены под углом к оси вала лопатки для смешивания и транспортирования. Установка деталей вала и устройства корпуса аналогичны питателю. Привод вала осуществляется от электродвигателя через одноступенчатый редуктор и цепную передачу. Для увлажнения комбикорма перед его гранулированием в зоне загрузочного окна 17 установлены форсунки для подачи воды, а на противоположной стороне – коллектор для подвода пара. В верхней части корпуса смесителя установлены три форсунки для ввода в комбикорм жидких компонентов.

Пресс состоит из установленного на раме привода и прикрепленной к нему прессующей части. Электродвигатель 14 через муфту 13 опирающуюся на подшипники, вал, шестерню и зубатое колесо, передает вращение закрепленной на планшайбе 8 матрицей 7.

Матрица (см. Таблицу 7) в виде стального цилиндра с радиальными отверстиями прикреплена к планшайбе четырьмя секторами. Планшайба, выполненная заодно с полым валом пресса, вращается в подшипниках качения, установленных в крышке и стакане, которые закреплены в гнездах корпуса.

Проходящая внутри шпинделя неподвижная ось опирается с одной стороны через фланец на установленный в стакане подшипник, а с другой – на подшипник, вмонтированный в планшайбу. Со стороны матрицы на ось посажен фланец с двумя отверстиями для установки эксцентриковых осей роликов. Другой конец оси находится в плите, прикрепленной к торцу этой оси. Для очистки стенок планшайб установлены два скребка, прикрепленных к фланцу. Комбикорм с конуса, закрепленного на матрице хомутом, подается в зону прессования третьим скребком, установленным на плите внутри матрицы.

Таблица 7-Техническая характеристик матриц

Источник

ТЕМА 11
МЕХАНИЗАЦИЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ И БРИКЕТИРОВАНИЯ КОРМОВ

Сущность процесса прессования кормов Гранулирование кормов Брикетироване кормов Производство амидо-концентратных добавок Контрольные вопросы Дополнительная литература

Вернутся к содержанию

Сущность процесса прессования кормов

С целью улучшения транспортабельности, снижения стоимости перевозок и хранения, а также лучшей сохранности питательных веществ и витаминов корма уплотняют или прессуют. Прессованию подвергается также комбикорм и травяная мука.
Перед прессованием в корм можно добавить витамины, гормональные и лечебные препараты, различные стимуляторы роста, аминокислоты и другие необходимые и ценные добавки. В прессованных кормах эти добавки лучше сохраняются, чем в кормовых смесях. Использование прессованного корма создает условия для полной механизации и автоматизации процессов раздачи его животным и птице.
Уплотнение кормов можно осуществлять: сжатием, скручиванием, вибротряской, экструзией, окатыванием.
Основным способом уплотнения является сжатие, осуществляемое путем гранулирования и брикетирования.
В зависимости от требуемой плотности стебельчатые корма могут быть прессованы в тюки (плотность 120…160 кг/м3), которые требуют обвязки, или брикеты (плотность 600…900 кг/м3), которые сохраняют свою форму и плотность без обвязки. Комбикорма и травяная мука прессуются в гранулы плотностью 1200…1300 кг/м3.
Процесс прессования основан на свойстве сыпучих материалов уплотняться под действием внешней нагрузки и при ее определенной величине сохранять заданную форму после снятия нагрузки.
В зависимости от величины приложенной нагрузки различают следующие способы прессования:

без связующих добавок при малых давлениях (15…20 МПа); без связующих добавок при высоких давлениях (30…35 МПа); со связующими добавками при малых давлениях (5…10 МПа);

Современное оборудование для прессования позволяет получать из мучнистых кормов гранулы диаметром до 20мм и длиной 1,5…3 диаметра плотностью 900…1300 кг/м3, из травяной и соломенной резки длиной 20…70 мм, или из полнорационных кормовых смесей брикеты диаметром до 65 мм, или нецилиндрической формы с наибольшими размерами 80 мм.
Применяемые в животноводстве корма представляют собой полидисперсную систему, состоящую из частиц разного диаметра. Эта система является также многофазной, состоящей из твердой, жидкой и газообразной фаз.
Под давлением объем газообразной фазы резко уменьшается и в процессе прессования трехфазная система практически достигает двухфазного состояния, частицы сближаются настолько, что начинают проявляться силы молекулярного сцепления.
Механизм гранулирования и брикетирования наиболее описывается молекулярной теорией в сочетании с механической. В качестве характеристики брикетируемости корма служат порции материала до прессования V к объему полученного брикета Vk. При уплотнении в камере с постоянной площадью поперечного сечения будет справедливо выражение

где h и hk — высота слоя до и после прессования в камере постоянного сечения.
Выразив объемы через их массу M и плотность, можно написать

где ρ и ρ0 – плотности полученного монолита и рыхлого материала до прессования.
При уплотнении в материале накапливается потенциальная энергия упругих деформаций, поэтому после снятия давления происходит его упругое расширение преимущественно в направлении прилагавшегося давления. Величина расширения характеризуется коэффициентом упругого расширения.
Наблюдения показали, что для грубостебельчатых кормов при однократном сжатии и быстром снятии давления Ку. р = 2…2,5. При этом монолиты получаются непрочными, имеют поперечные трещины и разваливаются. В то же время установлено, что если сжатый материал выдержать определенное время под тем же давлением, прочность монолита после снятия давления резко возрастает, а коэффициент упругого расширения уменьшается до Ку. р=1,1…1,15.
Это объясняется тем, что с течением времени напряжения от упругих деформаций уменьшаются, рассасываются. Такое явление называется релаксацией.
Напряжения при релаксации изменяются по формуле, предложенной Максвеллом,

где τнач – начальное напряжение в материале;
G — модуль сдвига, Па;
τ – вязкость, Па·с;
t — текущее время, с.

Вернутся к содержанию | Вернутся в начало

Гранулирование кормов

Гранулирование — это процесс сжатия рассыпных кормов до определенных плотностей с получением гранул различной формы: цилиндр, шар, куб. Изготовление гранул из сыпучих кормов можно осуществить окатыванием и прессованием.
Для изготовления гранул окатыванием применяют эллипсовидные, цилиндрические (барабанные) и тарельчатые (чашечные) грануляторы. Для получения таких гранул материал должен быть тонко измельчен и увлажнен до 30…35 %. После окатывания гранулы сушат. Как видим, технологический процесс усложнен. Поэтому промышленное производство таких гранул-окатышей из комбикормов не получило широкого распространения.
При сухом прессовании прочные гранулы получаются, если исходное сырье обработать паром и добавить в него мелассу или другое связующее вещество.
Прессы для гранулирования кормов классифицируются:

по принципу прессования — на прессы с закрытой и открытой камерами, в которых противодавление создается соответственно глухой стенкой и силой трения о боковую стенку камеры; по типу рабочих органов, создающих усилие прессования, на следующие.

Формирующие прессы, образование гранул в которых происходит при прохождении продукта между двумя вращающимися навстречу друг другу ячеистыми вальцами.

Естественно, что форма ячеек может быть самой разнообразной. Продукт, попадая в ячейки вальцов, подвергается обжатию, а затем выпадает из них в виде спрессованных гранул определенной формы. Вследствие кратковременного усилия гранулы получаются непрочными.
К недостаткам таких прессов относится также низкая производительность и большая энергоемкость. Поэтому такие прессы нашли лишь ограниченное применение. Шестеренчатые прессы.

Рабочим органом шестеренчатых прессов служит пара зубчатых колес, находящихся в зацеплении вращающихся навстречу друг другу. У основания зубьев имеются сквозные радиальные отверстия, через которые продавливается прессуемый материал. Выходящие из отверстий гранулы срезаются неподвижными ножами. Диаметр гранул 10…13,5 мм. Шнековые грануляторы могут быть цилиндрическими и коническими, одно – и двухшнековыми, с горизонтальным и вертикальным расположением шнеков.

В любом из них сырье захватывается шнеком, перемешивается, нагнетается к матрице и продавливается через отверстия соответствующего диаметра.
Выходящие из матрицы гранулы срезаются вращающимися ножами. В конических шнеках масса предварительно подпрессовывается. Матрицы могут быть плоские, сферические и сегментные.
Шнековые прессы применяют главным образом для гранулирования влажного исходного сырья (влажный способ). Прессы с плоской горизонтальной вращающейся матрицей, через отверстия которой материал продавливается прессующими вальцами и формируется в гранулы. Вальцы могут быть коническими и цилиндрическими с активным и пассивным приводом. В прессах с цилиндрическими вальцами из-за разности окружных скоростей неравномерно изнашиваются матрицы и вальцы.

Недостатком является при определенной окружной скорости относ материала под действием центробежных сил к периферии матрицы и, как следствие, неравномерная нагрузка на ее рабочую поверхность. Прессы с кольцевой горизонтальной или вертикальной вращающейся матрицей. Через формирующие отверстия последний материал продавливается прессующими вальцами активными или пассивными.

Главной особенностью такого рабочего органа является равенство окружных скоростей по линии контакта матрицы и вальца, поэтому трение между ними отсутствует и вся энергия тратится на прессование. По такому принципу работают наиболее распространенные прессы: ДГ; ОГМ-0,8; ОГМ-1,5; Бб-ДГЛ; “Сайзер”, “Орбит”.
Прессы с вертикальной кольцевой матрицей (ДГ) гранулируют комбикорма сухим способом.
Их преимущества: возможность быстрой и легкой замены матриц и вальцов при переходе с одного диаметра гранул на другой.
Комплектуется семью матрицами с различными отверстиями (3…19 мм). Производительность гранулятора 8…10 т/ч, мощность 78 кВт, расход пара 500…600 кг/ч.
Оборудование ОГМ-0,8А и ОГМ-1,5 предназначено для гранулирования травяной муки и работает в комплекте с агрегатами для ее производства АВМ-0,65 и АВМ-1,5. Сменные матрицы имеют отверстия 6…16 мм (5 шт.)
Производительность грануляторов с вращающейся матрицей:

где d0 — диаметр формирующего отверстия матрицы, м;
Δl — толщина запрессованного в отверстие матрицы слоя материала за один проход вальца, обычно равна (4…6)·10-4м;
z0 — число формирующих отверстий в матрице;
zв — число вальцов;
ρ – плотность запрессованного в отверстие материала, кг/м3;
n — частота вращения матрицы относительно вальцов, с-1
Мощность на прессование
N = Fmp * vcp * zβ Вт,
где Fтр — сила трения в формирующем отверстии
Fmp = Pmax ξ f S Н,
где f — коэффициент трения материала о стенки канала матрицы;
ξ = 0,4…0,45 — коэффициент бокового давления (для стебельчатых кормов);
Рmax — наибольшее осевое давление прессования, Па
Рmax = c(ea(ρ – ρПа
где S — площадь внутренней поверхности канала, м2;
С и а — коэффициенты, зависящие от структурно-механических свойств материала (прочность, крупность частиц, влажность), а = (4,6…5,1)·10-3 м3/кг, С= (0,33…0,59)·106 Па;
vcp — средняя скорость перемещения гранулы в канале
vcp = Δ*zb*n м/с,
где zb — число каналов, в которых происходит прессование одновременно,

где β – угол зоны захвата одним вальцом, град.

Вернутся к содержанию | Вернутся в начало

Брикетирование кормов

Брикеты готовят из смесей грубых кормов (соломы, стержней кукурузных початков, овсяной, ячменной и гороховой лузги) 83…85 % с концентратами 15 % и минеральными добавками (соль, мел, карбамид). Наиболее ценными являются брикеты из зеленой массы искусственной сушки, ячменя, свекловичного жома, шротов, премиксов и др. компонентов. Количество концентратов в них является полнорационным кормом и наиболее охотно поедается животными.
Процесс брикетирования не сопровождается значительным увеличением температуры корма, поэтому исключена возможность порчи нетермостойких элементов.
Для брикетирования кормов применяют следующие типы прессов: штемпельные с закрытой и открытой камерами, вальцовые, кольцевые, шнековые и мундштучные.
В комбикормовой промышленности применяются прессы штемпельного типа одно-, двух – и четырехштемпельные. Для приготовления полнорационных брикетов применяются штемпельные и кольцевые прессы.
Штемпельные прессы относятся к прессам периодического действия, остальные все — к прессам непрерывного действия.
Превращение сыпучей массы в брикет в штемпельных прессах осуществляется в матричном канале под воздействием штемпеля, совершающего возвратно-поступательное движение. Поперечное сечение матричного канала определяет форму брикета. Длина канала определяется плотностью брикета и временем релаксации.
Широкое применение для брикетирования кормов получило оборудование ОПК-2. Оно снабжено сменными матрицами для брикетов и для гранул.
Теоретическая производительность штемпельного пресса
Q = i n m кг/с,
где i — количество штемпелей у пресса;
n — число ходов штемпеля в секунду;
m — масса одного брикета, в кг.

Вернутся к содержанию | Вернутся в начало

Производство амидо-концентрированных добавок

Наукой и практикой установлено, что протеиновую недостаточность кормовых рационов можно восполнить путем скармливания карбамида животным. Карбамид или мочевина — белое кристаллическое азотосодержащее вещество, которое само белка не содержит, но в результате гидролиза в рубце животного выделяется азот. Последний под действием микроорганизмов рубца синтезируется в бактериальный усваиваемый белок. Простая добавка карбамида к кормам может оказаться токсичной вследствие быстрого гидролиза его и интенсивного выделения аммиака. Поэтому его используют в ограниченных дозах.
Разработан способ, при котором карбамид скармливают в виде амидо-концентратной добавки (АКД), состоящей из карбамида (20…25 %), комбикорма (70…75 %) и бентонита натрия (5 %). Бентонит — это высушенная и тонко измельченная белая глина.
Процесс производства АКД сводится к следующему. Материал в экструдере (шнек высокого давления) сдавливается до 1,4…1,5 Мпа при проталкивании его через щели 2,5…5 мм, образованные специальными диафрагмами, поставленными в 2…3 местах по пути движения обрабатываемой смеси. От трения смесь нагревается до 127…147 °С. Под влиянием высокого давления и температуры происходит клейстеризация крахмала, плавление карбамида, абсорбция его бентонитом и внедрение азота в массу клейстеризованного крахмала. Частицы карбамида обволакиваются пленкой крахмала, что не позволяет ему быстро гидролизоваться в рубце. Гидролиз происходит за 3…4 часа.
Экструдирование карбамида повышает эффективность его использования в 3…3,5 раза.
В России выпускается экструдер КМЗ-2 с коническим шнеком. Процесс экструдирования длится одну минуту — время прохождения массы через экструдер.

Вернутся к содержанию | Вернутся в начало

Контрольные вопросы

В чем заключается сущность процесса прессования кормов? Что такое гранулирование кормов и для какой цели оно применяется? По каким принципам классифицируются пресса — грануляторы кормов? Какие факторы влияют на производительность и мощность на привод пресса с вращающейся матрицей? Чем отличается технологическая линия гранулирования от технологической линии брикетирования рассыпных кормов? От чего зависит плотность гранул, брикетов? В чем заключается особенность процесса производства амидоконцентратных добавок?

Вернутся к содержанию | Вернутся в начало

Дополнительная литература

Способы механизированного приготовления полнорационных кормов. — Мн.: Урожай, 1976. , Сазонова брикеты и гранулы для животных. — М., Госсельхозиздат, 1977. и др. Машины и оборудование для уплотнения сеносоломистых материалов. — М., 1974.

Источник

В электрической схеме управления оборудованием ОПК-2 предусмотрены включение и отключение 16 асинхронных электродвигателей, их защита и сигнализация о нормальных и аварийных режимах. Для облегчения пуска двигателя М15 (рис. 4.6) пресса (мощность двигателя 90 кВт) предусмотрено его переключение со схемы «звезда» на схему «треугольник». Суммарная мощность остальных пятнадцати двигателей не превышает 50 кВт. Электродвигатели подключаются к сети автоматами QF1…QF15; цепи управления защищены автоматами SF16 и SF17.

Пуск и остановку электроприводов осуществляет оператор при помощи постов SB1…SB20. Для экстренного отключения всего оборудования предназначена кнопка SB.

Режим работы выбирают при помощи переключателя SA2: в положении 1 «Смеси» работают все электродвигатели и брикетируют кормовые смеси; в положении 2 «Сечка» брикетируют травяную муку или комбикорм. Этим же переключателем схему переводят в режим наладки (на рисунке 4.7 цепи переключения, используемые при наладке, а также цепи сигнализации не показаны).

Переключателем SA1 устанавливают вид увлажнения при прессовании корма: положение 1 — «Вода», 2— «Пар». Тумблером S и реле KV2 включают вторичные цепи. Переключателями SA4 и SA6 устанавливают ручной или автоматический режимы работы соответственно вибровыгружателя 17(см. рис. 4.5) спрессованного корма и вентиля УАЗ, подающего воду на увлажнение корма до 17 %.

Уровень исходного сырья в бункере 4 и готового корма в охладителе 15 контролируется бесконтактными датчиками SL3…SL6 (конечные выключатели типа БВК-24), уровень воды в баке для увлажнения электродными датчиками верхнего SL1 и нижнего SL2 уровня.

Пуск и останов ОПК-2 оператор осуществляет в последовательности, показанной на временной диаграмме рисунка 4.7. Перед пуском включают все автоматы, переключателем SA выбирают заданный режим работы отдельных узлов. А затем кнопочными постами поочередно включают агрегаты. Например, при гранулировании корма ставят: SA3— в положение 3 «Мука», SAl — в положение 1 «Вода», SA4и SA6 — в положение A, SA5 — в положение В, соответствующее транспортированию крошки транспортером 5 в бункер 4. Тумблером S включают реле KV2, которое запитывает остальные цепи управления и сигнализации. При этом открывается электромагнитный вентиль воды УАЗ. Затем кнопками SB4, SB2, SB 14, SB20, SB 16, SB8, и SB 10 последовательно включают соответственно вертикальный шнек бункера 4 (см. рис. 4.5), шнек загрузки 2, норию 18 и транспортер брикетов 19, пресс 20, дозатор 3, вентилятор 11 охладителя. Электродвигатель М15 пресса

Рис. 4.6. Принципиальная электрическая схема управления оборудованием ОПК-2

Рис. 4.7. Временная диаграмма работы оборудования ОПК-2

при помощи реле выдержки времени КТ вначале магнитным пускателем КМ16 включается по схеме «звезда», а затем магнитным пускателем КМ 17 переключается на схему «треугольник». Блок- контактами КМ 17:3 включается магнитный пускатель КМ 14 электропривода обламывателя гранул. После пуска при помощи заслонки дозатора 3 и вентилей воды вручную устанавливают по амперметру А номинальную загрузку пресса 20.

Если по каким-то причинам уровень сырья в бункере 4 превышает заданное значение, то срабатывает датчик уровня SL6 и включает реле KV11, которое отключает шнек загрузки 2. При снижении уровня этот же датчик выдает импульс на повторное включение шнека 2.

При заполнении гранулами охладителя срабатывают датчики уровня гранул: вначале SL4, а затем SL3. Последний через реле KV8 и KV5 включает привод вибровыгружателя 17. Разгрузка гранул вибратором продолжается до снижения уровня гранул, при котором датчик SL4 через реле KV9 отключает вибратор. Уровень воды на баке поддерживается при помощи электродных датчиков SL1 и SL2, реле KV7 и электромагнитного вентиля УАЗ.

Отключают оборудование после закрытия вручную заслонки дозатора 3 и вентиля увлажнителя. Кнопками SB9, SB7, SB15, SB1, SB3, SB 19, SB13 последовательно отключают соответственно вентилятор охладителя, транспортер крошки и вентилятор сортировки, дозатор, шнек загрузки, шнек бункера, пресс, норию.

При брикетировании травяной сечки или кормосмеси упомянутыми выше переключателями выбирают соответствующий режим и кнопками управления включают агрегаты в следующем порядке: шнек бункера 4, шнек загрузки 2, нория 18, пресс 20, транспортер сечки 8, затвор и вентилятор 9 сечки, затвор соломы 12, транспортер крошки, вентиляторы 6 сортировки и 11 охладителя. Электродвигатель М15 соединен с прессом через предохранительную муфту со штифтами, которые при попадании твердых предметов в пресс срезаются. При этом срабатывает конечный выключатель SQ2 и отключает электропривод пресса. Если смеситель-питатель 22 забивается сечкой, то от давления сечки срабатывает конечный выключатель SQ1 и отключает транспортер 8.

Источник