ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ МЯСО-КОСТНЫХ КОРМОВ Российский патент 1994 года по МПК B02C18/06 

Изобретение относится к конструктивным элементам устройств для измельчения мясокостного сырья при приготовлении кормов для пушных зверей в кормоцехах звероводческих хозяйств.

Известны измельчители, в которых содержится транспортирующий шнек, направляющий измельченную массу после первой ступени измельчения на вторую, мясорубку (ДТК-20МЗ) Паспорт ДТК-20МЗ, Эртильский механический завод 1984 г. ; (Г7-ФИР) Паспорт Г7-ФИР, Эртильский механический завод 1989 г. (Г7-ДТ2-К20) Паспорт Г7-ДТ2-К20, Эртильский механический завод 1988 г., причем взаимное расположение первой ступени измельчения и транспортирующего шнека различно в них. Так, угол ϕ, образованный прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана и транспортирующего шнека, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана и точкой прекращения им резания корма для этих измельчителей составил: ДТК-20МЗ -ϕ = 130^o; Г7-ФИР - ϕ = 190^o; Г7-ДТ2-К20 - ϕ = 40^o. При эксплуатации указанных выше измельчителей наблюдается ряд негативных моментов их работы, а именно:
фактическая производительность измельчителей в 5...6 раз ниже, чем расчетная, теоретическая;
выброс измельченного корма из карманов ножевого барабана (первой ступени измельчения) затруднен;
при измельчении ряда кормов наблюдается измельчение стружки (результат измельчения на первой ступени) после того, как она покинет карман ножевого барабана;
наблюдается захват измельченного корма поверхностью ножевого барабана, как бы "наматывание" корма.

Наиболее близким по техническому эффекту к заявляемому устройству относится измельчитель И-76 (Паспорт И-76, Эртильский механический завод 1978 г. ), содержащий транспортирующий шнек, установленный относительно ножевого барабана под углом ϕ, образованным прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана и транспортирующего шнека, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана и точкой прекращения им резания корма, причем величина угла равна ϕ = 120^o.

При работе измельчителя наблюдается ряд негативных моментов его работы:
фактическая производительность измельчителя ниже, чем расчетная, теоретическая;
при измельчении ряда кормов наблюдается остановка ножевого барабана за счет забивания карманов его кормом, а также накапливание корма между поверхностью ножевого барабана и его днищем.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение энергоемкости процесса измельчения за счет обеспечения взаиморасположения первой ступени измельчения и транспортирующего шнека в измельчителях.

Указанная цель достигается тем, что в измельчителе мясокостных кормов, содержащего загрузочный бункер, корпус, с установленным на валу ножевым барабаном (первой ступени измельчения), транспортирующего шнека, транспортирующий шнек установлен относительно ножевого барабана под углом ϕ, образованным прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана и транспортирующего шнека, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана и точкой прекращения им резания корма, а величина определяется

_
где R - радиус ножевого барабана, м;
ω - угловая скорость ножевого барабана, рад/с;
θ - угол установки кармана ножевого барабана, относительно радиуса, град;
θ₁ - угол установки ножа, относительно радиуса, град;
g - ускорение свободного падения, м/с;
μ - динамический коэффициент трения измельченного корма о стальные стенки кармана ножевого барабана.

Новые существенные признаки:
транспортирующий шнек установлен относительно ножевого барабана под углом ϕ;
точка отсчета угла установки ϕ совпадает с точкой прекращения резания корма ножевым барабаном;
угол установки связан с R, ω, θ, θ₁, g и μ.

Перечисленные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространен испрашиваемый объем правовой охраны.

Применение предлагаемого дает возможность уменьшить энергоемкость процесса измельчения и увеличить производительность измельчителя.

Обоснование взаимного расположения ножевого барабана и транспортирующего шнека.

Рассмотрение процесса движения стружки по карману и покидание его позволит нам определить причины, влияющие на производительность измельчителя и энергоемкость процесса измельчения, формы кармана, его длины и расположения относительно радиуса ножевого барабана, что приведет к обоснованию взаимного расположения первой ступени измельчения, а именно ножевого барабана и транспортирующего шнека в измельчителе.

Рассмотрим силы, действующие на стружку, находящуюся в кармане ножевого барабана (фиг. 1). Предположим, что в точке О₁ процесс резания прекращается и карман барабана полностью заполнен стружкой в виде измельченного корма, а результирующая сил на направление вдоль кармана: сила центробежная, тяжести и трения стружки о стенки кармана, стремится вытолкнуть корм из кармана ножевого барабана.

Центробежная сила, возникающая от переноса "срезанной" в кармане ножевого барабана, равна
Р_ц = m'ω²R, (1) где m' - масса стружки, переносимой в кармане ножевого барабана, кг;
ω - угловая скорость ножевого барабана, рад/с;
R - радиус ножевого барабана, м.

Величина Р_ц на направление Х вылета стружки определяется
Р_ц' = Р_цсоs θ/ (2)
где θ - угол установки кармана ножевого барабана относительно радиуса, град.

Освобождение кармана произойдет через время t, при этом ножевой барабан повернется на угол ϕ.

Так как величина Р_ц' различна в точках K и L (фиг. 2), то необходимо найти среднюю величину Р_цср.¹, которую мы получим, проинтегрировав выражение (2), при этом пределы интегрирования будут определяться следующим образом. Поскольку нам известны длины ОL и КL, и угол θ между ними, то по теореме косинусов длина ОК равна
OK =
тогда Р'_цср равно
P= = (3)
На стружку в кармане действуют также сила тяжести, величина которой также переменна и зависит от угла ϕ. Величина Q на направление Х вылета стружки определяется
Q′ = m′g sin (ϕ + θ) (4)
Q= m′gsin(ϕ+θ) = [cosθ-cos(ϕ+θ)] (5)
или
₌ (6)
Для нахождения силы трения необходимо найти характер изменения силы реакции N.

N′ = m′g cos(ϕ +θ) (7)
тогда
F = μ m′g cos(ϕ+θ) (8)
F= μm′gcos(ϕ+θ)d(ϕ+θ) = [sin(ϕ+θ)-sinθ] (9)
или
F= [sin(ϕ+θ)-sinθ] (10)
При этом следует учесть, что
g - ускорение свободного падения, м/с;
μ - динамический коэффициент трения измельченного корма о стальные стенки кармана ножевого барабана.

Таким образом, суммарная сила, действующая на стружку в кармане ножевого барабана на направление Х, вылета стружки определяется
Σ P_ср.= P_ср.+ Q- 2F (11)
Σ P_cp.= + -
- (12)
Согласно равенству импульса силы, действующего на стружку, и приращения количества движения получаем
Σ P_ср·t = m′V_ср (13)
V_ср - средняя скорость движения стружки по карману, м/с.

Ее можно найти следующим образом:
l = V_ср ˙ t, (14)
где l - длина кармана, м (фиг. 2).

Выражая V_ср из (14) и подставляя его в выражение (13), получаем
Σ P_ср·t²= m′l (15)
Но поскольку время t можно выразить через ϕ, то
t = (16)
Окончательно получаем
+ -
- = l
(17)
В выражении величина l не определена. На самом же деле ее можно найти, зная угол резания, его величину. Так как длина кармана должна определяться длиной дуги, при котором происходит стружкообразование. Тогда величину длины кармана можно найти следующим образом;
l = (18)
θ₁ - угол установки ножа, град (в нашем случае он совпадает с углом θ - углом установки кармана ножевого барабана, относительно радиуса). С учетом данного замечания выражение (17) примет вид
ϕ
= ω ·
(19)
Уравнение (19) решить относительно ϕ можно методом итераций, представив его в виде

_
(20)
Зная величины углов ϕ, можно определить траекторию движения частиц корма, покидающих карман ножевого барабана, текущие координаты которых можно определить следующим образом:
х(t) = R cosϕ - V_o sinϕt;
y(t) = R sinϕ - V_o cosϕt - gt²/2. (21)
Пример: И-76 R = 0,385 м; θ = 40^o; ω = 101,58 рад/с; θ₁ = 40^o; μ = 0,08.

После решения уравнения (20) величина угла ϕ составила ϕ = 88^o. Подставляя значение угла ϕ в уравнения (21), получаем траектории движения частиц корма в указанном диапазоне ϕ.

Проведя анализ полученных данных, величины угла ϕ и траектории движения частиц корма в указанном диапазоне, можно сделать вывод о том, что транспортирующий шнек измельчителя целесообразно размещать относительно ножевого барабана под углом, при котором происходит полное освобождение карманов ножевого барабана от измельченного корма, т. е. под углом ϕ, образованного прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана и транспортирующего шнека, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана и точкой прекращения им резания корма.

На фиг. 1 представлена схема сил, действующих на измельченный корм в кармане ножевого барабана измельчителя; на фиг. 2 - схема к определению нижнего предела интегрирования для определения средней величины Р ; на фиг. 3 - общий вид измельчителя; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Устройство для измельчения мясокостного сырья содержит корпус 1, в котором расположен загрузочный бункер 2, а также ножевой барабан 3 с активными ножами 4 и карманами 5. В корпусе 1 расположен и транспортирующий шнек 6. Привод рабочих органов измельчителя осуществляется от электродвигателя 7 посредством ременной передачи 8. А взаимное расположение ножевого барабана 3 и транспортирующего шнека 6 определено величиной угла ϕ, образованного прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана 3 и транспортирующего шнека 6, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана 3 и точкой прекращения им резания корма (фиг. 3).

Измельчитель работает следующим образом. Мясокостное сырье подается в загрузочный бункер 2 измельчителя, откуда подается на ножевой барабан 3. Куски сырья под действием силы тяжести и затягивающей силы, возникающей в результате воздействия активными ножами 4 ножевого барабана 3 на корм, образуют стружку, которая заполняет карманы 5. После прекращения резания происходит освобождение карманов 5 от измельченного корма, при этом он попадает на транспортирующий шнек 6, который направляет его на дальнейшее измельчение, проходя которое получаем из него мясокостный фарш.

Использование: в устройствах для измельчения мясокостного сырья. Устройство содержит корпус, на котором расположен загрузочный бункер 2, ножевой барабан 3 с активными ножами и карманами 5. В корпусе расположен и транспортирующий шнек. А взаимное расположение ножевого барабана 3 и транспортирующего шнека определено величиной угла ϕ, образованным прямой соединяющей центры осей вращения ножевого барабана 3 и транспортирующего шнека 6, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана 3 и точкой прекращения им резания корма. Сырье подается в загрузочный бункер 2 измельчителя, откуда подается на ножевой барабан 3. Куски сырья под действием силы тяжести и затягивающей силы, возникающей в результате воздействия активными ножами 4 ножевого барабана 3 на корм, образуют стружку, которая заполняет карман 5. После прекращения резания происходит освобождение карманов 5 от измельченного корма, при этом он попадает на транспортирующий шнек, который направляет его на дальнейшее измельчение, проходя которое получается из него мясокостный фарш. 4 ил.

ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ МЯСОКОСТНЫХ КОРМОВ, включающий загрузочный бункер, корпус с установленным на валу барабаном, транспортирующий шнек, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса измельчения и повышения производительности измельчителя, транспортирующий шнек установлен относительно ножевого барабана под углом ϕ, образованным прямой, соединяющей центры осей вращения ножевого барабана и транспортирующего шнека, и прямой, проходящей через ось вращения ножевого барабана и точкой прекращения им резания корма, а величина угла ϕ определяется из соотношения
-
где R - радиус ножевого барабана, м;
ω - угловая скорость ножевого барабана, рад/с;
θ - угол установки кармана ножевого барабана относительно радиуса, град. ;
θ₁ - угол установки ножа относительно радиуса, град.;
g - ускорение свободного падения, м/с;
μ - динамический коэффициент трения измельченного корма о стальные стенки кармана ножевого барабана.