Электромагнитный механоактиватор дисковой конструктивной формы (ЭДМА) предназначен для производства кормовой продукции с использованием нетрадиционного сельскохозяйственного сырья. В основу работы ЭДМА положено использование энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля [5, 9, 11, 13, 14, 16, 17]. Данный вид энергии позволяет формировать легкоуправляемые энергонапряженные многоточечные механические воздействия, являющиеся наиболее экономичным способом, обеспечивающим равномерную передачу механической энергии в обрабатываемую среду.
Анализ технологических схем кормопроизводства выявил возможность использования в качестве кормовых компонентов отходы производственного потребления пищевой промышленности – вторичные ресурсы. Среди них наиболее ценными качествами обладает побочный продукт шоколадного производства – какаовелла. Использование какаовеллы в настоящее время сдерживается невозможностью получить на традиционном измельчающем оборудовании качественный продукт помола из нее с ровным гранулометрическим составом.
Проблема нерационального использования вторичных ресурсов может быть решена способом применения механоактивации и нетрадиционного измельчения с использованием электромагнитного поля, возбуждаемого постоянным по знаку и регулируемым по величине электрическим током.
Энергоэффективный способ механоактивации положен в основу технологии производства биологически активной добавки БАД-К для сельскохозяйственных животных, обеспечивающей пролонгированное высвобождение небелковых азотсодержащих соединений в пищеварительном тракте животных, что благотворно влияет на их привес. Выявлено, что необходимая степень измельчения компонентов БАД-К составляет от 10 до 30 мкм [19]. Схема получения БАД-К включает следующие стадии: 1 – смешивание какаовеллы и арахисовой шелухи в равных количествах; 2 – добавление в смесь 10 массовых процентов карбамида; 3 – механическая активация смешанных компонентов.
При формировании структуры магнитоожиженого слоя из ферромагниных элементов в рабочем объеме ЭДМА, необходимым условием, обеспечивающим качество обработки продукции, является равномерность распределения магнитной индукции во всем объеме обработки продукта [1, 2, 3, 6, 7, 8, 15]. От качества промагничивания рабочего объема зависит силовое взаимодействие между размольными органами, воздействующими на обрабатываемый продукт.
Поиск конструктивных решений типовых рядов электромагнитных дисковых механоактиваторов (ЭДМА) (рис. 1) проводился с использованием метода конечных элементов в среде программного комплекса ANSYS [4,12,18]. По результатам анализа полученных данных определены размеры лабораторного ЭДМА: диаметр диcка – 90 мм, расстояние между дисками 12 мм, количество витков в обмотке управления – 1000, ток обмотки управления – 0,7 А, количество обмоток управления – 2. Выявлено, что в данном случае наблюдается наиболее равномерное распределение магнитного поля в рабочем объеме устройства, что обеспечит качественное промагничивание ферромагнитной составляющей и однородность силовых нагрузок между ферромагнитными размольными элементами через прослойку перерабатываемой смеси. Среднее значение магнитной индукции составляет 0,29 Тл. Полученные результаты подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторном образце (рис. 2).
На рис. 1 представлена трехмерная модель электромагнитной системы ЭДМА.
Полученные результаты подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторном образце ЭДМА с использованием портативного миллитесламетра (рис. 3).
Рис. 1. Градиентная картина электромагнитного поля исследуемой модели ЭДМА при I = 0,7 А
Рис. 2. Лабораторный стенд ЭДМА, укомплектованный контрольно- измерительными приборами
Рис. 3. Зависимость B = φ(R) по высоте рабочей камеры: 1 – данные расчета в программном комплексе ANSYS; 2 – экспериментальные данные
Заключение
Результаты исследования дискового электромагнитного механоактиватора, выполненные, в том числе с использованием современного программного комплекса, подтверждают перспективность его использования в технологических схемах производства кормовой продукции. При этом повышается качество обрабатываемого продукта, а энергетические затраты на процесс механоактивации значительно снижаются по сравнению с обработкой материалов в традиционном оборудовании.