Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

THE ISSUE OF DESIGNING ELECTROMAGNETIC DISK MECHANOACTIVATION IN THE APPARATUS-TECHNOLOGICAL PRODUCTION SYSTEMS, FEED ADDITIVES

Volkov V.S. 1 Bezzubceva M.M. 1 Zagajevski N.N. 1
1 St.-Peterburg agrarian university
2054 KB
The article presents a framework for the design of innovative electromagnetic devices – disk mechanoactivation structural forms (EDMA). Results of search for constructive solutions typical series disc electromagnetic mechanoactivation designed for the production of feed additives. Theoretical findings are confirmed by study of EDMA in the environment of modern software ANSYS. As a result of comprehensive analysis defined the parameters of electromagnetic mechanoactivation fully meet the production requirements of feed products.
electromagnetic mehanoaktivators
fodder production
technological schemes

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).

volk1.tif

Рис. 1. Градиентная картина электромагнитного поля исследуемой модели ЭДМА при I = 0,7 А

volk2.tif

Рис. 2. Лабораторный стенд ЭДМА, укомплектованный контрольно- измерительными приборами

volk3.wmf

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.