2.2 Сборка системы управления экспериментальным стендом

Согласно раздела 2.1, используя блочно-модульный принцип, была выполнена сборка системы управления. Все составные элементы системы управления смонтированы в металлическом шкафу (рисунок 2.6), который в целях безопасности закрывается дверью с замком. На боковой стороне шкафа установлена кнопка аварийного останова (поз. 1, рисунок 2.6 – а), вводный выключатель напряжения 3 и сигнальная лампа 2 наличия напряжения питания. Приводной двигатель Siemens силовым кабелем подключен через дроссель и частотный инвертор к блоку управления (CPU) (рисунок 2.1), который задает ему частоту вращения.

Температурные датчики подключены к блоку управления через аналоговые цифровые преобразователи (АЦП1, АЦП2). Количество программируемых входных (выходных) параметров может достигать до 15 единиц, что позволяет полностью автоматизировать процесс управления гранулированием – измельчением.

Компьютер с управляющим ПрО размещен на отдельном столе и соединен через интерфейсный кабель с блоком управления (CPU) в соответствие с функциональной схемой аппаратной части стенда (рисунок 2.1)

а) вид сбоку	б) составные элементы шкафа управления

Рисунок 2.6 - Шкаф управления

На рисунке 2.6 обозначено: 1 – кнопка аварийного останова; 2 – индикаторная лампа наличия напряжения питания; 3 – вводный выключатель напряжения; 4 – блок управления MicroMaster 440; 5 –фильтр; 6 – дроссель; 7 – линейный контактор.

3 Испытание гранулятора-измельчителя

3.1 Предварительные испытания гранулятора-измельчителя

Испытания проводились с целью предварительной оценки соответствия опытного образца продукции требованиям технического задания, а также для определения готовности опытного образца к приемочным испытаниям

Испытания проводились в испытательной лаборатории Организации научного обслуживания Красноярский опытный завод Государственного научного учреждения "Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинотракторного парка (ГОСНИТИ)" Российской академии сельскохозяйственных наук.

Испытания проведены при следующих климатических условиях:

-температуре воздуха – 23⁰С;

-относительной влажности воздуха – 60 %;

-атмосферном давлении – 740 мм рт. ст.

Гранулятор-измельчитель был установлен на специально изготовленную раму и прикреплен к ней с помощью болтовых соединений.

Силовой кабель от приводного электродвигателя подключали к сети переменного тока напряжением 380 В, 50 Гц. Гранулятор-измельчитель имел контурное заземление.

При предварительных испытаниях проверяли:

- устойчивость положения гранулятора-измельчителя на раме от действия опрокидывающего момента, приложенного в верхних точках загрузочного устройства;

- внешний вид гранулятора-измельчителя и легкость вращения его подвижных частей, при этом сменная матрица была установлена с минимальным зазором (близким к нулевому) относительно зубчатого колеса;

- работоспособность гранулятора-измельчителя на холостом ходу;

- работоспособность гранулятора-измельчителя под нагрузкой;

- потребляемую мощность.

Результаты данных испытаний внесены в протокол № 1 предварительных испытаний, который приведен в приложении А3.

Кроме этого измерялся уровень шума в различных измерительных точках. Результаты испытаний занесены в протокол № 2, который приведен в приложении А4.

При исследовании процесса гранулирования или измельчения зернового продукта, была разработана методика, которая установила ряд параметров, влияющих на качество и производительность работы гранулятора-измельчителя.

В качестве исходных параметров принимали:

- частоту вращения приводного вала - проходное отверстие в бункере исходного сырья- ;

- сменную матрицу с параметрами: тип отверстий – «простые отверстия», «фильеры»; количество и диаметр отверстий;

- исходное сырье: масса - ; размеры фракций - ; температура - и влажность, % сырья.

Выходными параметрами являлись:

- температура - и влажность % сырья;

- вид полученного продукта – «размол», либо «гранулы»;

- масса - ; размеры фракций - продукта; время измельчения или гранулирования - ;

- производительность - .

Исследование технологических характеристик гранулятора-измельчителя ГИ-01 показало, что с увеличением частоты вращения шестерни производительность измельчения возрастает, но вместе с этим возрастает и температура внутри камеры размола, которая оказывает существенное влияние на экструзионный процесс измельчения влажного зерна. Для стабилизации режима экструзионного измельчения необходимо устанавливать частоту вращения шестерни , а в сменной матрице диаметры отверстий должны быть равны , проходное отверстие бункера должно обеспечивать оптимальную производительность.

Эксперименты показали, что универсальный гранулятор-измельчитель способен измельчать не только сухое зерно (рисунок 3.1-а), но и влажное, что весьма актуально для малых фермерских хозяйств, где нет зерносушилок. При переработке влажного зерна, наблюдается экструзионное измельчение, при котором из отверстий сменной матрицы продукт выходит в виде «гранул» или «жгутов» (рисунок 3.1, б-г). Диаметр «жгутов» определяется размером d_р отверстий в матрице.

а) измельчение сухого овса,	б) гранулы овса,
в) жгуты ячменя,	г) жгуты овса,
д) гранулы пшеницы,	е) жгуты пшеницы,
ж) гранулы торфа,	з) гранулы торфа,

Рисунок 3.1 Виды готового продукта

На вид готового продукта существенное влияние оказывают влажность исходного сырья, а также температура и давление, возникающее в полостях размола и гранулирования. Для процесса гранулирования, необходимо обеспечить зерну влажность - 18-25%, при этом в зоне размола (установившийся режим) температура должна быть не более 50-60^оС, а давление – от 3,0 до 4,0 МПа. Для реализации процесса экструдирования необходимо продукту создать температуру от 120 до 140^оС и давление в зоне размола от 3,0 до 5,0 МПа. Данные величины были зафиксированы в ходе предварительных экспериментов.