Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШНЕКА

Кунанбай Б.Е. 1 Алтайулы С. 1 Какимов М.М. 1
1 Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина
В данной статье рассматривается математическая обработка процесса прессования и результаты экспериментальных исследований процесса прессования, определены оптимальные геометрические размеры разработанного нового прессующего шнека, в зависимости от остаточной жирности при прессовании мясокостной шквары в различных новых конструкциях прессующего шнека. Установлено, что при постоянном внутреннем диаметре и шаге шнека производительность не снижается, в отличие от переменного шага. В результате математической обработки экспериментальных данных процесса прессования сырья, получены точные описания процесса с использованием разработанных новых конструкций цилиндрического и конусного типа прессующего шнека. При использовании разработанных новых конструкций цилиндрического и конусного типа прессующего шнека, с учетом глубины канала, ширины канала, шага витка, ширины витка, готовая продукция отвечает всем требованиям по физико-механическим и структурным свойствам.
процесс прессования; прессующий шнек; математическая обработка; мясокостная шквара; остаточная жирность
1. Груздев И.Э., Мирзоев И.Э., Янков В.И. Теория шнековых устройств. – Л.: Ленинградский университет, 1978. – 142 с.
2. Касенов А.Л., Какимов М.М., Орынбеков Д.Р. Экспериментальное исследование интенсификации процесса прессование // Материалы Международной научно-практической конференции «Пища, экология и качество». – Кемерево: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2009. – С. 127–129.
3. Kovalyshyn S.Y., Tomjuk V.V. Optimization of oil press parameters // Motrol. Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa. – Lublin, 2011.– Vol. 13. – P. 173–182.

На протяжении длительного промежутка времени шнековые устройства применяются в промышленности и до сегодняшнего дня они не утратили своей значимости и являются одними из эффективных рабочих органов машин. В машинах и аппаратах пищевой промышленности шнековые устройства применяются в качестве универсальных рабочих органов, позволяющимих одновременно и непрерывно выполнять несколько функций.

В пищевой промышленности использование шнековых устройств позволяет непрерывно проводить процесс, снижает расход сырья и повышает санитарные показатели производства. Процесс прессования – один из распространенных процессов при производстве растительных масел и сухих животных кормов. При разработке безотходной технологии переработки продуктов убоя скота, производстве сухих животных кормов это решение является оптимальным. Процесс прессования используется с целью отделения жира из мясокостной шквары и выделения масла из семян масличных культур [1].

В настоящее время при разработке шнековых устройств проведено большое количество исследований. Однако эти научные работы являются обобщенными. Учитывая геометрические особенности конструкции при описании прессующих шнеков, выявлено, что для описания качественных и количественных характеристик процесса проведено недостаточное количество научных исследований.

Необходимость проведения многочисленных научных исследований, посвященных разработке прессующих шнеков, привела к выбору их в качестве основного объекта исследования. Учитывая, что необходимо развивать и совершенствовать производство и снижать мощность оборудования, то при интенсификации процесса прессования определяющим является оптимальная конструкция шнекового устройства, позволяющая повысить объем и качество вырабатываемой продукции.

Используя принцип «черного ящика», можно описать процесс прессования с использованием разработанных конструкций прессующего шнека (рис. 1).

Основными факторами, имеющими определяющее влияние на процесс прессования в эксперименте являются геометрические размеры шнека: глубина канала h, ширина канала W, шаг витка t, и были выбраны значения уровней каждого фактора с учетом диапазонов технологических параметров, используемых в производственных условиях при работе шнековых прессов [2, 3].

kun1.tiff

Рис. 1. Различные конструкции цилиндрического и конусного типа прессующего шнека

Схема кодирования факторов в проводимых исследованиях

Фактор

Скорость вращения шнека,

w, рад/с,

Соотношение геометрических размеров шнека от базового к варируемому

Глубина канала шнека

kn1.wmf

Ширина канала шнека

kn2.wmf

Шаг витка шнека

kn3.wmf

Базовый уровень (0)

2,93

2

1,8

1,1

Интервал варьирования

2,09

1

0,6

0,1

Верхний уровень (+1)

5,02

3

2,4

1,2

Нижний уровень (-1)

0,84

1

1,2

1

Для исследования был составлен четырехфакторный план эксперимента, т.е. с его помощью были оценены 16 параметров полной кубической регрессии. Рассматриваемые факторы имеют количественную природу. Кодирование этих количественных факторов и определение их уровней проводилось с использованием безразмерных переменных:

kn4.wmf, kn5.wmf, kn6.wmf, kn7.wmf.

Математическая обработка результатов эксперимента, описанных многофакторными регрессионными уравнениями, характеризует качественные и количественные показатели шнека:

процентная доля жирности:

kn8.wmf; (1)

производительности:

kn9.wmf (2)

мощности

kn10.wmf (3)

kun2.tiff

Рис. 2. Зависимость остаточной жирности при прессовании мясокостной шквары в различных конструкциях цилиндрического и конусного типа прессующего шнека

В процессе прессования были установлены: результаты экспериментальных исследований процесса прессования с целью определения оптимальных геометрических размеров прессующего шнека, зависимость остаточной жирности при прессовании мясокостной шквары в различных конструкциях прессующего шнека (на рис. 2). При постоянном внутреннем диаметре и шаге шнека производительность не снижается, в отличие от переменного шага.

В соответствии с рис. 2, кривые удовлетворяют уравнениям регрессии 1–3, полученные по принципу «черного ящика» и польностью описывают процесс прессования с использованием разработанных новых конструкций цилиндрического и конусного типа прессующего шнека.

При использовании разработанных новых конструкций цилиндрического и конусного типа прессующего шнека, с учетом глубины канала h, ширины канала W, шага витка t, ширины витка S, готовая продукция отвечает всем требованиям физико-механических, структурных свойств, а также соответствует стандартам.


Библиографическая ссылка

Кунанбай Б.Е., Алтайулы С., Какимов М.М. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШНЕКА // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 4-7. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=19077 (дата обращения: 06.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074