Теоретические аспекты повышения эффективности работы мобильного раздатчика-питателя кормов в системе "подача – гранулирование кормовых смесей"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Амурский государственный университет (Благовещенск)

Дальневосточный государственный аграрный университет (Благовещенск)

Теоретические аспекты повышения эффективности работы мобильного раздатчика-питателя кормов в системе «подача - гранулирование кормовых смесей»

Доценко С.М.

Гончарук А.И.

Школьников П.Н.

Ковалева Л.А.

Аннотация

На основе анализа трансформации потоковых систем в пространстве и времени обоснованы схемы заполнения бункера мобильного раздатчика-питателя кормов с точки зрения повышения качества их работы в системе «загрузка - раздача (дозированная подача)». Получены зависимости, позволяющие производить необходимые расчеты при проектировании технических средств для систем данного назначения.

Ключевые слова: малые фермы, дозирование, мобильный раздатчик-питатель кормов, система, трансформация потока, измельчающе-распределяющее устройство, пресс-гранулятор

Основная часть

Известно, что уровень механизации производства животноводческой продукции на малых фермах и на сегодняшний день остается неудовлетворительно низким, поэтому статья по затратам ручного труда в ее себестоимости составляет существенную долю.

В то же время существующие схемы мобильных раздатчиков-питателей кормов (МРПК), функционирующих в системах «загрузка бункера - транспортирование - раздача животным» и «загрузка бункера - дозированная подача в кормоприготовительные машины» не отвечают предъявляемым требованиям по качеству дозирования кормовых продуктов [1, 2].

Целью исследований является теоретическое обоснование повышения эффективности работы системы «загрузка бункера МРПК - раздача животным или дозированная подача в кормоприготовительные машины».

Задачи исследования:

- с учетом особенностей работы МРПК путем анализа трансформации потока в пространстве и времени обосновать рациональные схемы заполнения бункера машин данного назначения;

- получить аналитические зависимости, характеризующие трансформирующуюся потоковую систему с точки зрения повышения качественных показателей работы МРПК и пресс-грануляторов при их совместном функционировании.

Особенность функционирования предложенного мобильного раздатчика-питателя кормовых продуктов (МРПК) характеризуется тем, что он выполняет самозагрузку в режиме периодической (циклической) подачи порции сено-соломистого, корнеплодного и другого сырья в местах его складирования, подачи данной порции в измельчитель, измельчение и распределение измельченного продукта в бункере измельчающе-распределяющим устройством (ИРУ) [3]. При этом распределение продукта может осуществляться по двум различным схемам (рис. 1), позволяющим выровнять колебания входного потока - Q_HP (t_p).

При этом среднее значение подачи Q_НР измельчителя-распределителя, соответствующее реализации распределяемого потока как случайной функции Q(t_П), за время погрузки t_П, равно:

, (1)

Приняв в качестве математического ожидания М случайной функции среднее значение подачи измельчителя-распределителя , запишем, что

, (2)

где - относительное отклонение массы продукта, распределяемой в бункере.

Схема 1

Схема 2

Рис. 1. К обоснованию схем заполнения бункера МПРК

схема 1 - наклонными слоями;

схема 2 - горизонтальными слоями при возвратно-поступательном

режиме формирования слоев

Работами Мельникова С.В., Кобы В.Г., Кукты Г.М. и других ученых доказано, что материальные потоки аналогичного характера имеют нормальный закон распределения случайной величины Q(t), и тогда

, (3)

где: - абсолютное отклонение фактической подачи;

D_Q - дисперсия отдельной реализации случайного процесса подачи измельчителем-распределителем.

Для данного условия (3) справедливо равенство:

,

Учитывая, что , можно записать

, (4)

Дисперсия D_Q также может быть определена как

, (5)

где K_Q - корреляционная функция случайной функции Q(t_п) в интервале времени .

При этом существует зависимость

(6)

Аппроксимируем корреляционную функцию выражением следующего вида [4]:

, (7)

где - параметр функции, учитывающий характер ее убывания.

Решив равенство (7) относительно , имеем:

, (8)

Приняв, что , получим:

, (9)

Анализ схем, представленных на рис. 1, показывает, что процесс заполнения бункера такими способами есть не что иное, как заполнение бункера путем разрыва подаваемого кормового потока длиной l(t) на отрезки длиной L_б и послойной их укладки в бункере МРПК.

Для данных способов заполнения бункера справедливо положение, согласно которому в произвольных сечениях на интервале Дl_i послойно уложенных отрезков длиной L_б дисперсия колебаний массы продукта равна

(10)

Для каждого из сечений, равных Д l_i, имеем

, (11)

где - дисперсия массы продукта в i-м сечении бункера МРПК j-го слоя, длиной, равной L_б.

Для описания процесса работы МРПК в рассматриваемой подсистеме по схеме: «подача измельченного сырьевого продукта смешивание и усреднение влаги в пресс-грануляторе (ПГ)» примем, что корреляционная функция потока на выходе из МРПК и, соответственно, на входе в пресс-гранулятор, имеет вид

Тогда показатель неравномерности подачи, например, сено-соломистого продукта в пресс-гранулятор в секундном интервале времени можно представить как

, (12)

где - интервал корреляции при Д l = 0.

При данном значении Дl выражение (12) примет вид:

, (13)

Известно, что коэффициент вариации зависит от длительности формирования дозы корма Дt, т.е.

, (14)

где: - неравномерность дозирования в интервале, равном 1 с;

- допускаемая по требованиям неравномерность дозирования.

Примем, что

, а ,

где G - секундная масса продукта;

Q_ПГ - производительность пресс-гранулятора.

Подставляя значения и в известное выражение для определения Q_ПГ [5] и решая его относительно щ, получим

раздатчик питатель корм мобильный

, (15)

где: Д, d - диаметры витков и вала винта ПГ;

S - шаг витков;

с - плотность продукта;

- коэффициент заполнения камеры ПГ.

Проведенным анализом с использованием новых методологических подходов обоснованы требования к работе ИРУ и получены модели оценки, характеризующие качественные показатели работы МРПК в системе «подача - гранулирование» и режимные параметры функционирования пресс-гранулятора.

Список использованных источников

1. Резник Е.И. Малым фермам - современную кормоприготовительную технику // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1986, №8. - С. 16.

2. Омельченко А.А., Кузын Л.М. Кормораздающие устройства. - М.: Машиностроение. - 1971. - 208 с.

3. Патент РФ №2624954 Самозагружающийся кормораздатчик / авторы Доценко С.М., Гончарук А.И., Школьников П.Н. Опубл. в БИ №20 от 11.07.2017 г.

4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука. - 1964. - 576 с.

5. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. - Л.: Колос. - 1978. - 560 с.

Размещено на Allbest.ru