К вопросу измельчения грубых кормов в прессованном виде

Размещено на http://www.allbest.ru/

К ВОПРОСУ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ГРУБЫХ КОРМОВ В ПРЕССОВАННОМ ВИДЕ

Фролов Владимир Юрьевич

Туманова Марина Ивановна

Рацион кормления животных, сбалансированный по питательным веществам и размерам частиц, которые соответствуют зоотехническим требованиям, способствуют усвояемости и повышают продуктивность животных. В настоящее время важным является вопрос развития отечественного производства сельскохозяйственной техники, используя результаты зарубежных фирм, работающих по современным технологиям. Поскольку трудоемкость процесса кормления составляет 40% от общих затрат по уходу животными практический интерес представляет разработка и применение мобильных измельчителей для погрузки грубых кормов в прессованном виде, измельчения подачи их как в кормушки, так и в стойла животных для подстилки. При комплексной механизации приготовления кормов на животноводческих фермах все операции технологического процесса, выполняемые на специализированных машинах, должны быть согласованы между собой по технологическому назначению и по производительности [7].

Технология обработки и приготовления кормов зависит от конкретных особенностей и условий хозяйства, экономической целесообразности применения тех или иных способов обработки кормов, зоотехнических требований, предъявляемых к кормам. При этом набор машин должен быть минимальным, но достаточным для того, чтобы процесс приготовления кормов происходил технологически правильно и экономично. Число машин, входящих в поточные технологические линии подготовки грубых кормов, определяют исходя из требований технологического процесса и их конструктивных особенностей. Технологические линии грубых кормов служат для выполнения операций механической (накопление, дозирование, измельчение) термохимической или биологической обработки. Механическая обработка грубых кормов включает следующие операции: погрузку, доставку, выгрузку, дозирование, измельчение, дозирование. В зависимости от типа заготовленных грубых кормов места хранения, принятой технологии переработки кормов число операций может увеличиваться или уменьшаться [5, 6]. Измельчением называется процесс разделения твердого тела на части механическим путем, то есть приложением внешних сил, превосходящих силы молекулярного сцепления. При приготовлении кормов измельчению подвергаются зерно злаковых, бобовых и масличных культур, мел, соль, прессованные корма, пищевые отходы, сено, солома, корнеклубнеплоды, зеленая масса трав. Теорию резания лезвием разработал академик В.П. Горячкин, а дальнейшее развитие она получила в работах В.А. Желиговского, Г.И. Бремера, А.Н. Карпенко, М.В. Собликова и других ученых. Факторами, которые влияют на процесс резания: удельное давление, скольжение, геометрические параметры ножа, свойства материала из которых изготовлен нож, рабочая скорость ножа, прочность и состояние разрезаемого материала, зазор режущей пары, угол резания, защемление материала. Эффективность работы измельчителя оценивается по производительности, качеству измельчения, удельной энергоемкости и материалоемкости. Эти показатели в значительной мере обуславливаются их конструктивными параметрами.

Так в измельчителе рулонов Uniball LUCLAR измельчающий ротор выполнен в виде диска с диаметром превышающий диаметр рулона, на котором находятся сменные ножи. Дисковый измельчитель рулонов соломы более эффективен в сравнении с барабанным, так как обеспечивает равномерное измельчение материала без рывков. Длина фракций измельченного материала в стандартной комплектации составляет от 8 до 12 см или 7-8 см при использовании усиленного ротора (с большим количеством ножей). Основной рабочий орган в измельчителе рулонов ИР-8 - барабан-измельчитель, расположенный в передней части камеры, с помощью установленных на нём ножей (лезвий), обеспечивает измельчение материала. Разгрузочное устройство имеет возможность с помощью гидравлики изменять высоту и дальность выброса измельчённого материала. Работа измельчителя рулонов корма ИРК-145 основана на организации встречного вращения находящегося в барабане измельчителя рулона корма и фрезы, которая представляет из себя диск с 8-ю ножами, находящийся в нижней части днища барабана. Рулон прижимается к фрезе под действием собственного веса, в результате чего происходит измельчение прессованной массы грубых кормов. Измельченная масса попадает в полость под фрезой, попадет на лопасти крыльчатки ротора, под их действием выносится вверх и поступает в выгрузной рукав. Принцип работы измельчителя соломы ИС-2000 состоит в том, что сырье с помощью транспортера поступает в барабан измельчителя соломы. Измельчение происходит режущими ножами, установленными на барабанах измельчителя. Разрушенная солома подается на молотковую дробилку.

Таблица 1 - Технические характеристики измельчителей

Проведенный анализ показывает, что с точки зрения снижения затрат в линиях приготовления и раздачи грубых кормов, рациональнее применять универсальные машины, позволяющие объединить в одной конструктивно-технологической схеме ряд технологических операций. На основе этого разработаны классификация и конструктивно-технологическая схема измельчителя грубых кормов, которые позволяют снизить затраты труда, средств и энергии.

Цель исследования - снижение энергоемкости [8] процесса измельчения, путем разработки измельчителя с дисковым рабочим органом, оснащенным комбинированными режущими сегментами, и обоснование его конструктивно-режимных параметров.

Анализируя существующие технические средства для измельчения и раздачи кормов животным, измельчители можно классифицировать последующим признакам: по роду использования; по конструктивному исполнению; по способу подачи корма; по расположению режущего аппарата; по конструкции режущего аппарата; по способу измельчения кормов; по виду резания; по виду измельчающих элементов; по способу выгрузки кормов. Анализ классификации [1], представленный на рисунке 1, позволил сделать вывод о том, что существует проблема: есть продуктовая линейка машин для приготовления кормов, но для малых форм хозяйствования таких машин нет. Было намечено перспективное направление в разработке и создании технических средствс низкой энергоемкостью, чтобы повысить эффективность работы в фермерских хозяйствах.

Методика исследований. Разработана следующая конструктивно-технологическая схема измельчителя, которая включает в себя: бункер, измельчающий рабочий орган конусного типа с зубчатыми измельчающими элементами и двухплоскостными сегментами, лопастное колесо, выгрузной воздуховод (патент № 2581488, патент №№163827). Измельчитель работает следующим образом (рис.2, 3).Корма, заготовленные в рулонные тюки 2, загружают в вертикальный цилиндрический бункер 1 с шнековой навивкой 8, размещенный на раме с ходовой частью 5, накалывают на иглу 7.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Схема классификации измельчителей грубых кормов

За счет взаимодействия рулонного тюка с навивкой 8 и сил гравитации, принудительно тюк подается на измельчающий рабочий орган конусного типа 3. При взаимодействии материала с зубчатыми измельчающими элементами 11 и измельчающими двухплоскостными дугового профиля сегментами 13 происходит измельчение как вдоль так и поперек волокон [2, 3, 4].

Измельченный материал поступает в ромбообразные отверстия 12, откуда подается посредством лопастного колеса 4 в выгрузной воздуховод 6, посредством которого загружается в кормушки животных.

В процессе экспериментальных исследований решались вопросы по изучению физико-механических свойств стебельных кормов; исследованию процессов измельчения грубых кормов; оценка работоспособности предлагаемой конструктивно-технологической схемы измельчителя; выбор наиболее значимые факторы, влияющие на процессы в измельчителе, и оптимизация основных параметров, влияющих на эффективность рабочего процесса. Задача оптимизации заключается в нахождении оптимального сочетания конструктивно-технологических факторов оборудования, при котором заданное количество всех видов кормов будет произведено с более высоким качеством.

Результаты исследований. В результате поисковых исследований было выбрано оптимальное количество зубчатых сегментов, расположенных по периметру измельчающего рабочего органа Z=6-9; количество измельчающих двухплоскостных дугового профиля сегментов n=7-9; угол между измельчающим рабочим органом конусноготипа и горизонтальными зубчатыми измельчающими элементами б=30⁰ до 35⁰.Поэтому дальнейшие экспериментальные исследования по оптимизации конструктивно-режимных параметров измельчителя грубых кормов [2]. График экспериментальной зависимости удельной энергоемкости Nуд на рисунке 4.2 показывает, что максимальные затраты удельной энергоемкости Nуд =0, 0079 кВт ч/кг находятся при угловой скорости вращения измельчающего рабочего органа равной щ= 3, 14 с-1. В первоначальный момент времени, затраты энергии минимальные и составляют Nуд =0, 005 кВт ч/кг, поэтому вначале показатель удельной энергоемкости низкий, а затем нарастает.

Рисунок 4-График экспериментальных зависимостей средневзвешенной длины частиц, удельной энергоемкости, производительности отколичество измельчающих двухплоскостных дугового профиля сегментов, n

Выводы

Анализ материалов исследований по зарубежным и отечественным литературным источникам показывает, что перспективным направлением заготовки и хранения грубых кормов является их прессование в рулоны и тюки. Разработанная классификация технических средств, предназначенных для раздачи кормов позволяет определить перспективное направление в создании указанных средств.

На основании проведенных исследований разработана конструктивно-технологическая схема раздатчика-измельчителя грубых кормов, заготовленных в прессованном виде, разработана программа и методика экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки для расчета конструктивно-режимных параметров раздатчика-измельчителя, такие как: угловая cкорость вращения измельчающего рабочего органа, ? = 4, 6-4, 8, с^-1, количество зубчатых сегментов, расположенных по периметру измельчающего рабочего органа, z = 9; количество измельчающих двухплоскостных дугового профиля сегментов, n = 8; угол между измельчающим рабочим органом конусного типа и горизонтальными зубчатыми измельчающими элементами, б = 40^o при этом удельная энергоемкость процесса составляет N_уд = 0, 05 - 0, 079 кВт·ч/кг.

измельчитель корм прессованный конструктивный

Литература

1.Фролов, В.Ю. Классификация раздатчиков -измельчителей кормов / В.Ю. Фролов, Д.П. Сысоев, М.И. Туманова // Техника и оборудование для села. -2015. -№ 7, -С.18-20.

2.Фролов, В.Ю. Раздатчик-измельчитель грубых кормов [Текст] / В.Ю. Фролов, Д.П.Сысоев, М.И. Туманова // Сельский механизатор. - 2014. - № 3(61). - С.24-25.

3.Фролов В.Ю. Анализ факторов, влияющих на оптимальные конструктивно-режимные параметры раздатчика-измельчителя/ Фролов В.Ю., Туманова М.И.// В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Ответственный за выпуск: А.Г. Кощаев. 2016. С. 260-261.

4.Фоменко, В.П. Аналитические зависимости, полученные в результате исследований и их анализ / В.П. Фоменко, М.И. Туманова // В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам Х Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 120-летию И. С. Косенко. Отв. за вып. А. Г. Кощаев. 2017. С. 644-645.

5.Туманова, М.И. К вопросу по совершенствованию технических средств измельчения прессованных грубых кормов / М.И. Туманова // В сборнике: Инновационные тенденции развития российской науки материалы X Международной научно-практической конференция молодых ученых, посвященной Году экологии и 65-летию Красноярского ГАУ. 2017. С. 191-193.

6.Кулаковский И.В. и др. Машины и оборудование для приготовления кормов. Ч.II: Справочник/ И.В. Кулаковский, Ф.С. Кирпичников, Е.И. Резник. - М.: Росагропромиздат, 1988.-286 с.: ил.

7.Завражнов А. И. Технологическое проектирование ферм и комплексов./ А.И. Завражнов. - Алма-Ата.: Казнар. 1982.- 282 с.

8.Михеенко, А.А. Энергосберегающие технологии при уборке незерновой части урожая и зернобобовых культур / Михеенко А.А, Брусенцов А.С.// В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам IX Всероссийской конференции молодых ученых. Ответственный за выпуск: А.Г. Кощаев. 2016. С. 372.

Размещено на Allbest.ru