CC BY
33
УДК 636.085.6
РАЗРАБОТКА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ СТЕБЕЛЬНЫХ КОРМОВ
ДЛЯ КРС
Б.Н. Нуралин, доктор технических наук Р.Р. Джапаров, кандидат технических наук Е.М. Джаналиев, кандидат технических наук
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана E-mail: bnuralin@mail.ru
Аннотация. Приведен анализ существующих измельчителей стебельных кормов с дисковым режущим аппаратом, выявлены достоинства и недостатки в их работе. На основании исследований работы измельчителей стебельных кормов предлагается конструкция измельчителя со скользящим резанием, позволяющая получить равномерную нагрузку на вал машины за счет постоянства угла резания и защемления стебельного корма по всей рабочей длине режущий пары. Конструкция измельчителя обеспечивает защемление материала между лезвием ножа и противорежущей пластиной по всей ширине горловины, что способствует нормальному протеканию процесса резания материала. Предложенная конструкция измельчителя позволяет снизить энергоемкость процесса резания стебельного корма на 20-30% при соблюдении зоотребований к длине резки. Наилучшее резание материала происходит при толщине слоя на выходе из горловины не более 300 мм. Зазор между лезвием ножа и противорежущей пластиной должен быть не более 1,0 мм;угол заточки лезвия ножа 0,8-1,0 мм. Новизна технического решения защищена патентом Республики Казахстан.
Ключевые слова: измельчитель, стебельный корм, дисковый режущий аппарат, прямолинейный нож, криволейный нож, лезвие, скользящее резание.
Измельчение - самая распространенная и важная операция в технологическом процессе подготовки стебельных кормов к скармливанию крупному рогатому скоту, обусловленная требованиями физиологии их кормления. Данному виду подготовки стебельных кормов к скармливанию животных принадлежит весьма важная роль в животноводстве, так как при этом получаются частицы корма, имеющие значительно большую поверхность. Лучшее же усвоение питательных веществ стебельных кормов происходит в растворенном виде, а чтобы желудочный сок животного энергичнее воздействовал на частицы корма, необходимо создать у них как можно большую поверхность, т.е. скорость обработки частиц корма желудочным соком прямо пропорциональна площади их поверхности. При скармливании измельченных кормов животным экономится энергия, затрачиваемая на разжевывание, переваривание и усвоение кормов. Кроме того, измельченные стебельные корма удобнее дозировать, смешивать с другими видами кормов,
обрабатывать химическими веществами, брикетировать, раздавать; проще механизировать погрузочно-транспортные работы. Актуальность разработки измельчителя кормов обусловлена тем, что в условиях степной зоны Западного региона Казахстана стебельные корма в рационе кормления животных занимают более 80% [1,2]. Вместе с тем, любое механическое измельчение грубого корма требует больших энергетических затрат, которые не всегда компенсируются повышением коэффициента продуктивного его действия. Поэтому на операции измельчения в общем технологическом процессе переработки и приготовления кормов должен приходиться минимум суммарных потерь питательных веществ и затрат энергии.
На животноводческих фермах получили распространение измельчители стебельных кормов с дисковым режущим аппаратом ввиду того, что они просты и надежны в работе. Существенным недостатком дисковых режущих аппаратов является высокая энергоемкость процесса измельчения [3].
Ежеквартальный научный журнал
В дисковых режущих аппаратах, имеющих нож с прямым лезвием, в процессе резания угол раствора постоянно уменьшается. Это ведет к тому, что по мере продвижения ножа вдоль горловины скользящее движение лезвия резко убывает, и процесс переходит в рубку, в результате чего вал машины нагружается неравномерно.
У дисковых режущих аппаратов, имеющих нож с криволинейным лезвием, по мере удаления от центра вращения угол раствора увеличивается. Вследствие этого по мере удаления режущей части дуги лезвия от центра вращения условие защемления ухудшается, материал из раствора выталкивается к боковой стенке. Резание будет происходить у наиболее удаленной боковой стенки горловины, в результате этого нож нагружает вал машины неравномерно.
Для чистого и эффективного перерезания материала условие защемления должно быть соблюдено по всей ширине горловины:
где ф\ - угол трения корма о противоре-жущую пластину; ф2- угол трения корма о лезвие ножа.
Анализ режущих аппаратов дискового типа с прямым и криволинейным лезвием показывает, что нож, лезвие которого выполнено в виде дуги эксцентрической окружности, обладает преимуществом, создавая условия для более равномерной работы машины. Однако следует иметь в виду, что при любой схеме режущего аппарата работа дисковой соломосилосорезки отличается крайней неравномерностью и сопряжена с необходимостью применять диски в виде массивных маховиков значительных размеров. Все это отрицательным образом влияет на энергоемкость процесса измельчения.
Рациональная схема режущего аппарата должна удовлетворять следующим основным требованиям:
- минимальный расход энергии на измельчение материала;
- равномерная нагрузка на вал машины;
- защемление материала по всей рабочей длине режущей пары.
Проведенные нами исследования позво-
лили разработать конструкцию дискового режущего аппарата, отвечающую этим требованиям (рис. 1).
В предлагаемой конструкции прямолинейный нож 1 соединен с осью 3 ролика 4, находящегося в пазе кулачка 5, посредством коромысла 2 и шарнирно соединен с кривошипом 6, вращающимся относительно неподвижной оси. При этом паз кулачка 5 имеет форму окружности, обеспечивающую постоянство угла х, между лезвием ножа 1 и про-тиворежущей пластиной 8 горловины 7 в течение всего процесса резания.
Рис. Схема измельчителя кормов
В процессе работы стебельный корм подается к режущему аппарату через горловину 7 и перерезается ножом 1. При работе измельчителя кривошип 6 сообщает вращательное движение относительно своего центра ножу 1. Одновременно ролик 4, двигаясь по пазу кулачка 5, через коромысло 2 сообщает ножу 1 вращательное движение отно-
150
Вестник ВНИИМЖ №3(31)-2018
сительно точки шарнирного соединения ножа с кривошипом 6. В результате сложения двух указанных движений нож движется под постоянным углом х, относительно противо-режущей пластины 8 горловины 7, совершая скользящее движение относительно перерезаемого материала. Предложенное техническое решение позволяет снизить энергоемкость процесса резания в 1,2-1,3 раза.
Выводы:
1. Конструкция измельчителя обеспечивает защемление материала между лезвием ножа и противорежущей пластиной по всей ширине горловины, что способствует нормальному протеканию процесса резания материала. Кроме того, шарнирное соединение ножа с кривошипом, вращающимся относительно неподвижной оси, позволяет увеличить скользящее резание, что приводит к уменьшению удельной линейной силы ножа и, как следствие, позволяет выровнять нагрузку на вал машины и снизить удельную энергоемкость процесса резания на 20-30%.
2. Наилучшее резание материала происходит при толщине слоя на выходе из горловины не более 300 мм.
3. Зазор между лезвием ножа и противо-
режущей пластиной должен быть не более 1,0 мм; угол заточки лезвия ножа 0,8-1,0 мм.
Литература:
1. Механизация и технология производства продукции животноводства / В.Г. Коба и др. М., 1999. 528 с.
2. Технологии и техническое обеспечение производства продукции животноводства / Ю.Т. Вагин и др. Минск, 2012. 640 с.
3. Иванов Ю.А. Новые технологии в животноводстве // Техника и оборудование для села. 2010. №1. С. 3639.
4. Иванов Ю.А. Направления научных исследований по механизации и автоматизации животноводства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. №1. С. 10-18.
3. Алешкин В.Р. Механизация животноводства. М.: Колос, 1993. 319 с.
Literatura:
1. Mekhanizaciya i tekhnologiya proizvodstva produkcii zhivotnovodstva / V.G. Koba i dr. M., 1999. 528 s.
2. Tekhnologii i tekhnicheskoe obespechenie proizvodstva produkcii zhivotnovodstva / YU.T. Vagin i dr. Minsk, 2012. 640 s.
3. Ivanov YU.A. Novye tekhnologii v zhivotnovodstve // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2010. №1. S. 36-39.
4. Ivanov YU.A. Napravleniya nauchnyh issledovanij po mekhanizacii i avtomatizacii zhivotnovodstva // Sel'sko-hozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2009. №1. S. 1018.
3. Aleshkin V.R. Mekhanizaciya zhivotnovodstva. M.: Kolos, 1993. 319 s.
THE CATTLE STALK FOOD CHOPPER DEVELOPMENT B.N. Nuralin, doctor of technical sciences R.R. Japarov, candidate of technical sciences E.M. Janaliev, candidate of technical sciences
West Kazakhstan agrarian-technical university named after Zhangir han
Abstract. The existing stalk food choppers with disk cutting device analysis is given, advantages and shortcomings of their work are revealed. On the stalk food choppers' research work base the chopper's design with sliding cutting, allowing to obtain a uniform load on the machine's shaft due to the cutting's angle constancy and stalk food clam ping across the entire working length of the cutting pair are offered. The chopper's design provides material's jamming between the knife blade and the counter-cutting plate across the entire width of the neck, which contributes to the normal flow of the material's cutting process. The proposed design of the chopper allows to reduce the energy consumption of the stalk food's cutting process in 20-30% in compliance with cutting length's zoorequirements. The best cutting of the material occurs when the thickness of the layer at the outlet of the neck not more than 300 mm. The clearance between the knife's blade and the counter's plate should be not more than 1,0 mm; the angle of the knife's blade sharpening is 0,8-1,0 mm. The novelty of the technical solution is protected by a patent of the Republic of Kazakhstan.
Keywords: chopper, stalk food, disk cutting apparatus, straight knife, curved knife, blade, sliding cutting.
