CC BY
0
УДК 664 DOI 10.24412/2311-6447-2023-4-251-254
Факторы, влияющие на качественные показатели при мелком измельчении сочных кормов
Factors affecting quality indicators during fine grinding of succulent feeds
Доцент Д.А. Рыбалкин, преподаватель E.C. Шнарас, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, rybalkin@rgau-msha. ru
научный сотрудник И.А. Башмаков Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, igorbash@bk.ru
Associate Professor D.A. Rybalkin, teacher E.S. Shnaras, Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy, rybalkin@rgau-msha.ru
Researcher I.A. Bashmakov Federal Scientific Agroengineering Center of VIM, igorbash@bk.ru
Аннотация. Представлен анализ факторов, влияющих на качественные показатели при мелком измельчении сочных кормов. Качественные показатели измельченных сочных кормов характеризуются степенью измельчения и относительным соковыделением. В результате сравнительных исследований установлено, что качественные показатели (степень, равномерность измельчения) массы, измельченной экспериментальным рабочим органом, значительно выше, чем у существующего измельчителя.
Abstract. The article presents an analysis of the factors affecting the quality indicators during fine grinding of succulent feeds. The qualitative indicators of crushed succulent feeds are characterized by the degree of grinding and relative juicing. As a result of comparative studies, it was found that the qualitative indicators (degree, uniformity of grinding) of the mass crushed by the experimental working body are significantly higher than those of the existing shredder.
Ключевые слова: степень измельчения, сочные корма, величина подачи, скорость резания, угол резания
Keywords: the degree of grinding, juicy feed, feed size, cutting speed, cutting angle
Исследование проведено в рамках программы «Приоритет-2030» по проекту «Механико-технологические основы точных технологий приготовления и раздачи кормосмесей КРС роботизированными системами кормления»
Качественные показатели измельченных сочных кормов характеризуются степенью измельчения и относительным соковыделением.
Анализ литературных источников показывает, что при мелком измельчении сочных кормов в общем случае основная масса должна состоять из частиц размером от 2 до 10 мм [1-3]. Количество сока, выделившегося в процессе измельчения, будет зависеть от способа измельчения и от того, как данная машина удовлетворяет зоотехническим требованиям к степени измельчения. При одинаковой степени измельчения одного вида корма разными машинами наибольшее соковыделение из корма будет на той машине, у которой удельные затраты энергии непосредственно на измельчение будут максимальными.
На размеры частиц, образующихся при измельчении сочных кормов барабаном, имеющим продольные и поперечные ножи, оказывают влияние скорость резания, величина подачи, расстояние между лезвиями продольных ножей, угол резания
(О Д.А. Рыбалкин, Е.С. Шнарас, И.А. Башмаков, 2023
(поперечных ножей), высота подачи. Кроме того, для нормального резания должно быть определенное соотношение между углом резания и диаметром рабочего органа [1-3].
В процессе измельчения корнеплодов размер образовавшихся частиц будет зависеть от величины подачи с, расстояния между лезвиями продольных ножей Ъ, скорости резания 9Р и угла резания. Величина подачи (или толщина отрезаемой стружки) определяется из соотношения:
е- 60
с = -м,
г ■ п
где 9 - скорость подачи, м/с; х - количество поперечных ноже, шт.; п - частота вращения барабана, об/мин.
Величину подачи можно также определить из других соотношений:
с=
где 1x1 - шаг лезвий поперечных ножей, м; скорость резания, м/с.
Скорость резания и угол резания воздействуют на процесс отделения элементов стружки друг от друга, так как изменение скорости и угла резания оказывают значительное влияние на отбрасывающее действие передней грани резца на элемент стружки. Для того, чтобы в процессе измельчения происходило нормальное резание, (без снятия подаваемой массы передней гранью ножей), необходимо определенное соотношение между углом резания и диаметром рабочего органа (барабана). Качественный процесс измельчения с минимальными затратами энергии будет при соблюдении следующего неравенства:
2СУ - ЬО
150 ' СОЕЙ '
где Вр0 - диаметр рабочего органа (барабана), м; К:р - толщина подаваемой массы, м; К\- расстояние от горизонтальной оси барабана до противорежущей пластины, м; б - угол резания, град.
Расчетная длина резки при мелком измельчении стебельчатых кормов (силоса, зеленой массы) также определяется из выражений (1) и (2). Однако действительный размер частиц при этом также будет зависеть от целого ряжа взаимосвязанных факторов: от зазора между7 лезвием и противорежущей частью, от скорости резания, от толщины лезвия, от физико-механических свойств стеблей, от расположения стеблей на подающем механизме.
Изучением влияния зазора между лезвием и противорежущей частью и толщины лезвия на процесс резания занимались ряд исследователей [3-5]. Исходя из минимальных энергетических затрат и более качественных показателей процесса измельчения, величина зазора и толщина лезвия должны быть минимальными.
На величину предварительной установки зазора существенное влияние оказывают обороты и конструктивные особенности рабочего органа. У ножевых барабанов ножи под действием центробежных сил выпучиваются, а под действием сил резания выкручиваются, и в конечном итоге увеличивается радиус вращения лезвий. Поэтому при скоростях резания до 30 м/с предварительный зазор оставляется до 1,5 мм.
Острота лезвий восстанавливается в практике, когда толщина лезвия становится более 100 мкм. Если даже исключить у обычного ножевого барабана влияние на длину резки таких факторов, как зазор между лезвием и противорежущей пластиной, скорость резания, степень затупления лезвия и т.д. (а практически их влияние можно только свести к минимуму), то все равно размер частиц при измельчении стебельчатых кормов будет существенно отличаться от расчетного. Это объясняется тем, что стебли, поступающие к измельчающему барабану, расположены под разными углами к направлению подачи.
При измельчении длинных стеблей возможна некоторая ориентация стеблей вдоль подающего транспортера. Мелкому же измельчению из стебельчатых сочных кормов в преобладающем большинстве подвергается силос и зеленая масса, предварительно измельченные при уборке. В такой массе практически невозможно осуществить ориентацию стеблей, и действительная длина частиц будет еще больше отличаться от расчетной. Поэтому, если даже расчетную длину резки взять значительно менее зоотехнически требуемого размера, невозможно исключить наличие в массе недоизмельченных частиц при использовании обычного ножевого барабана.
Возможности для равномерного измельчения с получением размеров частиц в зоотехнических допустимых пределах намного повышаются при использовании барабана, осуществляющего резание в двух направлениях. Лезвия поперечных ножей на барабане расположены перпендикулярно, а продольных - параллельно направлению подачи. В этом случае при соблюдении оптимального зазора, толщины лезвия и скорости резания размеры абсолютного большинства частиц остаются в пределах Ь, с и /,„(,,), где Ь - величина шага продольных ножей (расстояние между лезвиями продольных ножей); с - величина подачи на комплект ножей; /т(р) - максимальная расчетная длина частиц, получается при резании стебля, расположенного под углом 45 ° к направлению подачи.
Расчетная средняя длина частиц математически определяется:
\'Ь2 + с2 + с
1ср(р) = -2-'
С учетом зазора между лезвиями и противорежущей пластиной и других факторов, в том числе и протаскивания некоторых недоизмельченных частиц (ввиду того, что куски предварительно измельченного при уборке силоса и зелени предрасположены к этому), следует ожидать некоторого отклонения в сторону увеличения средневзвешенного размера ¡ср, определяемого на основании распределения измельченной массы на размерные фракции от /<-,>(,>) из выражения (4). Поэтому в выражение (4) необходимо вести поправочный коэффициент К, величина которого равна отношению:
тогда
KVb2 + с2 + с
Измельчение корнеплодов и подобных им кормов одновременным резанием в двух взаимно перпендикулярных направлениях дает большую равномерность по размерам измельченных частиц. В этом случае практически нет, при соответствующих режимах работы, недоизмельченных частиц, т.е. частиц, размеры которых нежелательны по зоотехническим требованиям. Размеры частиц при надежной работе подающего механизма строго обуславливаются и остаются в пределах величин Ь, С И Zm(p).
В результате сравнительных исследований установлено, что качественные показатели (степень, равномерность измельчения) массы, измельченной экспериментальным рабочим органом, значительно выше, чем у существующего измельчителя.
Таким образом, использование рабочего органа, имеющего продольные и поперечные ножи, позволяют равномерно измельчать сочные корма при зоотехнически заданных размерах получаемых частиц.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рыбалкин Д.А., Балуев A.C. Анализ измельчителей-смесителей кормов // В сборнике: инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуаци-
ях. Материалы IX Международной научно-практической конференции. Саратов, 2022. С. 579-582.
2. Елисеев М.С., Рыбалкин Д.А., Ситкалиев А.С. Обоснование конструктивных параметров раздатчика стебельчатых кормов // Аграрный научный журнал. 2020. № 11. С. 110-112.
3. Елисеев М.С., Рыбалкин Д.А., Чепурина Е.Л., Кушнарева Д.Л. Обоснование конструктивно-технологической схемы раздатчика стебельчатых кормов / / Аграрный научный журнал. 2022. № 6. С. 91-93.
4. Трубилин Е. И., Абликов В. А. Машины для уборки сельскохозяйственных, культур (конструкции, теория и расчет). Учеб. пос. 2 изд. перераб. и дополн. Краснодар. КГАУ. 2010. 325 с.
5. Фролов В.Ю. Классификация кормораздатчиков / Фролов В.Ю., Туманова М.И. / / Техника и оборудование для села. - 2013. - № 7. С. 18-19.
REFERENCES
1. Rybalkin D.A., Baluyev A.S. Analysis of feed shredders and mixers / /In the collection: innovations in environmental management and protection in emergency situations. Materials of the IX International Scientific and Practical Conference. Saratov, 2022. pp. 579-582.
2. Eliseev M.S., Rybalkin D.A., Sitkaliev A.S. Substantiation of the design parameters of the distributor of stem feeds / / Agrarian Scientific Journal. 2020. No. 11. pp. 110 -112.
3. Eliseev M.S., Rybalkin D.A., Chepurina E.L., Kushnareva D.L. Substantiation of the structural and technological scheme of the stem feed distributor / / Agrarian scientific journal. 2022. No. 6. pp. 91-93.
4. Trubilin E. I., Ablikov V. A. Machines for harvesting agricultural crops (designs, theory and calculation). Study in the village of 2nd ed. reprint, and a supplement. Krasnodar. KGAU. 2010. 325 p.
5. Frolov V.Yu. Classification of feed distributors / Frolov V.Yu., Tumanova M.I. // Machinery and equipment for the village. - 2013. - No. 7. pp. 18-19.
