CC BY
3Технические науки
УДК 636.085.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СМЕСИТЕЛЯ-ОБОГАТИТЕЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ ПОЛЯКОВА Анастасия Анатольевна, ст. преподаватель кафедры электротехники и физики, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, [email protected]
Скотоводство представляет собой главную отрасль животноводства в нашей стране. Крупный рогатый скот разводят с целью производства ценнейшего для человека продукта питания - молока, используемого как в цельном виде, так и для переработки на масло, сыры и др.
Мясо крупного рогатого скота обладает высокой питательностью, хорошими вкусовыми качествами и пользуется большим спросом населения. Для получения высокой молочной и мясной продуктивности необходимо, что бы в крови животного постоянно находились вещества, нужные для образования мяса и молока. Обеспечивается это, во-первых, организацией достаточно обильного и бесперебойного кормления животных, а во-вторых, введением в рацион разнообразных компонентов, что позволяет сбалансировать рационы по всем питательным и биологически активным веществам, необходимым организму. Неравномерность уровня кормления коров в различные сезоны года может резко сказаться на изменении средних ежемесячных удоев стада. При сложившейся во многих хозяйствах структуре землепользования большие трудности в сбалансировании рационов для молочных коров складываются по причине не качественного приготовления концентрированных кормов. Важным условием роста производства продукции животноводства является укрепление и развитие кормовой базы. Актуальной задачей возникающей при организации кормления сельскохозяйственных животных является качество смешивания концентрированных кормов. В работе описана методика исследования производительности процесса смешивания злаковых культур при использовании шнекового смесителя. Установлена адекватная эмпирическая зависимость влияния конструктивно-технологических шнекового смесителя на производительность. Выявлено рациональное сочетание экспериментальных факторов.
Ключевые слова: смешивание, концентрированные корма, шнековый смеситель-обогатитель, производительность.
органами смесителя-обогатителя являются шнек и электромеханический активатор. На наш взгляд такое выполнение конструкции должно обеспечивать довольно высокую техническую надежность и относительно низкую энергоемкость процесса смешивания. В связи с вышесказанным, целью исследования является установление рациональных конструктивно-технологических параметров смесителя концентрированных кормов, обеспечивающих его максимальную производительность. Экспериментальные исследования Для проведения экспериментальных исследований был изготовлен опытный образец смесителя концентрированных кормов, выполненный по следующей схеме, представленной на рисунках 1,2.
пш ]
Рис. 1 - Схема шнекового смесителя-обогатителя концентрированных кормов
© Полякова А. А., 2016г.
Введение
Одной из важнейшей операции в технологии приготовления концентрированных кормов является смешивание. Так как в процессе смешивания обеспечивается приготовление высококачественных кормов со строго определенной рецептурой.
В современных условиях к процессу смешивания предъявляется ряд требований. Смесители концентрированных кормов должны иметь не высокую энергоемкость, не травмировать и не измельчать зерно, иметь высокую техническую надежность и универсальность [1,2,3]. Конструкция предложенного нами смесителя-обогатителя в значительной мере отвечает изложенным выше требованиям. Смеситель-обогатитель предназначен для использования на мелких и средних фермерских хозяйствах. Основными рабочими
ф
Вестник РГАТУ, № 2 (30), 2016
ш
Рис. 2 - Внешний вид производственного образца смесителя-обогатителя
концентрированных кормов
Смеситель состоит из рамы (1), на которой установлена смесительная камера (2), снабженная выгрузным окном (3), закрываемая посредством шиберной заслонки (4). Внутри смесительной камеры находится шнек (5), размещенный в трубе (6). Труба (б) снабжена окнами: загрузочным (7) и выгрузным (8), а также перепускным окном, расположенным в средней части трубы (9). Окно (9) имеет возможность частично или полностью перекрываться заслонкой (10), приводимой в действие посредствам ручки (11), фиксируемой устройством (12). В верхней части смесительной камеры расположен электромеханический активатор (13), приводимый в действие от электродвигателя (14), через редуктор (15). Установка снабжена мотор -редуктором (16) приводящим в действие шнек (5) и загрузочной горловиной (17).
Работа смесителя осуществляется следующим образом: различные виды концентрированных кормов через горловину (17) засыпаются в рабочую камеру (2) таким образом, чтобы было закрыто окно (9). Далее в работу включается шнек (5) и электродвигатель (14). Шнек забирает концентрированные корма из нижней части корпуса (2) и транспортирует к верхнему окну (8) через которое происходит выгрузка зерна. Зерно поступает на наклонные лопасти электромеханического активатора (13), при этом струйность движения концентрированного корма нарушается, что значительно ускоряет процесс смешивания. После 3 - 4 циклов циркуляции концентрированного корма, смесь приобретает однородные свойства и выгружается через окно (3) при открытии шиберной заслонки (4). При необходимости смешивания измельченных видов зерна и обогащении их сыпучими кормовыми добавками используют заслонку (10), которую частично приоткрывается. При этом открывается среднее окно (9). Через которое часть зерна из шнека (5), выходит в бункер (2). Таким образом, достигаются дополнительные условия
смешивания, обеспечивающие высокую однородность компонентов с относительно мелким гранулометрическим составом.
Предварительно проведенные исследования показали, что на производительность смешивания наиболее значимо влияют следующие факторы: частота вращения шнека-смесителя; угол отклонения шнека от вертикального положения; величина открытия перепускного окна.
Для проведения опытов был выбран трех-факторный трехуровневый план Бокса - Бенки-на второго порядка. Рабочую камеру смесителя-обогатителя поэтапно заполняли пшеницей, рожью и овсом, после чего установку приводили в действие. После получения смеси требуемого качества отбирали пробу из выгрузного окна шнека-смесителя. Для этого полученной смесью наполняли емкость объемом 5 литров засекая при этом время. Заполненную емкость взвешивали на весах с точностью ±1г и вычисляли производительность шнека по известной методике [2]. Опыты проводились с трехкратной повторностью в каждой точке экспериментального плана. Полученные результаты исследования подвергались статистической обработки с цель установления пригодности их для построения математической модели оценки производительности смесителя.
В частности установлено, что все исследуемые факторы значимо влияют на процесс смешивания, наиболее того исследовательский процесс описывает уравнение регрессии второго порядка. Уравнение с подобранными коэффициентами регрессии представлены в виде следующей математической модели:
х2, хЪ) = 0.14 - 0.00 485 • *1 - 0.011 ■ х2 + 0,00043 ■ хЪ +
+0,00056-,т1-.х2++0,0000017-х!-д;3 +О,0000025 х2-хЪ +
где х1 - частота вращения шнека-смесителя, об/мин;
Технические науки
<1
х2 - угол отклонения шнека от вертикального положения, град.;
х3 - величина открытия перепускного окна, град.
Была проведена математическая оптимизация исследуемого факторного пространства, в результате чего установлено следующее рациональное сочетания факторов х1 = 70 об/мин; х2 = 9°; х3 = 45° , при этом производительность достигается макси-
мума, который равен 0,339 кг/сек. Весьма важным представляется тот факт, что максимум критерия оптимизации наблюдается на границе факторного пространства.
Для более наглядного представления построен рад поверхностей зависимости от двух исследуемых факторов, при фиксируемом значении третьего фактора на оптимальном уровне (рисунки 3,4,5).
Рис. 3 - Зависимость производительности процесса Q (кг/с) от угла х2 (град) и угла отклонения заслонки х3 (град) при фиксированном значении частоты х1 (об/мин) на оптимальном уровне
Рис. 4 - Зависимость производительности процесса Q (кг/с) от частоты х1 (об/мин) и угла отклонения заслонки х3 (град) при фиксированном значении угла х2 (град) на оптимальном уровне
Рис. 5 - Зависимость производительности процесса Q (кг/с) от частоты х1 (об/мин) и угла х2 (град) при фиксированном значении угла отклонения заслонки х3 (град) на оптимальном уровне
ф
Вестник РГАТУ, № 2 (30), 2016
Заключение
Анализ проведенных исследований показал, что смеситель-обогатитель концентрированных кормов должен состоять из вертикального шнека, снабженного промежуточным окном и электромеханическим активатором, установленным ниже выгрузного окна шнека, но выше уровня зерна в смесительной камере. Максимальная производительность производственного образца установки составляет 0,339 кг/с, это достигается при следующем сочетании факторов: х1 = 70 об/мин; х2 = 9°; х3 = 45°.
Список литературы
1.Полякова , А. А. Обзор современных технических средств для приготовления и раздачи кормов и пути их совершенствования [Текст] / А.
А. Полякова, Д. Е. Каширин, М. А. Милютин // Материалы междунар. научно-практ. конф. молодых ученых. - Иркутск.2015г. - С.216-221.
2. Утолин, В. В. Классификация дозаторов кормов [Текст] / В. В. Утолин, Е. Е. Гришков // Сб. науч. тр. - Рязань : РГАТУ, 2012. - С.100-103.
3. Конструктивно технологические параметры спирального смесителя [Текст] / В. В. Утолин, Е. Е. Гришков, А. А. Полякова, А. Н. Топильский // Сельский механизатор. -2015. - № 1.
4. Утолин, В. В. Теоретическое обоснование конструктивно - технологических параметров спирального смесителя [Текст] / В. В. Утолин, Е. Е. Гришков, А. М. Лавров // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П. А. Костычева. - 2015. - № 7. - С.28-29.
THE STUDY OF CONCENTRATED FODDERS MIXER-ENRICHER PRODUCTIVITY
Polyakova Anastasiya A., senior lecturer, Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, [email protected]
Pastoralism is the main livestock industry in our country. Cattle bred for the production of valuable human foodstuff - milk used in whole form or for processing into butter, cheese, etc. Meat from cattle has a high nutritional value, good taste and is in high demand.
To obtain high milk and meat productivity is necessary in the blood of the animal was constantly substances necessary for the formation of meat and milk. It is provided, first, by the organisation sufficiently abundant and uninterrupted feeding of animals, and secondly, the introduction in the diet of a variety of components that allows you to balance rations for all nutrients and bioactive substances needed by the body. The uneven level of feeding of cows in different seasons of the year can dramatically affect the change in average monthly milk production of the herd.
Given that many farms structure of land tenure difficulties in balancing rations for dairy cows are formed because of the preparation of concentrated feed. An important condition for the growth of livestock production is the strengthening and development of fodder. The actual task involved in managing the feeding of farm animals is the quality of mixing of concentrated feed. This paper describes the methodology of the study the intensity of the mixing process cereals using a screw mixer. Installed adequate empirical dependence of influence of constructive-technological screw mixer performance. Identified rational combination of experimental factors. Key words: mixing, concentrated feed, auger mixer-concentrator, the performance.
Literatura
1. Polyakova A.A. Obzor sovremennyh tekhnicheskih sredstv dlya prigotovleniya i razdachi kormov i puti ih sovershenstvovaniya /A.A. Polyakova D.E. Kashirin M.A., Milyutin //Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh. - Irkutsk.2015g.-S.216-221.
2. Utolin V.V. Klassifikaciya dozatorov kormov/ V.V. Utolin, E.E. Grishkov //Sbornik nauchnyh trudov prepodavatelej i aspirantov RGATU imeni P.A Kostycheva. - Ryazan', 2012. - S.100-103.
3. Utolin V.V. Konstruktivno tekhnologicheskie parametry spiral'nogo smesitelya/ V.V. Utolin, E.E. Grishkov, A.A. Polyakova, A.N. Topil'skij//Sel'skij mekhanizator. - Ryazan', 2015. - №1
4. Utolin V.V. Teoreticheskoe obosnovanie konstruktivno - tekhnologicheskih parametrov spiral'nogo smesitelya /V.V. Utolin, E.E. Grishkov, A.M. Lavrov//Vestnik RGATU. - Ryazan', 2015. - №7.S.28-29.
