CC BY
17
УДК 631.22.018+621.867+631.3-82+631.152:658.12.011.56
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УБОРКИ НАВОЗА ШТАНГОВЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ С АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ
УПРАВЛЕНИЯ
П.И. Гриднев, Т.Т. Гриднева
Определены основные зависимости для расчета параметров штангового транспортера, выявлены факторы, влияющие на эффективность процесса транспортирования навоза.
Ключевые слова: навоз, тяговый контур, рабочий ход, тело волочения, гидравлический привод.
Анализ теоретических и экспериментальных результатов исследований процесса уборки навоза штанговыми транспортерами позволил выявить существенные недостатки известных конструкций. К числу основных недостатков возможно отнести несовершенство приводного механизма с системой реверса тягового контура и невозможность регулирования длины рабочего хода. С целью совершенствования конструкции штанговых транспортеров нами предложено использовать гидравлический привод с автоматизированной системой реверса тягового контура (рис. 1). Основным параметром, характеризующим эффективность процесса уборки навоза штанговым транспортером, является объем формируемого тела волочения, который, как и весь процесс транспортирования навоза, зависит от большого числа технологических и технических факторов [1, 5].
Рис. 1. Принципиальная схема штангового транспортера с автоматической системой реверса:
1 - бесконтактные датчики системы реверса; 2 - гидравлическая станция с системой автоматического реверса; 3 - силовой гидроцилиндр; 4 - обводные блоки; 5 - тяговый контур со скребками; 6 - гибкий участок тягового контура
При работе штангового транспортера последовательно происходит ряд операций: раскрытие скребков, перемещение навоза по каналу, переход скребков из рабочего хода в холостой (закрытие скребков) и перемещение скребков в исходное положение. Минимизация расстояния раскрытия и закрытия скребков, степени разрушения сформированного тела волочения при возврате скребков в исходное положение является целью совершенствования конструкции транспортера.
Расстояние раскрытия скребков зависит от: угла установки скребков а к оси тягового контура; геометрических размеров канала; покрытия дна канала; физико-механических характеристик навоза; степени заполнения канала навозом; конструктивных особенностей транспортера и скребка (геометрические размеры скребка, масса скребка, площадь соприкосновения скребка с поверхностью дна канала, способ крепления скребка к тяговому контуру и т.д.).
Аналитическая зависимость для определения величины данного параметра может быть установлена экспериментальным путем.
Расстояние активного транспортирования навоза определяется как разность между рабочим ходом тягового контура и раскрытием скребков.
^р. т. ^ р .х. ^р. С (1)
гд е /р х. - расстояние рабочего хода, м; /р . С. — расстояние раскрытия скребков, м
Следовательно, величина данного показателя зависит от тех же параметров, что и расстояние раскрытия скребков. По завершению рабочего хода происходит реверс тягового контура, закрытие скребков транспортера и возврат тягового контура в исходное положение. Расстояние закрытия скребков зависит от тех же параметров, что и расстояние их открытия. Дополнительно к этому существенное влияние на величину данного параметра оказывают характеристика сформированного из навоза тела волочения. В идеале расстояние закрытия скребков должно определяться по зависимости:
/р . 3 . = (2) где В - длина скребка, м; в - расстояние от крайней точки скребка до стенки канала при холостом ходе транспортера, м.
В свою очередь величина «в» определяется по зависимости:
в = В ■ 5 1 п а, (3)
где угол установки скребков транспортера при холостом ходе к оси тягового контура.
При дальнейшем движении транспортера после перехода скребков из рабочего хода в холостой наблюдается явление деформации тела волочения.
Площадь канала, на которой происходит деформация тела волочения, определяется по зависимости:
5д . = в ■ /т. в . = В ■ 5 1 п а ■ /т. в ., (4)
гд е /т. в ., — длина тела волочения, м
|оигпа1 оГ УШ1М7И №4(12)-2013
111
Чем меньше деформация тела волочения, тем эффективнее работа транспортера. Длина тела волочения зависит от: степени заполнения навозом канала; кратности включения транспортера в работу; физико-механических характеристик навоза; геометрических размеров канала и скребков; скорости движения тягового контура и т.д. Установить зависимость для определения длины тела волочения возможно только на основании результатов экспериментальных исследований. Максимально возможная длина тела волочения равна:
^т.в. ^р.х. ^р. с. (5)
Тело волочения характеризуется не только длиной, но и высотой. При влажности навоза более 92% он обладает свойствами текучести, а при меньшей влажности формируется в виде вала. Допустимый объем тела волочения равен:
С?т. в . ^т. в . ' В к ■ кк , (6)
гд е В к - ширина канала, м; к к — глубина канала, м.
Если объем тела волочения будет больше этой величины, то возникает возможность выброса навоза из канала. Исходя из этого, целесообразно соблюдать условие, чтобы перед началом уборки на длине канала, равной расстоянию активного транспортирования, объем накопившегося навоза был меньше объема формируемого тела волочения.
Сн < Ст. в. (7)
- ¿р.т. ■ В к ■ (8)
средняя высота слоя навоза в канале перед началом процесса
уборки, м.
При определенной конструкции штангового транспортера управлять эффективностью выполнения процесса представляется возможным только путем изменения интервала времени между циклами уборки и длины рабочего хода тягового контура. От длины рабочего хода тягового контура зависит шаг расстановки скребков Для практических расчетов с достаточной степенью точности величина / р . т. может быть определена по зависимости [2, 3, 4].
/р т. - /р х. — 0 , 5 В — В с о 5 а (9)
Геометрические размеры скребков и их шаг расстановки влияют на суммарную массу перемещаемого тела волочения Мг, а величина данного показателя зависит от постановочного поголовья животных, параметров навозосбор-ного канала, продолжительности накопления навоза. Для различных планировочных решений животноводческих помещений требуются транспортеры с различными техническими характеристиками, такими как длина, тип, ход тягового контура, конструкция скребков и шаг их расстановки, мощность привода и т.д.
Для обоснования этих параметров необходимо в первую очередь знать сопротивления (усилие) на перемещение тягового контура при холостом F и рабочем Fp ходе, кг.
Р - ( 2 ^■¿■Ктр +СП0 в) ■ КсП, (10)
Рр - ( 2 0-1, ■ ^тр "" ^П О в) ■ К с П "" Мг ■ К1 тр ■ К н "" ^Пр, (11)
где q - линейная плотность тягового контура, кг/м; L - длина одной ветви тягового контура, м; Кф - коэффициент трения стали по смоченной поверхности бетонного канала; GnOT - масса обводных блоков и гибких элементов, кг; Ксп - коэффициент сопротивления движению цепи; Мг - суммарная масса перемещаемого тела волочения, кг; К1тр - коэффициент трения навоза по бетонному каналу; Кн - коэффициент перегрузки в момент пуска установки под нагрузкой; Fnp - сила сцепления навоза со скребком, дном и стенками канала, кг.
Зная усилие перемещения тягового контура при рабочем ходе Fp можно определить мощность электродвигателя гидравлической станции N, кВт:
N = ( 1 0 3 ■ Fp ■ К0)/ 1 0 277т , (12)
где - скорость перемещения тягового контура, определяется соображениями безопасности и зависит от системы содержания животных м/с; -КПД гидроприводной системы.
Из вышеизложенного следует, что важными характеристиками штанговых транспортеров являются: длина тягового контура, расстояние рабочего хода, шаг расстановки скребков, их геометрические размеры, угол установки скребков к оси тягового контура, периодичность включения транспортера в работу. Используя представленные зависимости, возможно обосновать параметры экспериментального образца штангового транспортера, в последующем установить закономерности формирования тела волочения, определить энергоемкость и качество выполнения процесса в зависимости от изменяющихся конструктивных параметров и обосновать их оптимальное сочетание.
Литература:
1. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Основные направления совершенствования технологий и технических средств для уборки навоза // Техника и оборудование для села. 2012. №3. С. 20.
2. Левчикова М.В. Исследование и обоснование параметров и режимов работы скреперных установок для уборки навоза на фермах КРС: дис. ... к.т.н. М., 1980.
3. Реппо Б.А. Исследование скреперной установки для траншейного удаления навоза из коровника: автореф. дис. ... к.т.н. Каунас, 1970. 31с.
4. Цирятьев А.С. Исследование и обоснование технологических линий навозоудаления на животноводческих фермах: автореф. дис. ... к.т.н. Челябинск, 1972. 27с.
5. Ковалевский В.К. Расчет скреперных установок для удаления навоза // Техника в сельском хозяйстве. 1990. №2. С. 36-37.
Гриднев Павел Иванович, доктор технических наук, заместитель директора Гриднева Татьяна Трофимовна, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. (8499) 666-51-18 E-mail: vniimzh@mail.ru
The basic relations for calculating the parameters of boom conveyor, identified factors that influence the efficiency of the transportation of manure. Keywords: manure, traction circuit, stroke, body dragging, a hydraulic actuator.
Journal of VNIIMZH №4(12)-2013
113
