CC BY
7УДК 631.171:631.243.242
ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА МЯГКОГО ВАКУУМИРОВАННОГО КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ СИЛОСА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВАКУУМА И ОБОСНОВАНИЕ ЕГО
РАЦИОНАЛЬНОГО ОБЪЕМА БОРЫЧЕВ Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, кафедры "Строительство инженерных сооружений и механика"
РЕМБАЛОВИЧ Георгий Константинович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой технологии металлов и ремонта машин
РЕВИЧ Яков Львович, канд. техн. наук, ст.научн. сотр.лаборатории инжиниринга,механики и энергетики
БОГДАНЧИКОВ Илья Юрьевич, канд. техн. наук, доцент кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка,СМУ62.гдаи@таИ.т.
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева Технология приготовления и хранения силоса в мягких вакуумированных контейнерах может широко применяться в личных подсобных и фермерским хозяйствах с поголовьем сельскохозяйственных животных до 50 голов, так как не требует высоких материальных затрат на изготовление и содержание силосных траншей и делает возможным без потери качества силосной массы извлекать из хранилища потребный его объём (например объём, равный суточной потребности в силосе). Рассмотрен один из основных параметров, характеризующих производительность и эффективность данной технологии - рациональный объём мягко вакуумированного контейнера. Полученные теоретические зависимости описывают изменение объёма мягкого вакуумированного контейнера под воздействием вакуума, позволяют определить, что процесс уплотнения характеризуется как объемное трехмерное уплотнение-сжатие силосной массы внутри мягкого контейнера. Получены значения рационального объёма контейнера в зависимости от поголовья сельскохозяйственных животных: 0,6 м3 для 25 коров, 1,19 м3 для 50 коров, 1,79 м3 для 75 коров и так далее (из расчёта, что одной коровой в день поедается 26 кг силоса, а уплотнение силосной массы обеспечивается до плотности р = 750- 870 кг/м3). Для условий личных подсобных и небольших фермерских хозяйств с поголовьем коров до 50 рекомендуется использовать контейнеры с размером 0,95 х 0,95 х 1,3 м с общим объёмом до ваккумирования 1,17 м3 и максимально возможной вместимостью более 1000 кг (достигается за счёт увеличения уплотнения силоса).
Ключевые слова: силос, мягкий вакуумированный контейнер, рациональный объём.
Введение
Для обеспечения продовольственной безопасности страны и выполнения программы импор-тозамещения необходимо не только получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но и увеличение поголовья с/х животных, численность которых за последние 10 лет сократилась в 2,8 раза [1]. Этого невозможно достичь без совершенствования технологий приготовления и хранения кормов, так как потери при хранении ежегодно составляют в среднем 28,5% [2].
В настоящее время применяется технология блочно-вакуумного приготовления и хранения силоса в заглубленной траншее для малых и средних фермерских хозяйств с использованием передвижной вакуумной установки, основной недостаток которой заключается в высоких материальных затратах и сложности извлечения малых порций силоса [3-6]. Для устранения этого недостатка рационально хранить силосную массу в мягких вакуумированных контейнерах (рис. 1).
Рис. 1 - Технология приготовления и хранения силоса в мягких вакуумированных мешках-контейнерах
Основной задачей является определения рационального объёма данного мягкого вакуумированного контейнера, который должен соответствовать следующим основным требованиям:
1) обеспечивать вместимость силосной массы
© Борычев С.Н.,Рембалович ПК.,Ревич Я.Л.,Богданчиков И.Ю. 2016 г.
а
Вестник РГАТУ, № 3 (31), 2016
из расчёта суточной потребности в корме имеющегося в хозяйстве поголовья - G0, кг;
2) обеспечивать уплотнение силосной массы до плотности р=750-870 кг/м3.
Расчет параметров вакуумированного контейнера
Рассмотрим изменение параметров мягкого вакуумированного контейнера, наполненного силосной массой, в результате его вакуумирования (рис. 2).
Рис. 2 - Общий вид мягкого вакуумированного контейнера
Для определения его объёма необходимо разбить сложную фигуру на простые геометрические составляющие (рис. 3).
Рис. 3 - деление формы мягкого вакуумированного блока на геометрические составляющие Тогда начальный объем контейнера определяется по формуле:
VH6 = (jtR2 + ab) ■ с = uR2C + abc (1) При вакуумировании контейнер подвергается всестороннему сжатию от равномерно распределенного вакуумметрического давления, равного разности между наружным атмосферным давлениям и создаваемым внутри него остаточным дав-
лением (разрежением): ДР = Р - Р
~ ' вак атм ост.
Объем контейнера после вакуумизации:
УВ6 = [7Г(Я - ДД)2 + (а - Аа)(Ь - АЬ)] ■ (с - Ас);
(2)
Уменьшение объема (усадка) составит: ду = УН6 - УВ6\ (3)
Коэффициент усадки:
(тг R2+ab}
£ _ VH5 __
У VB5 [n{R-AR)2+(a-Aa)(b-&b)Kc-àc)
(4)
Исходя из обобщенного закона Гука, изменение (уменьшение размеров) мягкого контейнерас силосом от давления уплотнения в пределах упругих деформаций составит:
(1-2/0, (5)
Да = a Ратм E
ДЬ = b Ратм E
Дс = с - ратм E
Дй = R Ратм E
(1 - ад, (1 - ад, ci -ад,
(6)
(7)
(8)
где Ратм- атмосферное давление; Е - модуль упругости пленки;р - коэффициент Пуассона.
Новый объем мягкого контейнера после вакуу-мирования и усадки:
Увн = [н(д - ДА)2 + (а - Да) (Ь - ДЬ)] ■ (с - йс) = жЯ2с-
Рати Ратм
+abc — abc ■ ——- (1 — 2fi) — abc ■ ——— (1 — 2ft) +
-abc + (1^2,:)) +
= tiR'2с - 3nR2c ■ (1 - 2r) +
(9)
= 3nr2c(^f ci - 2fl)J - uR2c ■ pp ci - +
+abc — 3abc ■ ати (1 — 2д) + 3abc ■ ( amtl (1 — 2и) ) — E \E
abc - ( j" (1 2,, )) =
= nR2c
+abc
1- 3^(1- ZiO+sfel-ZiO)
= (ttRzc + abc) fft - 3^ (1 - 2i0 + 3 ^ (1 - 2iSj - (^(1 -Ъ = (nR2c+abc) з'^С» .2„П З^О - - 2r)J
Уменьшение объема (усадка) Л\/мягкого контейнера составит:
àV VH6 - VB5 = тгД2С+ abc - (пR2c + abc) -
! _ _ 2jU) + g _ 2fi)y - fel - 2„)
= (nR2c + abc)
3^(1- 2„) - 3 (1 - 2„)) + fcl -
Технические науки
W = (nR2c + abc)
(11)
_ 2ц) - 3 (1 - + (1 - 2^())3
(Ю)
Силосная масса в мягком контейнере постоянно удерживается давлением уплотнения в уплотненном, сжатом состоянии Др = Р -Р
' вак атм ост.
Результирующая сила давления на стенку блока-мешка^будет равна:
Процесс уплотнения характеризуется как объемное трехмерное уплотнение-сжатие силосной массы внутри мягкого контейнера.
Таким образом, можно сделать вывод, что в предлагаемой технологии приготовления и хранения силоса в мягких вакуумированных контейнерах под влиянием вакуумирования силосная масса в мягком контейнере постоянно находится в анаэробном состоянии и удерживается давлением уплотнения в уплотнённом, сжатом состоянии:
^атм ^ост- (12)
А процесс уплотнения характеризуется как эффективное объёмное трёхмерное уплотнение-сжатие силосной массы внутри мягкого контейнера, в отличие от одноосного малоэффективного тракторного уплотнения в силосных траншеях по существующей технологии. Кроме того, необходимо отметить, что решающим фактором в определении рационального объёма мягкого вакууми-рованного контейнера является суточная масса потребления силоса животными. Исходя из условия, что одной коровой в день в среднем поедается 26 кг силоса [6, 7], получены рациональные объёмы контейнеров (табл. 1).
Таблица 1 - Рациональные объёмы мягких
вакуумированных контейнеров для хранения силоса (при уплотнении 850 кг/м3)
Поголовье коров, голов Потребная суточная масса силоса, кг. Рациональный объём контейнера, м3
25 650 0,6
50 1300 1,19
75 1950 1,79
100 2600 2,38
125 3250 2,64
контейнера влечёт за собой увеличение толщины его стенок (так как увеличение объёма контейнера влечёт за собой увеличение массы силоса, хранимого в нём и контейнер должен сохранять свою целостность, что и приводит к увеличению толщины его стенок), тогда рациональный объём мягкого вакуумированного контейнера зависит от:
h Урац.
G
0'
(13)
где h - толщина стенок контейнера, м; Урац. - рациональный объём мягкого вакумиро-ванного контейнера, м3 (рис. 4).
350 300 250
1
200 ISO 100 2 50
о
-потребляемая суточная масса силоса, кг
-толщина стеноки мягкого
вакуумированного контейнера, мкм
Рациональный объём мягкого вакуумированного контейнера, м3
Рис.4 - К выражению (13)
Таким образом, для условий небольших фермерских хозяйств с поголовьем коров до 50 наиболее рационально использовать контейнеры с размером 0,95 х 0,95 х 1,3 м с общим объёмом до ваккумирования 1,17 м3 и максимально возможной вместимостью более 1000 кг (достигается за счёт увеличения уплотнения силоса).
Список литературы
1. Маркова, В. Е. Перспективы развития системы кормопроизводства Рязанской области [Текст] / В. Е. Маркова, Е. Ю. Ушакова // Вестник Рязанского государственного агротехнологиче-ского университета имени П. А. Костычева. -2009. - № 3. - С. 4-6.
2. Кострова, Ю.Б. Оценка уровня само обеспечения Рязанской области продовольствием [Текст] / Ю. Б. Кострова, А. Б. Мартынушкин // Вестник Рязанского государственного агротех-нологического университета имени П.А. Костычева. - 2014. - № 3 (23). - С. 73-77.
3. Лазуткина, Л. Н. Аппараты, сберегающие ресурсы [Текст] / Л. Н. Лазуткина, И. Ю. Богдан-чиков // Информационный бюллетень министерства сельского хозяйства Российской Федерации.
- 2014. - № 11. - С. 46-48.
4. Блочно-вакуумное уплотнение и хранение силоса в мягких вакуумированных блоках из синтетических пленок [Текст] / В. Ф. Некрашевич, Я. Л. Ревич, Н.А. Антоненко, К.С. Некрашевич // Вестник Рязанского государственного агротехнологическо-го университета имени П.А. Костычева. - 2015.-№ 2. - С. 65-68.
5. Иванов, Д. В. Приготовление кукурузного силоса в упаковках с разреженной газовой средой [Текст] / Д. В. Иванов // Вестник АПК Ставрополья.
- 2011. - № 3 (3). - С. 35-37.
6. Ревич, Я. Л. Технологический процесс приготовления и хранения силоса в мягких ваккумиро-ванных блоках заглубленных силосных траншей [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / Ревич Яков Львович. - Рязань, 2015. - 186 с.
7. Результаты изучения поедаемости рациона коровами в ООО «Авангард» Рязанского района Рязанской области [Текст] / В. Ф. Некрашевич, М.А. Боронтова, Н. А. Антоненко, К. С. Некраше-вич // Вестник Рязанского государственного агро-технологического университета имени П.А. Костычева. - 2015. - № 3 (27). - С.21-26.
It
BecTHUK PrATy, № 3 (31), 2016
SCOPE CHANGE OF THE SOFT VACUUMIZED CONTAINER FOR PREPARATION AND STORAGE OF THE SILO UNDER THE INFLUENCE OF VACUUM AND REASONS FOR ITS RATIONAL
Byshov Nikolay V. d-r tekhn. sciences, professor, rector FGBOU VO RGATU
Borychev Sergey N. d-r tekhn. sciences, professor, vice rector for a teaching department FGBOU of VO RGATU
Rembalovich Georgy K. d-r tekhn. sciences, associate professor, head of the department of technology of metals and repair of cars
Revich Yakov L. of Cand.Tech.Sci., senior research associate
Bogdanchikov Ilya Yu. of Cand.Tech.Sci., associate professor of operation of the machine and tractor park, CMY62.rgatu@mail.ru.
Ryazan state agrotechnological university of P. A. Kostychev
The technology of preparation and storage of a silo in the soft vacuumized containers can widely be applied in personal subsidiary and farmer farms with a livestock of farm animals to 50 heads as doesn't require high material costs on production and content of silage trenches and does possible without loss of quality of silage weight to take its potrebny amount from storage (for example amount equal to the daily need for a silo). One of key parameters characterizing performance and efficiency of this technology - rational amount softly vacuumized a container is considered. The received theoretical dependences, describe scope change of the soft vacuumized container under the influence of vacuum, allow to determine that process of consolidation is characterized as volume three-dimensional consolidation compression of silage weight in a soft container. Values rational container amount depending on a livestock of farm animals are received (0,6 m3 for 25 cows, 1,19 m3 for 50 cows, 1,79 m3 for 75 cows and so on (from calculation that one cow a day eats 26 kilograms of a silo, and consolidation of silage weight is provided to density p = 750... 870 kg/mj). For conditions of personal subsidiary and not big farms with a livestock of cows to 50, it is recommended to use containers with a size of 0,95 x 0,95 x 1,3 m with a total amount to a vakkumirovaniye of 1,17 m3 and with a greatest possible capacity more than 1000 kg (it is reached due to increase in consolidation of a silo).
Key words: a silo, the soft vacuumized container, rational amount.
Literatura
1.Markova, V.E. Perspektivy razvitiya sistemy kormoproizvodstva Ryazanskoj oblasti [Test] / V.E. Markova, E.YU. Ushakova // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. - 2009. - № 3. - S. 4-6. 2.Kostrova, YU.B. Ocenka urovnya samo obespecheniya Ryazanskoj oblasti prodovol'stviem [Test] / YU.B. Kostrova, A.B. Martynushkin // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. - 2014. - № 3 (23). - S. 73-77.
3.Lazutkina, L.N. Apparaty, sberegayushchie resursy [Tekst] /L.N. Lazutkina, I.YU. Bogdanchikov // Informacionnyj byulleten' ministerstva sel'skogo hozyajstva Rossijskoj Federacii. - 2014. - №11. - S. 46-48.
4.Revich, YA. L. Blochno-vakuumnoe uplotnenie i hranenie silosa v myagkih vakuumirovannyh blokah iz sinteticheskih plenok / V. F. Nekrashevich, YA. L. Revich, N.A. Antonenko, K.S. Nekrashevich //Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. - 2015.- № 2. - S. 65-68.
5.Ivanov D.V. Prigotovlenie kukuruznogo silosa v upakovkah s razrezhennoj gazovoj sredoj / D. V. Ivanov //Vestnik APK Stavropol'ya. - 2011. - № 3 (3). - S. 35-37.
6.Revich, YA.L. Tekhnologicheskij process prigotovleniya i hraneniya silosa v myagkih vakkumirovannyh blokah zaglublennyh silosnyh transhej [Tekst] : dissertaciya ... kandidata tekhnicheskih nauk: 05.20.01 / Revich YAkov L'vovich. - Ryazan', 2015. - 186 s.
7.Rezul'taty izucheniya poedaemosti raciona korovami v OOO «Avangard» Ryazanskogo rajona Ryazanskoj oblasti / V. F. Nekrashevich, M.A. Borontova, N. A. Antonenko, K. S. Nekrashevich // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. 2015. - № 3 (27). - S.21-26.
