CC BY
15
УДК 631.363:636.086.5
К РАСЧЕТУ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАЗРАВНИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
С.А. Булавин, доктор технических наук, профессор
С.В. Вендин, доктор технических наук, профессор
Ю.В. Саенко, кандидат технических наук доцент
ФГБОУ ВО Белгородский государственный аграрный университет
Е-mail: yuriy311300@mail.ru
Аннотация. При промышленной технологии выращивания животных, в частности свиней, применен безвыгульный способ содержания. На протяжении всего периода откорма животным выдают только концентрированные корма, которые не всегда содержат все необходимые витамины, макро- и микроэлементы. Как показывает практика, одним из простых, доступных и недорогих способов повышения витаминной полноценности рационов животных может быть проращивание и приготовление зерна ячменя. Свежий пророщенный ячмень имеет влажность более 55%, поэтому его необходимо выдавать в корм практически сразу же после окончания проращивания. Сушку пророщенного зерна предлагаем производить отработанными газами котельной установки, работающей на природном газе. В статье предложено решение проблемы механизации введения пророщенного зерна в корм животным. Разработаны технология и комплекс оборудования для проращивания, приготовления и раздачи пророщенного зерна животным. Для непрерывного проращивания зерна предложена конструкция конвейера. Для эффективного проращивания необходимо равномерно распределить зерно по длине и ширине ленты конвейера. Приведен расчет конструктивно-режимных параметров разравнивающего устройства. Выявлены взаимосвязи производительности шнека подающего, шнека разравнивающего и ленточного транспортера. Полученные зависимости расчетных параметров и режимов процесса позволят рассчитать и изготовить конвейер для проращивания зерна на витаминный корм животным. Это увеличит произведенный объем про-рощенного зерна за счет устранения сезонности этого процесса.
Ключевые слова: пророщенное зерно, разравнивающее устройство, технологическая линия, оптимальные параметры.
Как показывает практика, одним из простых, доступных и недорогих способов повышения витаминной полноценности рационов животных может быть проращивание и приготовление зерна ячменя [1, 2]. Поэтому нами разработана технология и комплекс оборудования для проращивания, приготовления и раздачи зерна животным.
Технологическая линия для проращивания и подготовки к скармливанию зерна (рис. 1) [1] состоит из бункера 1, загрузочного шнека 2, причем под загрузочным шнеком 2 установлен конвейер для проращивания зерна 3, под транспортером 4 установлена конвейерная сушилка 5.
Отработанные газы котельной 6 в качестве агента сушки используются конвейерной сушилкой 5, при этом котельная 6 должна работать на природном газе. Трубопровод
агента сушки 7 с вентилятором 8 соединен с вытяжной трубой котельной 6 и конвейерной сушилкой 5. Вентилятор 10 служит для охлаждения высушенного продукта. Выгрузное окно конвейерной сушилки 5 соединено с приемным бункером дробилки 11.
Шлюзовой затвор 12 нижней частью соединен с дозатором 13 и при помощи трубопровода 14 с бункером 15. Дозатор 13 при помощи патрубка соединен со спиральным транспортером 17 бункера 18 (БСК). В нижней части бункера 15 выполнена труба 16, которая соединена с дозатором 13. Спиральный транспортер 17 бункера 18 соединен с бункером-накопителем 19. В нижней части бункера-накопителя 19 выполнен тросово-шайбовый конвейер 20. В нижней части тро-сово-шайбового конвейера 20 над кормушкой установлен бункер-дозатор 22.
Journal of VNIIMZH №4(20)-2015
149
Рис. 1. Технологическая линия для подготовки к скармливанию пророщенного зерна:
1 - бункер загрузочный, 2 - шнек, 3 - конвейер для проращивания зерна, 4 - транспортер выгрузной, 5 - конвейерная сушилка, 6 - труба котельной установки, 7 - трубопровод агента сушки, 8 - вентилятор агента сушки, 9 - транспортер нижний, 10 - вентилятор холодного воздуха, 11 - дробилка, 12 - шлюзовой затвор, 13 - дозатор, 14, 16 - трубопровод, 15, 19 - бункер-накопитель, 17- спиральный транспортер, 18 - бункер сухого комбикорма, 20 - тросошайбовый конвейер, 21 - бокс для содержания животных, 22 - бункер-дозатор
Технологическая линия для подготовки зерна к скармливанию работает во время отопительного сезона [3]. В бункер 1 засыпают зерно в предварительно залитый 0,1% раствор перманганата калия. Зерно в бункере 1 с раствором выдерживают 4-5 часов. Затем зерно из бункера 1 загрузочным шнеком 2 подают в конвейер для проращивания зерна 3 [4]. После прорастания зерна через 4-5 дней пророщенное зерно выгрузным транспортером 4 подают в конвейерную сушилку
5. Отработанные газы котельной из трубы 6 при помощи вентилятора 8 поступают по трубе 7 в конвейерную сушилку 5. При помощи вентилятора 10 подают атмосферный воздух на нижний транспортер 9 конвейерной сушилки 5, за счет этого происходит охлаждение пророщенного высушенного зерна до атмосферной температуры. Пророщенное зерно не нагревается свыше 48-50°С за счет интенсивного испарения межклеточной влаги. Пророщенное высушенное зерно из конвейерной сушилки 5 подают в дробилку 11. После процесса дробления пророщенное, высушенное, измельченное зерно подают в шлюзовой затвор 12, который направляет высушенное зерно в дозатор 13 или в бункер 15. Приготовленное зерно подают в дозатор 13 далее в спиральный транспортер 17, где смешивают с основным потоком комбикорма.
Процесс дозирования пророщенно-го, высушенного, измельченного зерна в спиральный транспортер 17 осуществляют дозатором 13. Из бункера 18 сухой комбикорм при помощи спирального транспортера 17 подают в бункер-накопитель 19. В спиральном транспортере 17 происходит смешивание сухого комбикорма с проро-щенным, высушенным, измельченным зерном. Сухую смесь из сухого комбикорма и пророщенного высушенного измельченного зерна перемещают в бункер-накопитель 19.
Одним из важнейших вопросов технической реализации технологической линии является точное распределение зерна на ленте конвейера для проращивания зерна и регулирование толщины слоя зерна на транспортерной ленте [4, 5]. Схема подачи зерна и распределение его на ленте конвейера показаны на рис. 2. Поэтому очень важно определить влияние технологических и конструктивных факторов на процесс распределения зерна на ленте конвейера для проращивания зерна. Процесс подачи зерна шнеком 1 на ленту 3 транспортера представим следующим образом.
где ^ м; п
шаг шнека,
Рис. 2. Схема работы шнека и ленточного конвейера: 1 - шнек загрузочный; 2 - распределитель шнековый; 3 - конвейер ленточный; Б - наружный диаметр шнека, м; ё - диаметр трубы, м
Зерно поступает на ленту (ленточного конвейера). Шнек расположен в начале ленточного конвейера, и зерно будет перемещаться в противоположную сторону. Объем поступающего на ленту зерна можно представить в форме прямоугольного параллелепипеда с боковой гранью АВСМ. Если принять, что объем поданного на шнек зерна распределяется между витками, то его можно представить в форме призмы (рис. 3). Примем высоту параллелепипеда и призмы одинаковой.
Рис. 3. Схема перемещения зерна на ленту конвейера
Подачу зерна загрузочным шнеком 1 на ленту 3 конвейера запишем в виде [6]:
Qш1 = Рш1^ш1РУш1, (1)
где - площадь поперечного сечения шнека, м2; уш1 - скорость поступательного движения зерна внутри кожуха шнека, м/с; р - насыпная плотность зерна, кг/м ; уш1 - коэффициент заполнения межвиткового пространства шнека.
Скорость поступательного движения зерна (м/с) внутри кожуха шнека определим по формуле:
V = — , (2)
60 ' 4 '
частота вращения шнека, мин-1.
Приняв скорость перемещения зерна на участках одинаковой, будем полагать, что площадь прямоугольника АВМС равна площади треугольника ОСБ. Шнеком 2 распределим количество зерна, сечение которого в поперечной вертикальной плоскости равно площади прямоугольника АВМС, по всей ширине ленточного транспортера на расстояние ТР,при этом обеспечим толщину слоя зерна Н= КТ (рис. 3). Шнеком 2 произведем распределение зерна по ширине ленты 3. Подачу зерна по ширине ленты при помощи шнека определим по формуле [7]:
Qш2 = Рш2^ш2РУш2 , (3)
где ^ш2 - площадь поперечного сечения перемещаемого материала, м2; уш2 - скорость движения ленты, м/с; р - насыпная плотность зерна, кг/м ; уш2 - коэффициент заполнения межвиткового пространства шнека.
Зерно будет распределяться нижней кромкой шнека, поэтому заполнение меж-виткового пространства будет малым. Подачу зерна лентой 3 конвейера определим по
формуле:
Qл = Рл^лР ,
(4)
где - площадь поперечного сечения перемещаемого материала, м2 (рис. 2, прямоугольник РБКТ); ул - скорость движения ленты, м/с; р - насыпная плотность зерна, кг/м3.
Для обеспечения максимальной производительности конвейера для проращивания зерна необходимо равномерно распределить зерно на ленте. Это условие выполняется в том случае, если обеспечена непрерывность процесса подачи зерна на ленту конвейера и зерно распределено по ширине и длине ленты конвейера:
Qшl=Qш2=Qл, (5)
где Qшl - подача первого шнека, кг/с; Qш2 - подача второго шнека, кг/с; Qл - подача ленты, кг/с.
Journal of VNHMZH №4(20)-2015
151
Производительность шнека вычислим по формуле:
(6)
где ^ - шаг шнека, м; Б - диаметр шнека, м; п - частота вращения шнека, мин-1; р -плотность зерна, кг/м3; у - коэффициент заполнения межвиткового пространства.
Ширина ленты составляет 2 м, толщина слоя зерна на ленте задается из условия проведения технологического процесса. Частота вращения шнека определяется необходимой производительностью. В этом случае основными расчетными конструкторскими параметрами являются шаг и диаметр шнека, который определяется по формуле:
D =
l240Qш2
, (7)
ПБПру
Учитывая, что производительность шнека должна равняться производительности ленточного транспортера (5), формулу (7) запишем в виде:
D =
240bhv ' nsnpy'
(8)
где Ь, к - ширина и высота слоя зерна на ленте, м; V - скорость движения ленты, м/с.
Расчеты показывают, что при высоте слоя зерна на ленте 0,015-0,02 м; ширине слоя зерна на ленте конвейера 2 м; скорости движения ленты 0,01-0,015 м/с; частоте вращения разравнивающего шнека 95-105 мин-1 диаметр разравнивающего шнека составит 0,1-0,125 м; шаг - 0,11-0,12 м.
Выводы. Представленная технологическая линия проращивания, приготовления и скармливания пророщенного зерна свиньям в условиях промышленного ведения свиноводства позволит: устранить сезонность процесса проращивания зерна; снизить затраты на сушку на 80-85%; смешивать пророщен-ное зерно с комбикормом до однородности смеси 92-94%.
Литература:
1. Пономарев А.Ф. Теория и практика промышленного кормопроизводства и свиноводства. Белгород, 2003.
2. Рациональные способы заготовки и использования кормов / М.Н. Понедельченко и др. Белгород, 2007.
3. Пат. RU 2493697. Технологическая линия для подготовки к скармливанию пророщенного зерна / Була-вин С.А. и др. Заяв. 23.01.12; Опубл. 27.09.13
4. Пат. RU 2444881. Конвейер для проращивания зерна / С.А. Булавин и др. Заяв.07.10.10; Опубл. 20.03.11
5. Конвейер для проращивания зерна // Вютшк ХНТУСГ ш. П.Василенка. 2012. №120. С. 286-289.
6. Моргачев В.Л. Подъемно-транспортные машины. М., 1964. 176 с.
Literatura:
1. Ponomarev A.F. Teoriya i praktika promyshlennogo kormoproizvodstva i svinovodstva. Belgorod, 2003.
2. Racional'nye sposoby zagotovki i ispol'zovaniya kor-mov / M.N. Ponedel'chenko i dr. Belgorod, 2007.
3. Pat. RU 2493697. Tekhnologicheskaya liniya dlya pod-gotovki k skarmlivaniyu proroshchennogo zerna / Bula-vin S.A. i dr. Zayav. 23.01.12; Opubl. 27.09.13
4. Pat. RU 2444881. Konvejer dlya prorashchivaniya zerna / S.A. Bulavin i dr. Zayav.07.10.10; Opubl. 20.03.11
5. Konvejer dlya prorashchivaniya zerna // Vistnik HNTUSG im. P.Vasilenka. 2012. №120. S. 286-289.
6. Morgachev V.L. Pod"emno-transportnye mashiny. M., 1964. 176 s.
TO CALCULATION OF THE LEVELING DEVICE'S DESIGN AND OPERATING PARAMETERS
S.A. Bulavin, doctor of technical sciences, professor S.V.Vendin, doctor of technical sciences, professor Y.V. Saenko, candidate of technical sciences, associate professor FGBOU VO Belgorod state agricultural university
Abstract. At the animals growing industrial technology, in particular pigs, motion loss method is applied. During the whole fattening period the animals are given only concentrated food, which do not always contain all the necessary vitamins, macro - and microelements. As practice shows, one of simple, available and inexpensive ways of the animals diets vitamin's a value increasing can be grain of barley's germinating and cooking. Fresh germinating barley has over 55% moisture content, so it must be give as feed almost immediately after germination. The germinating grain's drying we offer to produce with boiler installation's exhausted gases, operating on natural gas. The paper has proposed a mechanization problem of the germinating grain to animals feed introduction's solution. The technology and equipment for grain's germinating, prepearing and distributing for animals are developed. For continuous grain germinating the conveyor's construction is proposed. For effective germination it is necessary to distribute uniformly the grain along the conveyor belt's length and width of the. The leveling device's constructive and regime parameters' calculation is given. The relationships between the productivity of supplying screw, leveling screw and belt transporter is identified. The estimating parameters and modes of process's received dependences will allow to calculate and make conveyor for grain germination for vitamin animal feed. This will increase the germinated grain's volume by this process seasonality eliminating. Keywords: germinated grain, leveling device, technological line, optimum parameters.
