CC BY
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Сельское хозяйство
УДК 631.363
DISTRIBUTEUR DE FOURRAGES MOBILE
S.M. Veditchev1, V.T. Tchedrine1, A.V. Boyarchinov2
Chaire de la mecanisation de l’agriculture (1);
Chaire des procedes et des appareils de la technologie chimique (2), UTET
L’article est presente par le membre de la redaction le professeur V.I.Konovalov
Mots-cles et phrases: tremie-malaxeur, dose, doseur de fourrage volumetrique, moment de rotation, distributeur de fourrages, came, puissance, volume, cellule.
Resume: On presente le schema, la description et le calcul du distributeur de fourrages mobile.
Dans l’Universite technique d’Etat de Tambov on a elabore le distributeur de fourrages pour les porcs avec les doseurs de fourrage volumetriques et avec le chariot mobile a roues pneumatiques.
Le distributeur de fourrages (Fig. 1) contient la tremie-malaxeur l, les doseurs volumetriques 2, installes en bas a deux cotes de la tremie, le chariot mobile 3 a roues pneumatiques.
Son train de roulement lui permet de tourner sur place dans les conditions de l’espace etroite du local de la production [1]. Le mouvement oriente du distributeur le long de la ligne d’affourragement peut etre corriger a l’aide du volant. Hors du local la remorque s’accomlit par l’attelage.
Fig. 1 Distributeur de fourrages
Le doseur de fourrage volumetrique (Fig. 2) contient le boitier cylindrique 13 qui a les ouvertures du chargement et du dechargement [2]. L’arbre horizontal porte le tambour aux cellules qui se composent par des pales rigides 16, des pales articulees 15, et des parois d’abouts du tambour 1. Les pales articulees sont installees rigidement sur les axes 12 dont les joints a charnieres sont faites sur la peripherie des parois d’abouts. Les axes 12 sont joints aux secteurs d’encliquetages 5 dont les bouts libres ont les galets 2. Les cliquets 17 ayant les galets 11 sont mis aux axes 4 qui s’installent sur les parois d’abouts du tambour. Les ressorts 18 retiennent les cliquets dans la position de fonctionnement. Les gabarits 3, 6 et 10 sont accouples aux parois d’abouts du boitier du doseur. Le selecteur de dose change le volume des cellules et presse prealablement le fourrage. Cet appareil se compose des cames 8 qui sont mis rigidement sur les axes 7. Les cames 8 accomplissent le mouvement de va et vient. Les axes 7 sont assembles au moyen du cadre 14 en dehors du boitier. Un mecanisme de changement des doses agit sur le cadre 14.
b)
Fig. 2 Doseur de fourrage volumetrique:
a) coupe A-A; b) coupe B-B
La distribution du fourrage se realise de fa?on suivante. Les interrupteurs terminaux connectent les commandes des doseurs quand le distributeur arrive aux mangeoires 4 (Fig. 1). La rotation du tambour dans le sens invers des aiguilles d’une montre induit le mouvement alternatif et rotatif des pales articulees 15 et des axes 12. Quand les cellules s’approchent de l’ouverture de chargement, les galets 2 se roulent sur les gabarits 10 et tournent les cliquets 17 par rapport aux auxes 4 dans le sens des aiguilles d’une montre. Les secteurs d’encliquetages 5 se degagent des cliquets 17. Les galets 2 avec les secteurs d’encliquetages 5 s’engagent sous les gabarits 6, dont l’action les dirige vers l’axe de rotation du tambour. En meme temps les bouts libres des pales articulees 15 se deplacent aussi vers cet axe. De ce fait le volume maximum de la cellule se forme.
Les cellules se remplissent du fourrage pendant le mouvement des pales 15 vers l’axe de rotation du tambour. L’entree suivante de la cellule dans la zone de l’ouverture de chargement force les galets 2 a se rouler sur la surface travaillante des cames 8, qui se meuvent avec les axes 7 pendant le braquage du carde 14 pour l’angle defini. De ce fait la pale articullee 15 se deplacera vers l’ouverture de chargement, en formant le volume defini de la cellule. Cete phase mene au preformage du fourrage. Sous l’effet des ressorts 18 les cliquets 17 bloquent les leviers avec les secteurs d’encliquetages 5, en prevenant le mouvement de retour des pales vers l’axe du tambour et en permettant leur mouvement vers
l’ouverture du chargement. Grace a cette action reciproque le chargement du fourrage dans les cellules cesse quand les galets sortent de la surface travaillante des cames 8. La decharge du fourrage s’effectue par les pales 15 apres l’approche des cellules de l’ouverture du dechargement a cause du roulement des galets 11 sur le gabarit 10.
Le volume de la tremie du distributeur de fourrages Vb , m3, est choisi de la maniere
que sa capacite soit suffisante pour le service d’une ou de quelques lignes d’affouragement dans un local [3].
ni
ni X miq
Vb =-^=--------------------------------------------------, (1)
P9
ou ni - nombre des lignes d’affouragements dans un local; mt - quantite des animaux dans
i-ieme ligne d’affourragement, tetes; qt - norme de la distribution pour un animal, kg/tete; p
- masse specifique du fourrage, kg/m3; 9 - coefficient du remplissage de la tremie par le fourrage (9 = 0,85...0,9).
La vitesse du regime du distributeur, Vp , m/s, est definie compte tenu du temps de la
distribution qui ne doit pas depasser les exigences zootechniques
2 Lfk
Vp =—fL, (2)
Tp
ou Lfk - longueur du front d’affourragement, m; Tp - temps de la distribution, s, (Tp = 1200 s).
La longueur du doseur L, m, est choisie compte tenu de la necessite du remplissage de la mangeoire individuelle sans pertes du fourrages.
2 nnV„
L = Lk-----------p-, (3)
az
ou Lk - longueur de la mangeoire, m; n - nombre des cellules distribuees simultanement; ro
- vitesse angulaire de la rotation de l’arbre du doseur, s-1 (ro ~ 0,3 s-1); z - nombre des cellules.
Le rayon du tambour du doseur est defini a partir de la productivite donnee ou de la grandeur maximum de la dose dans une cellule.
R =1 gmax , (4)
4 0,35Zp9z
ou qmax - grandeur maximum de la dose dans une cellule, kg; 9z - coefficient de remplissage de la cellule par le fourrage (9 = 0,85...0,95).
Pour definir les dimensions du doseur et les limites du changements du volume des cellules en fonction de l’angle de la rotation de la came il est necessaire d’examiner le schema (Fig. 3). Dans le point de l’installation de la came le gabarit interieur a la forme du cercle avec le rayon r1. La came est executee a partir des plaques avec les rayons d’arrondis r2 et r3 (Fig. 4), la distance entre les centres des arrondis O1O2 = i. Le rayon de la courbure de la pale est egal au rayon de boitier du doseur R (Fig. 3). On ne tient pas compte de l’epaisseur des pales a cause de leur petite dimension. Le point de la came le plus eloigne du
centre de la rotation O a son braquage pour un certain angle sera le point de l’intersection de la ligne droite passant par les centres O et O2, et de la surface travaillante du gabarit. Le centre de la rotation du galet O3 se trouve a la distance k de l’articulation.
La surface de la section de la cellule du dosage est divisee en deux parties conventionnelles - le segment AmB et le segment ABC. Leurs surfaces sont designees par S1 et S2.
Le volume complet de la cellule du dosage
К = L ( Si + S 2),
(5)
ou L - longueur travaillante de la cellule du dosage, m.
On examine le schema (Fig.3) au moment lorsque la came occupe la position extreme inferieure avec les angles initiaux a0 et (V
Pendant le changement du volume la surface S1 reste constante et comme le triangle AOB est equilateral (AB=OB=OA selon la construction du doseur) ZAOB=n/3. Il suit de
la que
_ R2 (n . .. .
Si =—I — sin— I.
La surface
2 I 3
S2 = T (t-£-P«
(6)
(7)
L’angle s est trouve du triangle AADO3. Puisque ADlDO3 alors s = arcsin —, et
k
R2 + k2-(O3O )2
P0 = arccos------------------- est trouve a partir du triangle AAO3O d’apres le theoreme
2 Rk
des cosinus O3O=r4+r1. Alors
P0 = arccos
a0 = arccos
R2 + k2 -(r4 + r1 )2 2Rk ’
(ri -r2)2 +12-(ri -r3) 2 Rk
(8)
Substituons dans l’equation (7) les valeurs trouvees de s et de p0
So =
R
(
П . r4 R +k -(r4 + r1)
— arcsin----------arccos--------------------------
3 k 2 Rk
v у
(9)
Substituons dans (5) les valeurs de (6) et de (9) et obtiendrons le volume maximum de la cellule
Vm
LR
n . лЛ — sin— I +
3 6 у
П . r4 R +k -(r4 + r1)
— arcsin----------arccos-------------------------
3 k 2 Rk
v у
(10)
Pendant le braquage de la came par rapport au point O1 (Fig. 3, traits interrompus) pour un certain angle a la droite O1O2 occupera la position OjO2 et le centre du galet - O3 .
La ligne de la pale se deplacera vers la corde AB et occupera la position AC'. Il en resulte que l’angle p0 grossira et sera egal a P, la surface du secteur S2 changera aussi.
Ayant examine les fonctions trigonometriques, on peut exprime l’angle P par
P = arccos
R + k — (r3 + r4 + (/1 — r2) +1 — 2 (/1 — r2 )l cos a
(2 Rk)
(11)
Au moment lorsque la came occupe la position extreme superieure, le volume de la cellule sera minimal.
Ayant substitue dans (5) les valeurs reduites des grandeurs composantes on obtient
V = LR 1,227 - arcsin — -2 k
arccos
(R2 + k2 — (r3 + r4 )2 +\j(r1 — r2 )2 +12 — 2 (r1 — r2 )l cos a j (2 Rk )2
(12)
L’equation (12) est juste quand a > a0, parce que quand a < a0 l’emprise des cames sur les galets se rompt et ils roulent sur le gabarit interieur ayant la courbure constante de la surface, c’est - a - dire l’angle P ne change pas.
Pour que les pales articulees ne soient pas pliees par les pales rigides aux cours du chargement du fourrage on doit executer la condition p0 + s > n/6.
L’equation (12) montre que les rayons du boitier R et du gabarit interieur rb la longueur de la came l, la distance entre les centers de l’articulation et de la rotation du galet k, l’angle a servent de parameters principaux des cellules de dosages. Le volume maximum depend des rayons R et rx, l’etendue du reglage du volume se propage de l a k. On peut regler le dosage lors l’affourragement differentiel des annimaux par le changement de l’angle a.
Les rayons d’arrondis de la came r2 et r3 (Fig.4) sont choisis par des considerations constructives avec le controle selon la condition statique de l’entretien du profil de la came ou bien selon la condition de sa longevite [4]. La distance entre les centres d’arrondis OXO2 = L est choisie a partir des conditions suivantes:
- selon l’angle de pression admissible dans le couple de la rotation (galet - came);
- selon la posibilite de la formation de la dose minimale.
L’equation analitique liant l’angle de pression et les parametres principaux du poussoire oscillant a galet et de la came prend la forme [3]
k (1+ P')
tgy= . p— ctgp, 03)
R sin p
ou y - angle de la pression (l’angle entre la pression normale N et sa composante utile Q dirigee suivant la vitesse du mouvement de la pale, c’est - a - dire la composante de la force N qui est utilisee pour l’accomplissement du travail utile au mouvement de la pale) (Fig. 5); k -distance du point Ai a O3, c’est - a - dire k = AiO3; pf - acceleration angulaire du mouvement de la pale; R - rayon du tambour du doseur (R = AiO) ; p -quantite variable de l’angle d’inclinaison de la pale par rapport a la ligne centrale (p = = ZO3AiO).
L’equation (12) montre que l’angle y s’accroit avec l’accroissement de l’angle p (quand k = const et R = const). Il en suit que l’angle y atteindra sa valeur maximale dans la position de la cellule montree sur le diagramme (Fig. 3) ou la deviation des la came est egale a l’angle maximale amax. Lors de la synthese cinematique des mecanisme a cames selon l’angle de pression admissible qui depend de la matiere de la came et du galet on doit respecter l’inegalite Y^Ymax. Le diagramme (Fig.5) montre que
^4O3O2 = — -y .
A partir du theoreme des cosinus du AAiO3O2 on trouve
AiO2 = Vk +(r3 + r4 )2 -2k(r3 + r4 )sin Y . (14)
Pour la definition OO2 examinons la nouvelle position de la cellule ou son volume devient maximal ; avec cela l’angle amax reste le meme (Fig. 6)
Le diagramme montre
oo2 = °°3' - o2 o3
Le segment OO3 est trouve du ЛЛi OO3
003 = ^k2+"R2^"2kR"cosemax,
que
Yu que |3max =-----------s, et = /3 + /4, Л/,
alors
OO2 = л |k + R - 2 Rk cos I — -e]-(r + Г4 ).
(15)
( Jk** \ V o\
V
Fig. 6 Diagramme de calcul de ОО2
(16)
OO3 est trouve du Л4ОО3 (Fig. 6)
0°3 = y[k2+R2-2RkCosZоt~Ai0,
ou Z03'40 = Z03' 4°2 +zo240.
t f A partir de ЛО3 4 О2 on obtient ZO3 4О2 selon le theoreme des sinus
4°2 0203
De la
sin Z4i O3 °2 sin ZO3 4i °2
. (r3 + r4 ) cos Y ZO3 4 О2 = arcsin-
4°2
L’angle Z024i0 est obtenu du Л02ЛР (Fig. 5)
Z°2 4^ = arccos
4°22 + R2 - 0022
2 R • 4°2
Alors
ZO3 4° = arcsin
(r3 + r4 ) cos y 4°22 + R2 - 0022
40
• + arccos-
-iw 2
2 R^ 4°2
4i02 est obtenu de l’equation (13), ОО2 est obtenu de la formule (15).
D’autre part de ЛОО2О3
0°3 = ^(( + Г4 )2 + 0°2 - 2 (3 + Г4 ) • 0°2 • cos ZO3°2О .
Le diagramme (Fig.4) montre que
ZO3O2O = ZNO2O1 + ZO1O2O.
De Л№201 on trouve ZN0201
^ ^ °2 N r3 - r2
ZN02 0i = arccos----------= arccos---------,
2 1 °2 °1 I
et Z01020 est trouve de Л01020
Z°1°2 О = arccos
l2 + OO22 -(>1 -r2 )2
21 • 002
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
ou ri=OOi+r2 - la distance de l’axe de la rotation du tambour du point O jusqu’ a l’axe de la fixation de la came, le point Ox \ O1O2=l.
Du triangle A4 OO3 (Fig.3) on trouve OO2
OO2 = R2 + k2 + 2Rk cos Pmax — (r3 + r4 ),
ou Pmax est l’angle minimum de la deviation de la pale de la ligne A,O. On sait que Pmax — n/3—S.
En mettant la derniere formule dans l’equation (20) on obtient
r3 — r2 l2 + OO2 — ( — r2 )2
ZO3O2 O = arccos-------------+ arccos----------------------— . (23)
3 2 l 2l • OO2
En posant la formule (15) egale (18) on trouve
(3 + r4 )2 + OO22 + 2 kR cos ZO2 A,O — k2 — R2 cos ZO3 O2 O = ------------- —
2 (3 + r4 )• OO2 Designons la partie droite de la derniere equation par B, alors
ZO3O2 O = arccos B .
En prenant en consideration (22)
r3 — r2 + l2 + OO22 —(r1 — r2 )2 B
arccos----------+ arccos----------------------— = arccos B .
l 2l • OO2
Apres la transformation et la resolution de cette equation on obtient
N In2 ^
+ \ M
i 2 ' 4
(24)
ou N = 2n + B2d2+d2-2Bmd; M = 2Bmdn-n2-md2\ n = OO2-(r1-r2)2; m = r3-r2; d = 2OO2.
Pour le choix de l’entrainement du doseur il est necessaire de savoir le moment sommaire qui apparait sur l’arbre du doseur pendant son travail.
Pendant l’affouragement sur l’arbre du rotor un moment apparait
M = £Mtp +MBp , (25)
ou MBp - moment sommaire des forces du frottements sur la surface de la separation
fourrage-boitier du doseur, fourrage dans la cellule-fourrage dans l’ouverture de la tremie; M Bp - moment de la rotation.
Bp
Le moment sommaire des forces du frottements est egal a
ZMtp = klflPSR?’L + /2PgR2L {[H0 + R sin(M-i — 02 )^ +
r !■> (26)
+R [cos — cos ( —02 )^j,
ou k1 - coefficient de la proportionnalite (k1 = 1,1...1,26); f1, f2 - coefficients des frottements du fourrage conformement au boitier du doseur et a l’interieur de la masse du fourrage; p -densite du fourrage; L - longeur du tambour du doseur; H0 - hauteur de la couche du fourrage dans la tremie par rapport au bord superieur de l’ouverture du chargement du doseur; Mi - angle qui definit la position du bord inferieur de l’ouverture de chargement par
rapport a l’axe de rotation de l’arbre du doseur; 02 - angle au centre qui definit la largeur de l’ouverture de chargement du doseur.
On peut negliger le moment de la rotation de la pesanteur du fourrage dans les cellules du doseur a cause de sa petite valeur.
Mвp = Is p , (27)
ou I - moment de l’inertie; sp - acceleration angulaire pendant la mise en vitesse du doseur.
On calcule la puissance de l’entrainement du doseur selon la formule
NA = k2 ^M + Nxx , (28)
ou k2 - coefficient qui fait le compte de l’energie pour la contraction et l’ejection du fourrage hors de la cellule; roK - vitesse angulaire de la rotation afficheee; N^ - puissance dont il a besoin pour surmonter les forces du frottements entre les elements constitutifs du doseur.
Litterature
1. Tchedrine V.T., Veditchev S.M. Distributeur de fourrages pour les porcs // Mecanisation et electrification de l’agriculture. 1993. 3. P. 6 - 7. (en russe)
2. Brevet d’invention 1443865 URSS, classe A 01 K 5/02, Doseur de fourrage / Tchedrine V.T., Ouvarov S.T. (en russe).
3. Veditchev S.M., Tchedrine V.T. Doseur de fourrage // Bulletin de l’UTET. 1997. V.3. № 4. P. 489 - 493 (en russe).
4. Youdin V.A., Petrokas L.V. Theorie des mecanismes et des machines. M. : Ecole Superieure, 1977. 527 p. (en russe).
5. Tchedrine V.T. Perfectionnement du procede et argumentation des parametres du
distributeur de fourrages pour le cheptel de reproduction des porcs. Expose de la these du
candidat a la licence. Saratov, 1986 (en russe).
Мобильный кормораздатчик
С. М. Ведищев1, В. Т. Щедрин1, А. В. Бояршинов2
Кафедры: "Механизация сельского хозяйства" (1);
«Процессы и аппараты химической технологии» (2), ТГТУ
Ключевые слова и фразы: барабан; барабанный дозатор; вращающий момент; доза; кормораздатчик; кулачек; мощность; объем; ячейка.
Аннотация: Приводится схема, описание и расчет бункерного кормораздатчика.
Mobile Bunk Feeder
Abstract: The scheme and description of bunk feeder and its calculation is given in the paper.
Mobile Futterausgabeanlage
Zusammenfassung: Es werden im Artikel das Schema, die Beschreibung der Bunkerfutterausgabeanlage und ihre ^^iilation angefuhrt.
