CC BY
15
УДК 631.363
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ТЕХНОЛОГИЙ В ПРИГОТОВЛЕНИИ КОРМОЛЕКАРСТВЕННЫХ СМЕСЕЙ
С.Г. Карташов, кандидат технических наук ФБГНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: [email protected]
Аннотация. Анализ современного отечественного и зарубежного опыта в создании роботизированных технологий для приготовления комбикормов и кормолекарственных смесей показал, что при производстве лечебных препаратов необходимо строго соблюдать нормы безопасности для здоровья человека. При этом предложено использовать «цифровое производство», то есть производство таких веществ необходимо возложить на роботов, но с учетом их дорогой стоимости предполагается часть выполняемых операций возложить на манипуляторы, которые значительно дешевле роботов. По результатам ранее проведенных исследований в существующих технологиях применяются трехстадийное измельчение и смешивание лечебных препаратов с сыпучими компонентами наполнителя. Нами предложена инновационная технология для приготовления кормолекарственных смесей животным. Эта смесь выдается животным для одновременного группового вольного скармливания при их лечении или профилактики. По результатам проведенных исследований предложено гибкое производство с использованием «Цифрового производства» для осуществления всей технологии, в которой для приготовления кормолекарственных смесей используются новые роботизированные технические средства для осуществления одновременного одностадийного дробления, дозирования, смешивания наполнителя с лечебными компонентами, также при этом применяются робот-разгрузитель, передвижной дозатор, робот-депанер, манипулятор и инновационная технология.
Ключевые слова: одновременное одностадийное дозирование и смешивание, спиральный транспортер, всасывающий патрубок, раструб, робот-разгрузитель, передвижной дозатор, робот-депанер.
Введение. По результатам анализа современного отечественного и зарубежного опыта в получении кормолекарственных смесей выявлены наиболее значимые технологии и оборудование для этих целей [1-5]. Предложено при разработке такого процесса использовать «цифровое производство», то есть использование технологий цифрового моделирования и проектирование как самих продуктов и изделий, так и производственных процессов на всем протяжении жизне-ного цикла. Цифровое моделирование включает в себя оборудование, производственный процесс и персонал предприятия. Цифрови-зация - это то, что требуется, чтобы сделать производство более гибким, приспособленным к реалиям современного дня и конкурентоспособным в нарождающемся «цифровом мире». Это средство получения желаемого исхода, а именно, гибкого производства, приносящего клиентам отличный результат, а владельцам - более высокую при-
быль. Инновационная технология основана на новом способе и устройстве одностадийного дозирования и смешивания компонентов при приготовлении кормолекарственных смесей животным для их лечения и профилактики [6], которая спроектирована в модульном исполнении; используются роботы-манипуляторы, что позволяет сформировать рациональную ее компоновку из вновь созданных, менее энергоемких технических средств и снизить производительность труда.
Цель работы. Разработать способ одновременного одностадийного приготовления кормолекарственных смесей и создать модернизированное модульное оборудование для роботизированной технологии.
Результаты работы. Анализ значимых технологий показал, что ранее в ВИГИС, ВИЭСХ разработан трехстадийный способ приготовления кормолекарственных смесей [3-4] и в КТИСМ г. Запорожье изготовлено серийное оборудование, которое смонтиро-
вано на мобильной установке «УКС-1» и внедрено на ветеринарных станциях всех бывших республик СССР. В 2013 году во ВНИИКП (г. Воронеж) также разработана и внедрена мобильная установка с новым оборудованием. Недостатком указанного способа является трехстадийная периодичность измельчения, смешивания, ручная загрузка и выгрузка на каждом этапе получения смесей, что ведет к большим трудозатратам, повышенной энергоемкости и металлоемкости. Кроме того, не применяются новые устройства для ввода лечебных препаратов, которые используются в приготовленных растворах, только в жидком виде. Последние занимают сейчас одно из важных мест и находят применение как у нас, так и за рубежом.
Сформулирована задача - автоматизация загрузки, повышение однородности измельчения и смешивания, точности дозирования, снижение эксплуатационных затрат на весь процесс, энергоемкости, металлоемкости и осуществления за одну стадию загрузки лечебных препаратов, наполнителя, дозирования, измельчения и смешивания их для приготовления кормолекарственных смесей различным видам животных, требующих лечения или профилактики.
Область применения. В результате проведенных НИР и ОКР предложено применение модернизированного оборудования нового поколения в энергосберегающей инновационной технологической линии (рисунок), разработанного с использованием метода ци-фрового производства, которое позволяет уже на стадии проектирования применять 3d-принтеры, а наличие робота-разгрузителя, робота-депанера и манипулятора в новой технологии обеспечивает энергосберегающее производство без присутствия человека. При этом приготовление кормолекарственных смесей животным осуществляется с использованием одновременного одностадийного способа [5]. В смесителе использован импульсный ввод препаратов в жидком виде.
Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований разработанная технологическая схема приготовления кор-молекарственных смесей с антигельминти-ками имеет загрузочный спиральный транспортер 1 (рис.) в гибком кожухе, а на нижнем торце последнего закреплен корпус раструба 2 с всасывающим окном 3, которое перекрывается регулируемым шибером с зубчатой рейкой, имеющей электрический исполнительный механизм ее привода.
Рисунок. Инновационная технология
приготовления кормолекарственных смесей
В корпусе раструба 2 также установлены катушка и горизонтальный вал с закрепленными на нем под углом лучами, которые выполнены в виде радиальных пластин, к ним крепятся две трубчатые спирали, выполненные с правой и левой навивкой. Причем горизонтальный вал раструба имеет регулируемый электропривод. Кроме того, в технологической схеме предусмотрена рама, на верху которой на монорельсе установлен передвижной робот-разгрузитель 4 в виде цилиндрического бункера 5, установленного на тензодатчиках с пылеуловителем 6, также имеется расходный бункер 7 с укороченным винтовым питателем 8 и накопительный 9 бункер с удлиненным винтовым питателем 10. Питатели 8 и 10 имеют электронную систему управления процессом дозирования наполнителя и смонтированы внутри рамы на нижних конусах бункеров 7 и 9. Над бункерами закреплены стеллажи для хранения контейнеров 11 заводской упаковки с лечебными препаратами. В технологической схеме
Лоигпа! оГ УШТ^Н №4(32)-2018
39
также имеется робот-депанер 12, который имеет верхнюю 13 и нижнюю 14 горизонтальные телескопические стрелы, на торцах которых соответственно установлен малый 15 и большой 16 захваты. Малый захват 15 верхней стрелы 13 выполнен в виде двух узких полуколец, для захвата контейнера 11 и имеет регулируемый механизм 17, выполненный в виде поворотного стержня с кулачком и сервомотором, для открытия и закрытия в горизонтальной плоскости крышки контейнера 11. Верхняя стрела 13 предназначена для перемещения в горизонтальной плоскости малого захвата 15 к стеллажу хранения контейнеров 11, распознавания по штрих коду запрограммированного контейнера заводской упаковки с лечебным препаратом для лечения заболевших животных, схватывания захватом 15 контейнера 11 и перемещение его к месту высыпания, открытие регулируемым механизмом 17 в горизонтальной плоскости крышки контейнера 11, переворачивание захвата 15 с контейнером 11 в вертикальной плоскости на 180° для высыпания лечебного препарата в открытый корпус 18 измельчителя. Большой захват 16 нижней стрелы 14 выполнен в виде двух широких полуколец для закрепления в них корпуса 18 измельчителя и также имеет аналогичный регулируемый механизм 17 для открытия и закрытия крышки 19 корпуса 18 измельчителя. Нижняя стрела 14 предназначена для подвода большого захвата 16 с корпусом 18 измельчителя к горловине укороченного винтового питателя 8, который дозирует заданную дозу 30% наполнителя в корпус 18 измельчителя с открытой крышкой 19. В технологической схеме имеется удлиненный винтовой питатель 10 для подачи дозы наполнителя 70% из накопительного бункера 9 в горловину 20 основного смесителя 21. Смеситель 21 имеет регулируемый электродвигатель 22 и выгрузной шнек 23.
Работа оборудования в технологической схеме осуществляется следующим образом. Через прямоугольное всасывающее окно 2 корпуса 3 раструба (рисунок) наполнитель поступает в горизонтальный шнек, выполненный в виде двух трубчатых спиралей с
правой и левой навивкой, что позволяет осуществить подачу наполнителя непосредственно в зону двухсекционной катушки, которая имеет отогнутые назад по эвольвенте лопасти, что обеспечивает плавное перемещение наполнителя к горловине загрузочного спирального транспортера 1, который подает наполнитель в цилиндрический бункер 5 робота-разгрузителя 4 с пылеуловителем 6, причем бункер 5 установлен на монорельсе с тензодатчиками. Далее робот-разгрузитель 4 в своем бункере накапливает и взвешивает, по заданной программе, необходимую дозу наполнителя 30% для получения первичного премикса и сбрасывает ее в расходный бункер 7, а затем обеспечивает накопление необходимой дозы наполнителя 70% для получения кормолекарственной смеси и сбрасывает ее накопительный бункер 9 для обеспечения всего цикла лечения животных.
Работа робота-депанера 4 начинается с выдвижения горизонтальной верхней стрелы 13, которая выдвигает малый захват 15 и при этом выбирает по штрих-коду контейнер 11 с дозой лечебного препарата, заданного по программе лечения заболевших животных, захватывает этот контейнер и перемещает его к месту нахождения нижней стрелы 14. Малый захват 15 своим регулируемым механизмом 17 с сервомотором открывает крышку контейнера 11, разворачивает его по вертикали на 180°, чем обеспечивает высыпание лечебного препарата из контейнера 11 в корпус 18 измельчителя с открытой крышкой, а затем возвращает контейнер в исходное положение. Затем нижняя стрела 14 с большим захватом, в котором закреплен корпус 18 измельчителя, подводит его под горловину укороченного питателя 8. По заданной на микропроцессоре программе винтовой питатель 8 дозирует 30% заданной дозы наполнителя в корпус 18 измельчителя, у которого открыта крышка 19. Затем крышка 19 закрывается в горизонтальной плоскости с использованием своего аналогичного регулируемого механизма 17 с сервомотором. Далее в корпусе 18 измельчителя осуществляется совместное измельчение, смешивание лечебного препарата и наполнителя в течение не
более трех минут, что и обеспечивает получение рабочего премикса. Затем стрела 14 разворачивается в горизонтальной плоскости на 180° и подводит корпус 18 измельчителя к горловине 20 основного смесителя 21, ее регулируемый механизм 17 открывает в горизонтальной плоскости крышку 19 корпуса 18 измельчителя, а захват 16 переворачивает его по вертикали на 180°, при этом рабочий премикс высыпается через горловину 20 в основной смеситель 21 с регулируемым электроприводом 22. В это же время удлиненным винтовым питателем 11 в смеситель 21 дозируется окончательная доза наполнителя 70% и в течение не более четырех минут смешивается с рабочим премиксом, что обеспечивает получение кормолекарствен-ной смеси. Затем из смесителя 21 наклонным выгрузным шнеком 23 с регулируемым приводом готовая смесь высыпается в кормораздатчик 24, который далее раздает кормоле-карственную смесь для группового вольного скармливания заболевшим животным. Управление работой всего оборудования осуществляется с использованием микропроцессора.
Выводы. Анализ современных способов, технологий при создании техники следующих поколений в приготовлении кормоле-карственных смесей для профилактики и лечения животных показывает, что производственный процесс их приготовления целесообразно осуществлять с минимальным присутствием человека. Поэтому разработка и
создание высокотехнологичных роботизированных систем и устройств, специализированных роботов-манипуляторов и компьютерных систем управления ими в процесс работы являются значимыми и позволяют заменить тяжелый и опасный труд человека в производстве лечебных кормов.
Литература:
1. Славин Р.М. Инновациционные основы автоматизации производства в животноводстве. М., 1974.
2. Весоизмерительное оборудование. М., 1989. 126 с.
3. А.с. 105052. Трехстадийный способ приготовления кормолекарственных смесей / Сыроватка В.И. Опубл. 14.05.79
4. Селюнин В. Кормолекарственные смеси и их применение для групповой дегельминтизации овец: дис. к.в.н. М., 1981.
5. Пат. 2075300 РФ. Способ двухстадийного дозирования компонентов комбикормов / Клычев Е.М.
6. Пат. 2558940 РФ. Способ и устройство одностадийного дозирования и смешивания компонентов для приготовления кормолекарственных смесей / Карта-шов С.Г. и др. Опубл. 07.03.14.
Literatura:
1. Slavin R.M. Innovacicionnye osnovy avtomatizacii proizvodstva v zhivotnovodstve. M., 1974.
2. Vesoizmeritel'noe oborudovanie. M., 1989. 126 s.
3. A.s. 105052. Trekhstadijnyj sposob prigotovleniya kor-molekarstvennyh smesej / Syrovatka V.I. Opubl. 14.05.79
4. Selyunin V. Kormolekarstvennye smesi i ih primenenie dlya gruppovoj degel'mintizacii ovec: dis. k.v.n. M., 1981.
5. Pat. 2075300 RF. Sposob dvuhstadijnogo dozirovaniya komponentov kombikormov / Klychev E.M.
6. Pat. 2558940 RF. Sposob i ustrojstvo odnostadijnogo dozirovaniya i smeshivaniya komponentov dlya prigotovleniya kormolekarstvennyh smesej / Kartashov S.G. i dr. Opubl. 07.03.14.
MODERNIZATION OF TECHNICAL FACILITIES AND TECHNOLOGIES AT FEED-AND-MEDICATION
MIXTURES' COOKING S.G. Kartashov, candidate of technical sciences FGBNY FNAC VIM
Abstract. Analysis of modern domestic and foreign experience in the robotic technologies creation for combined feed and feed-and- medication mixtures' preparation had showed that at medication products producing it must strictly comply with safety standards for human health. At the same time, it is proposed to use of "digital producing", that means that such substances producing should be set to robots, but taking into account of their expensive cost, it is assumed that a part of the performed operations it will be assigned with manipulators, those are much cheaper than robots. According to previous studies results in the existing technologies are used three-stage grinding and mixing of medicinal products with loose components of the filler. We have proposed an innovative technology of preparation feed-and-medication mixtures for animals. This mixture is given to animals' simultaneous group as free fed at treatment or prevention. According to given research results, a flexible producing with "Digital producing" using for the implementation of the entire technology, when at new robotic technical means are used for feed-and-medication mixtures' simultaneous one-stage crushing, dosing, filler mixing with medical com-ponents, as well as a robot-unloader, mobile dozer, robot-depaner, manipulator and innovative technology are used. Keywords: simultaneous one-stage dozing and mixing, spiral conveyor, suction pipe, technical pipe belling, robot-unloader, mobile dispenser, robot-depaner.
Journal of VNIIMZH №4(32)-2018
41
