CC BY
17
УДК 631.363
ОБОРУДОВАНИЕ В БЛОЧНО-МОДУЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБОГАЩЕННЫХ КОМБИКОРМОВ
С.Г. Карташов, кандидат технических наук, зав. лабораторией Е.И. Резник, доктор технических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Е-mail: viesh@dol.ru
Аннотация. Предложено инновационное оборудование, которое выполнено в виде модулей, работа каждого из которых взаимоувязана с обеспечением непрерывного цикла работы всей линии. Рациональная компоновка оборудования, в основе которой лежит предложенный блочно-модульный метод, позволяет создать наиболее оптимальную технологию и компоновку оборудования, что в итоге его эксплуатации в технологии обеспечивает снижение энергоёмкости выполняемого процесса. Изготовленное в блочно-мо-дульном исполнении оборудование позволяет осуществить оптимальную его компоновку из вновь созданных, менее энергоёмких технических средств, и снизить более чем в два раза трудоёмкость сборки. Предложено использовать новые инновационные эффективные методы и способы трёхстадийного измельчения грубого растительного сырья и его транспортирования, а также измельчения пищевых отходов и дальнейшее двухстадийное смешивание. Применяемые ранее способы приводили к большой трудоёмкости. Современные требования к заводскому изготовлению оборудования в виде собранных модулей позволяют уже на этапе их заводской сборки снизить наполовину трудозатраты, при этом необходимо было провести исследования по уточнению основных параметров и режимов работы измельчителей компонентов, транспортирующих средств и смесителей. Рекомендовано изготавливать оборудование в модульном исполнении, что позволяет сформировать рациональную его компоновку из вновь созданных, менее энергоёмких технических средств, для использования их в технологии получения обогащённых комбикормов. По результатам исследований определены основные параметры и режимы работы оборудования в линии, а для комплектации систем управления инновационной технологией и оборудованием рекомендовано использовать компьютерные системы управления, созданные на базе мехатронных систем. Ключевые слова: компоновка, оборудование, обогащенные комбикорма, модуль, блок, блочно-модульный метод, технические средства.
Введение. Известны технологические линии, в которых не предусмотрено одновременное двухступенчатое смешивание компонентов, которое следует проводить при высоких требованиях к качеству получения обогащенных комбикормов. Установленные режимы работы транспортирующего средства постоянны, а это снижает эффективность их применения при изменении физико-механических свойств компонентов. Отсутствие равномерной дозированной загрузки смесителя отрицательно сказывается на стабилизации и надежности выполнения всего технологического процесса [1,2].
Поставлена задача - повышение качества, пропускной способности и надежности технологического процесса приготовления обогащенных комбикормов за счет обеспечения одновременного двухступенчатого смешива-
ния компонентов. Разработка и создание оборудования в блочно-модульном исполнении для приготовления обогащенных комбикормов является одним из направлений развития инновационной техники для фермерских хозяйств [3]. В статье рассмотрено новое модульное оборудование в установке, которое скомпоновано в блок. Проведено моделирование модулей для создания конструкций многофункциональных блоков. При использовании подобных блоков, в основе которых находятся различные модули дозирования и смешивания [4] с регулируемыми рабочими органами, появляется возможность создания многофункционального оборудования для приготовления обогащенных комбикормов в хозяйствах. Разработанный и изготовленный экспериментальный образец установки [5] был испытан.
Цель работы - повышение эффективности и снижение энергоемкости и металлоемкости оборудования для приготовления обогащенных комбикормов, выполненного в блочно-модульном исполнении. Для достижения поставленной цели и технического результата в предлагаемой установке для получения обогащенных комбикормов (рис. 1) над основным смесителем смонтирован подрамник с вибратором, на котором закреплены загрузочный бункер, в конической части которого установлен шибер для равномерной выгрузки измельченного зерна, и промежуточные емкости для премиксов и добавок, под которыми установлен горизонтальный спирально-винтовой транспортер с регулированием шага винта пружины за счет горизонтального перемещения вправо или влево специальной гайки по резьбовому концевику вала винта, позволяющей сжимать или разжимать спираль пружины от 20 до 30 мм.
Рис. 1. Оборудование установки для приготовления обогащенных комбикормов в блочно-модульном исполнении: 1 - рама установки; 2 - спирально-лопастной смеситель; 3,4 - приемные
окна смесителя; 5 - шиберная заслонка; 6 - вал смесителя; 7 - лопатки; 8 - мотор-редуктор; 9 - подрамник; 10 - загрузочный бункер; 11, 12 - емкости для
премиксов и кормовых смесей, соответственно; 13 - вибратор; 14 - плита; 15 - промежуточная камера; 16 - шибер; 17 - спирально-винтовой транспортер
Также в указанных бункерах на их вертикальных стенках имеются специальные стекла с измерительными шкалами для контроля уровня их загрузки, а в основном смесителе на горизонтальном валу расположены по винтовой линии регулируемые лопасти, которые могут быть повернуты относительно вертикальной оси на угол 28-35°. Бункеры имеют усеченные конусы и специальные открывающиеся крышки с уплотнителями.
Установка содержит раму 1, на которой в горизонтальной плоскости установлен спирально-лопастной смеситель 2 с приемными окнами 3 и 4 сверху и шиберной заслонкой 5 снизу. Внутри смесителя 2 расположен смешивающий вал 6 со спирально установленными лопатками 7 с регулируемым углом их поворота от 28 до 35°. Привод вала 6 регулируемый, осуществляется мотор-редуктором 8 со сменными звездочками. В верхней части рамы 1 имеется подрамник 9.
На подрамнике 9 смонтирован загрузочный бункер 10 и емкости 11 и 12 различной вместимости для сыпучих кормовых смесей и премиксов. Кроме того, на нем установлен вибратор 13 на плите 14 для исключения их забиваемости. Бункер и емкости установки 11 и 12 выполнены в виде перевернутых усеченных конусов с крышками сверху. Снизу под загрузочным бункером имеется промежуточная камера 15 с горизонтальным донным шибером 16, а под промежуточными емкостями 11 и 12 имеется порционный спирально-винтовой горизонтальный транспортер 17, на валу которого имеется специальная гайка, позволяющая сжимать и разжимать спираль, то есть обеспечивается регулировка шага спирали. Промежуточная камера 15 с донным шибером 16 и транспортером 17 обеспечивают регулируемую транспортировку и предварительное смешивание продуктов перед их подачей в смеситель 2. В бункере 10 и емкостях 11, 12 имеются вертикальные отверстия, снабженные специальными измерительными шкалами.
Journal of VNПMZH №4(24)-2016
93
Вибратор 13 применен для уменьшения влияния динамического коэффициента внешнего трения комбикормов и премиксов по стенкам бункера и емкостей 10, 11, 12 на их пропускную способность. Если угол наклона стенок равен углу трения, то малейшее изменение угла наклона и коэффициента трения за счет вибрации приводит к значительному увеличению скорости подачи комбикорма и премиксов через выгрузные отверстия бункера 10 и емкостей 11 и 12, а следовательно, и к повышению их пропускной способности или скорости подачи комбикорма и премиксов (добавок).
Спирально-винтовой транспортер 17 установлен для повышения однородности смешенных премиксов и других добавок под отверстиями емкостей 11 и 12, также он сообщен с камерой смесителя 2 и обеспечивает дополнительное смешивание добавок. Корма в смесителе за счет регулируемых лопаток 7 смешиваются окончательно, обогащаются премиксами и другими добавками, а затем выгружаются через открытую нижнюю заслонку 5 в накопительные или транспортные средства.
Оборудование установки работает следующим образом. Каждый из компонентов имеющихся местных сыпучих кормов, подлежащих смешиванию, и премиксы с добавками загружают соответственно в бункер 10 и емкости 11 и 12. Местные сыпучие корма (2-4 компонента) поочередно загружают в бункер 10. Контролируется уровень загрузки по специальной шкале. С помощью включенного вибратора 13 исключают возможное забивание в бункере и емкостях кормов, тем самым оперативно обеспечивают загрузку камеры лопастного смесителя 2 и емкостей 11, 12. В емкость 11 загружают ингредиенты и контролируют уровень по шкале микродобавок, а наполнитель подают в емкость 12.
Одновременно с оперативной загрузкой емкостей 11 и 12 спирально-винтовым транспортером 17 осуществляют смешивание ингредиентов премиксов, которые выгружают и транспортируют в общую камеру смесителя 2. После загрузки общей камеры смесителя всеми имеющимися сыпучими кормами
производят окончательное смешивание, обогащение и приготовление комбикормов лопастями 7, повернутыми относительно оси на угол 28-35°. Выгрузка готовой смеси из смесителя 2 производится через нижнюю открытую шиберную заслонку 5 в накопительные или транспортные средства фермы.
Пример исполнения процесса. Исходные компоненты для приготовления комбикорма, обогащенного премиксами, загружали в бункер для сыпучих кормовых смесей, имеющихся на ферме, вместимостью 0,2 м3, емкость для наполнителя (отрубей) вместимостью 0,03 м3 и емкость для микродобавок на 0,015 м3.
Повышение надежности при наличии ингредиентов различной влажности и приготовление премиксов осуществляли путем включения вибратора для ускоренной подачи микродобавок на спирально-винтовой транспортер с наружным диаметром спирали 38 мм и шагом витков от 20 до 30 мм (п=350 мин-1), регулируемым в зависимости от физико-механических свойств смешиваемых продуктов.
Ускоренная подача премиксов и сыпучих кормовых смесей обеспечивалась за счет снижения динамического коэффициента трения кормов с ?=0,48-0,49 до 0,19-0,20 при частоте колебаний вибратора W=30 с-1. Приготовление и обогащение комбикормов осуществляли в смесительной камере вместимостью 0,4 м3, диаметром лопастей смесителя 450 мм и длиной 1300 мм. Частоту вращения лопастного смесителя осуществляли ступенями (64, 89, 120 и 216 мин-1) с помощью мотор-редуктора и сменных звездочек. При росте частоты вращения вала смесителя производительность и потребная мощность привода увеличиваются при любом положении лопаток. Оптимальное число находится в пределах 120-130 мин -1.
Наименьшее значение получено при угле поворота лопастей относительно плоскости вращения лопастей в пределах а=28-35°, поскольку в этом диапазоне наблюдается наибольшая величина Q=200-220 кг/ч и однородность смешивания V=97-99% при цикле смешивания 4-7 мин.
В результате установленных параметров получаем качественной комбикорм, обогащенный премиксами влажностью 15-16%, модулем помола 1,12-1,13 и объемной массой 0,45-0,51 т/м3.
Выводы. Применяемое оборудование в блочно-модульном исполнении позволяет повысить эффективность смешивания неоднородных по физико-механическим свойствам компонентов, обеспечить равномерную дозированную загрузку их с предварительным смешиванием, а окончательное смешивание осуществляется в основном смесителе с регулируемыми лопатками, расположенными по спирали.
Литература:
1. Кулаковский И. В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. Ч. 1. М., 1987. 285 с.
2. Сыроватка В.И. Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах. М., 2010.
3. Резник Е.И., Карташов C.F. Разработка структурных технологических систем в блочно-модульном исполнении для приготовления высокобелковых кор-мосмесей // Инновации в с. х. 2015. №3. С. 185-189.
4. Заявка 2015124752/20 РФ. Двухвальный горизонтальный смеситель с регулируемыми лопатками / Карташов С.Г. и др. Заяв. 23.06.15
5. Пат. 120338 РФ. Установка для получения обогащенных комбикормов // БИ. 2012. №26.
Literatura:
1. Kulakovskij I. V., Kirpichnikov F.S., Reznik E.I. Mashi-ny i oborudovanie dlya prigotovleniya kormov. CH. 1. M., 1987. 285 s.
2. Syrovatka V.I. Mashinnye tekhnologii prigotovleniya kombikormov v hozyajstvah. M., 2010.
3. Reznik E.I., Kartashov C.G. Razrabotka strukturnyh tekhnologicheskih sistem v blochno-modul'nom ispolne-nii dlya prigotovleniya vysokobelkovyh kormosmesej // Innovacii v s. h. 2015. №3. S. 185-189.
4. Zayavka 2015124752/20 RF. Dvuhval'nyj gorizon-tal'nyj smesitel' s reguliruemymi lopatkami / Kartashov
5.G. i dr. Zayav. 23.06.15
5. Pat. 120338 RF. Ustanovka dlya polucheniya oboga-shchennyh kombikormov // BI. 2012. №26.
THE EQUIPMENT IN BLOCK - AND - MODUL DESIGN FOR ENRICHED ANIMAL COMBINED FEED
PREPARATION
S.G. Kartashov, candidate of technical sciences, laboratory chief
E.I. Reznik, doctor of technical sciences
All-Russian research institute of agriculture electrification
Abstract. The innovative equipment, which is made in the form of modules, each of that is interrelated with the entire line continuous cycle providing is proposed. The equipment's rational arrangement, which is based on the proposed modular method allows to create the most optimum technology and linkage of equipment, what in the result of its technological using provides the running process intensity's reducing. The equipment made in block-and-mo-dule performance allows to carry out its optimal linkage from the newly created, less energy capacity technical means, and assembly complexity more than in twice to reduce. It is proposed to use the new innovative effective methods and means of coarse plant material three-stages grinding and its transportation and so food waste grinding and its further two-stages mixing. Previously used methods had led to great complexity. The modern requirements for equipment factory productivity in the form of assembled modules allow even on its plant assembly stage to reduce in half the labor costs, by the way it was necessary to undertake studies to refine the basic parameters and regimes of components' grinding, transporting means and mixers. It is recommended to make equipment in module type that allows to form its rational linkage of the newly created, less energy capacity technical means for its using at enriched combined feed technology. On the results of the study there were identified the equipment activity's main parameters and regimes in the line working, and for picking control systems with innovative technology and equipment it was recommended to use the computer control systems, created on the of mechatronic systems' base. Keywords: linkage, equipment, enriched combined feed, module, block, block-and-module method, technical means.
Journal of VNIIMZH №4(24)-2016
95
