CC BY
6
УДК 636.084.74
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПИТАТЕЛЯ С ЭКСЦЕНТРИКОВЫМ КОРМООТДЕЛИТЕЛЕМ
SUBSTANTIATION OF PARAMETERS OF ECCENTRIC FODDER-SEPARATOR FEEDER
И. Б. Смирнов, П. В. Зайцев, С. П. Зайцев I. B. Smirnov, P. V. Zaytsev, S. P. Zaytsev
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. Предложена новая конструкция питателя с эксцентриковым кормоотделите-лем. На основе теоретических исследований рассчитаны производительность и потребная мощность питателя стебельных кормов.
Abstract. The new construction of eccentric fodder-separator feeder is offered. The efficiency and the required power of stem roughage feeder are calculated on the basis of theoretical research.
Ключевые слова: дозатор, неравномерность, эксцентрик, кормоотделитель, производительность, пульсирующая подача.
Keywords: feeder, irregularity, eccentric, fodder-separator, efficiency, pulse feeding.
Актуальность исследуемой проблемы. Состояние здоровья и продуктивность животных во многом зависят от применения эффективной своевременной доставки и качественной раздачи кормовой смеси в кормушки животным.
Материал и методика исследований. Исследования проводились с использованием основных положений теорий машин и механизмов, дифференциального и интегрального исчисления. Применялся метод активного планирования многофакторного эксперимента. Обработка данных выполнялась с использованием компьютерных программ «Microsoft Excel» и «Statistic».
Результаты исследований и их обсуждение. Наиболее эффективными направлениями технического прогресса в механизации животноводства являются совершенствование выпускаемой техники, повышение ее надежности и долговечности.
Как уже было отмечено, состояние здоровья и продуктивность животных зависят от качественной и эффективной технологии обработки кормов, своевременной доставки и дозированной подачи сбалансированной кормовой смеси. Для этого используют питатели-раздатчики кормов: КТУ-10А, РММ-Ф-5А, КТ-6, КТ-10, КТ-Ф-9, КТ-Ф-12, КТ-Ф-5 и др. Все они состоят из бункера, внутри которого находится продольный транспортер с пульсирующей подачей от храпового механизма, кормоотделителя и выгрузного транспортера.
Характерными особенностями технологического процесса данных машин, указанных дозаторов и раздатчиков являются горизонтальная подача с помощью транспортера к рабочим органам, равномерное распределение кормового материала кормоотделителем, регулируемая его выгрузка в кормушки животным.
Рассмотрим методику обоснования параметров питателя кормов.
Ведутся работы по улучшению дозаторов, позволяющих снизить неравномерность дозирования кормов и энергоемкость технологического процесса до зоотехнических требований [1].
Работы, проведенные авторами [2], [3] по совершенствованию дозаторов стебельных кормов, достигли определенных результатов. Для уменьшения неравномерности дозирования и снижения энергоемкости технологического процесса предложена конструкция дозатора стебельных кормов, представленная на рис. 1.
Загруженный в бункер 1 кормовой материал подается к кормоотделителю 3 с помощью эксцентриковых битеров 2, снабженных выдвижными пальцами 4, свободно проходящими сквозь пазы решетки 5. Благодаря расположению решетки над эксцентриковыми битерами предотвращается наматывание корма в бункере 1 при перемещении к выгрузному транспортеру 3, что повышает равномерность подачи кормового материала.
Рис. 1. Принципиальная схема питателя с эксцентриковым кормоотделителем:
1 - бункер; 2 - эксцентриковый кормоотделитель; 3 - шнековый транспортер;
4 - пальцы; 5 - решетка; 6 - привод
Повышению равномерности подачи корма способствует также крепление эксцентриковых битеров 2 к бункеру посредством амортизаторов, которые обеспечивают плавный захват кормового материала за счет перемещения битеров в вертикальной плоскости под действием массы корма.
Для определения производительности питателя стебельных кормов в зависимости от параметров и режимов работы используем рис. 2.
Для удобства расчетов воспользуемся полярной системой координат. Формулы перехода между системами координат имеют следующий вид:
Г х = b • cos^, (1)
[ y = b • cos^,
(х - r cosa)2 + (y - r sin af = R2, (2)
где r - эксцентриситет (длина кривошипа).
Рис. 2. Расчетная схема для определения производительности питателя:
1 — цилиндр; 2 — пальцы; 3 — эксцентрик; 4 — решетка
С учетом выражений (1) и (2), обозначив е = —, получим
R
Ь2 - 2Ьг соБ(а + у) + (г2 + R2) = 0. (3)
Преобразовав данное выражение, имеем
Ь2 = R2 ■ [1 + 2Е2 ав2(а + у)- Б2 + 2Есоз(а + у)^1 - Е2(а + у)]. (4)
Для определения площади фигуры S2 необходимо проинтегрировать данное выра-
жение:
о 1 *г\2 , Я 2 , ч Я2 Е2 . , ч
S2 = - I Ь dу = —-■ (у2 -у1) + —I—■ §т(^2 -¥1) ■ соБ(2а + у2 + у0 -
2 ¥1 2 2 (5)
>2
■ [д/[1 - Е2 ■ Бт(а + У2)]3 -4[1 - Е2 ■ 81п(а + ¥1)]3].
- Я_
3Е
Площадь фигуры S1 вычислим аналогично: Я2 Я2Е2
S1 = — ■ у 1 +--------- — у 1 ■ соБ(2а + у 1) -
Я2 г , ,,3
■ [д/[1 - Е2 ■ зт(а + у2)]3 -д/[1 - Е2 ■ зш(а + у^]3 ]. 3Е
Так как у2 = я, то выражение (5) занижается:
Я2 я 2 е 2
Б2 = —^~ ■ (я - у 1) —-— бш(я - у 1) ■ соБ(2а + я + у 1) -
- ■ ^[1 - Е2 ■ з1п(а + я)]3 -^[1 - Е2 ■ 81п(а + уЛ)]3 ].
3Е
Площадь фигуры £3 между смежными пальцами вычислим по формуле
Т2
Sз = ~2 (у2 -у1). (8)
С учетом выражений (6), (7) и (8) количество корма, выдаваемого дозатором с эксцентриковым механизмом, определяется по выражению
(6)
(7)
Ь 2
Q = [— (^2 - щ) + ^ - £2] • 2Ьс + Ьр(Х + 2R - 2р) • с - [от; (ЬЯ2^)] • с , (9)
где і - длина рабочей части пальца, м; k - число пальцев одной гребенки, шт.; р - радиус, определяющий среднюю линейную скорость движения корма в сечении ХЬ, м.
Из выражения (9) видно, что производительность питателя стебельных кормов прямо пропорциональна длине Ь рабочей части пальцев, угловой скорости с , радиусу цилиндра Я эксцентрикового кормоотделителя и расстоянию X между концами пальцев.
Суммарная мощность на привод эксцентрикового кормоотделителя предлагаемого питателя [2] представлена формулой
N = ^ Ах • тп-ъсц + 2,45 • Q • ^ +19,6 • МкЬ/к) • Г£0 + Ръ • Уя • Сл, (I0)
g
где Ук - окружная скорость кормоотделителя, м/с; С0 = 1,2 - коэффициент, учитывающий жесткость цепей и сопротивление вращающихся приводных звездочек; (7сц - сопротивление пальцами эксцентрикового кормоотделителя при отделении корма от бункера, Н/м2; тп - количество пальцев на одном битере; й - диаметр пальца, м; k - количество
гребенок, шт.; Ах - величина внедрения пальцев одной гребенки в кормовую массу, м; Q - производительность эксцентрикового кормоотделителя, кг/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; Мк - линейная плотность эксцентрикового кормоотделителя, кг/м;
Ь - длина эксцентрикового кормоотделителя, м; /к - общий коэффициент сопротивления цепи и подшипников; Ръ - усилие на приводном барабане, равное сумме всех сил сопротивления движению тягового органа, Н; Ул - линейная скорость ленты, м/с; Сл - коэффициент, учитывающий сопротивление жесткости ленты и сопротивление вращению приводного барабана.
Резюме. Питатель с эксцентриковым кормоотделителем позволяет уменьшить неравномерность дозирования кормов за счет устранения наматывания стеблей кормового материала на рабочие органы, сохранить формы штабеля в бункере до окончания выгрузки, снизить энергоемкость процесса дозирования за счет подачи корма к рабочим органам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коба, В. Г. Машины для раздачи кормов / В. Г. Коба. - Саратов : СИМСХ, 1974. - 138 с.
2. Смирнов, И. Б. Определение параметров питателя стебельных кормов с эксцентриковым кормоотделителем / И. Б. Смирнов, П. В. Зайцев // Материалы VII Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. - Чебоксары : Полиграф, 2011. - С. 52-59.
3. Старцев, В. А. Теоретическая зависимость для производительности дозатора стебельных кормов / В. А. Старцев. - Челябинск : Труды ЧИМЭСХ, 1980. - Вып. 158. - 421 с.
