CC BY
23
УДК 631.363.7+631.353.7
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И РЕЖИМА РАБОТЫ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СМЕСИТЕЛЯ-РАЗДАТЧИКА КОРМОВ
В.К. Скоркин, В.П. Карпов, Н.В. Повалихин
Приведены результаты обоснования технологической схемы и режима работы смесителя-раздатчика кормов.
Ключевые слова: технологическая схема, многофункциональный смеситель -раздатчик, равномерность смешивания, обороты ротора, дальность выброса корма.
Приготовление и раздача кормов на животноводческих фермах являются трудоемкими и затратными технологическими операциями. Создание многофункционального агрегата, позволяющего сократить эти затраты в 1,5 -2 раза, особенно при смешивании и раздаче кормов, является важной проблемой в механизации животноводства.
Западные фирмы предлагают на российский рынок большое разнообразие измельчителей-смесителей раздатчиков кормов с горизонтальными и вертикальными рабочими органами. Однако эти кормораздатчики металлоемкие и довольно дорогие.
Стремление однозначно решить эти вопросы может быть реализовано при создании новой машины - многоцелевого измельчителя -раздатчика типа МИР.
Во ВНИИМЖ проводится работа по созданию нового технического средства по смешиванию и раздаче кормов животным и внесению подстилки в стойла.
Предварительно проведен патентный поиск по изучаемому вопросу. Проработаны несколько вариантов технологических схем устройства. Прорабатывался вариант торцевой загрузки бункера с прямолинейными пластинами внутри его. Теоретически были обоснованы процессы подъема и осыпания корма внутри вращающегося бункера, скорость вращения бункера и другие показатели. Однако совокупность полученных результатов исследований позволило нам усовершенствовать технологическую схему и конструкцию смесителя раздатчика кормов (рис. 1).
Особенность его раздающего органа - фронтальный ротор с горизонтальной осью вращения, размещенный в кожухе с выгрузными окнами.
Для изучения качества смешивания компонентов кормов (сенаж и силос), нами проведены исследования измельчителя-смесителя кормов.
Рис. 1. Многофункциональный измельчитель-раздатчик кормов: 1 - цилиндрический бункер; 2 - крышка бункера; 3 - механизм выгрузки; 4 - гидропривод механизма выгрузки; 5 - насос; 6 - бак масла; 7 - пульт управления;
8 - гидропривод бункера
1
2
3
4
7
6
5
Техническая характеристика: Производительность, т/ч, не менее
- при выдаче кормовой смеси 26,0...30,0
- при выдаче силоса и зеленых кормов 28,0...35,0 Вместимость бункера, м 10,0 Грузоподъемность, кг 3000 Габаритные размеры, мм не более
- длина 5300
- высота в рабочем положении бункера 2800
- ширина (без дефлектора) 2300 Удельная металлоемкость,
кг/м3 0,24
Чтобы оценить качество смешивания одной случайной величиной, смесь как минимум должна быть двухкомпонентной. О качестве смеси судят по равномерности распределения контрольного компонента в массе. Отношение содержания контрольного компонента в анализируемой пробе к содержанию того же компонента в смеси представляет собой степень однородности, которая является количественной характеристикой завершенности процесса смешивания:
0 = 5т / Б (1)
где 5т - теоретическое среднее квадратическое отклонение;
5т = *. . . Р~р)2 / (ш-1) (2)
х! - содержание контрольного компонента в 1-й пробе;
р - заданное расчетом содержание контрольного компонента;
т - общее число проб;
Б - эмпирическое среднее квадратическое отклонение,
Б = ±(х¿ . . . р -х)2 / (т-1) (3)
Х - среднее арифметическое значение контрольного компонента во всех пробах
В качестве исходного материала использовали силос и сенаж, а контрольным компонентом служила полиэтиленовая крошка и цветная фасоль.
Для оценки полученной смеси применяли методику разделения материала на фракции с помощью классификатора. В качестве критерия оптимизации было выбрано качество смешивания компонентов. При этом были реализованы планы эксперимента для приготовления смеси, состоящей из двух компонентов (силос + сенаж). Подготовленные фракционные компоненты кормовой смеси с имитаторами частиц соответствующего размера загружали в смеситель по частям.
Исследования проводили при 2-х режимах:
- Режим №1. Компоненты смеси закладывали в смеситель поочередно в пропорции 50:50 и затем включали в работу устройство.
- Режим №2. Компоненты смеси также загружали поочередно в той же пропорции, но перед выгрузкой проводили предварительное смешивание в течение 5 минут.
Расчет равномерности, коэффициента вариации, среднее квадратическое отклонение, среднее значение концентрации силоса в смеси кормов, влажность корма представлены в расчетах и таблице №1 [1].
Таблица 1. Качественные показатели смеси
Режим работы Показатели
Ск Б и Р
№ 1 29,28 29,53 80,38 19,62
№ 2 54,89 18,62 33,92 66,08
где Р - равномерность смешивания; и - коэффициент вариации; Б - среднее квадратическое отклонение; Ск- среднее значение концентрации силоса в смесях кормов. Равномерность смешивания компонентов рассчитывалась по коэффициенту вариации концентрации силоса (%) в смеси методом математической статистики.
Коэффициент вариации и определяем по формуле
5X100
и ~ , %
О IV-
(4)
где Б - среднее квадратичное отклонение;
Ск - среднее значение п параллельных измерений концентрации
компонента в смеси:
Ск =
с1+с2 + сп.
п
Среднее квадратичное отклонение Б рассчитывается по формуле: Б =
(сх - С1 ) 2 + (ск - С2) 2 +.....(ск - Сп) 2
71-1
(5)
(6)
Равномерность смешивания Р далее определяется как
Р = 100 - и (%) (7)
Проведенные исследования показали, что предварительное смешивание корма в течение 5 минут обеспечивает более равномерное смешивание компонентов.
Замена прямолинейных направляющих внутри бункера на спиральные пластины обеспечивает более интенсивное смешивание в центре смесителя.
Исследования по смешиванию кормов показали, что скорость вращения ротора должна изменяться в широких пределах. Расстояние распределения подстилки находится в прямой зависимости также от оборотов ротора [2].
Нами были проведены опыты на кормах двух видов:
1. Травяной силос урожая 2012г. с добавлением примерно 40% сухой стружки. Плотность 255 кг/м (определено путем взвешивания емкости, равномерно и вровень заполненной кормом).
2. Зерно-стержневая масса кукурузы с плотностью 440 кг/м3.
Исследования проводили путем изменения числа оборотов ротора и замера расстояния выброса.
Распределение кормовой массы по ширине кормового проезда представлено на рисунке 2.
Рис. 2. Распределение кормовой массы
Скорость выброса: V
цБп 60
м/сек
D = 390 мм (макет)
n - определяется строботахометром «TESTO» Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2. Расстояние выброса корма в зависимости от числа оборотов ротора
№№ Обороты, Скорость, Lmi^ Lсред, Lmax,>
п/п об/мин м/сек м м м
Травяной силос
1 180,1 3,68 0,6 1,35 3,2
2 358,7 7,32 0,6 2,20 5,5
3 268,4 5,48 0,6 1,6 4,0
Кукурузная ЗСМ
4 268 5,47 0,7 1,85 6,0
5 348 7,1 0,75 2,25 6,0
6 130,2 2,66 0,6 1,35 4,2
Увеличение числа оборотов ротора в 2 раза (со 180 до 359 оборотов в минуту) обеспечивает увеличение расстояния выброса подстилки в 1,72 раза (3,2 и 5,5 м соответственно), что соответствует технологическим требованиям для внесения подстилки при привязном, да и беспривязном содержании коров[3].
Литература:
1. Результаты исследований многофункционального измельчителя-раздатчика кормов / В.К. Скоркин [и др.] // Вестник ВНИИМЖ. 2012. №2. С. 156-162.
2. Программа и методика проведения исследований технологического процесса смешивания и раздачи кормовой смеси модулем экспериментального образца многофункционального раздатчика кормов. М., 2013. 7с.
3. Карпов В.П., Повалихин Н.В. Расчет раздачи процесса кормов КРС // Вестник ВНИИМЖ. 2013. №1. С. 51-55.
Скоркин Владимир Кузьмич, доктор с.-х. наук, профессор, зав. отделом
Карпов Виктор Петрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Повалихин Николай Васильевич, ведущий инженер-конструктор
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. 8(495)8674333 E-mail: vniimzh@mail.ru
The results justify the process flow diagram and operation mode mixer forages. Keywords: technological scheme, multifunctional mixer-distributor of mixing, evenness, rotational speed, range feed release.
