CC BY
13ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПОДАЧИ В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ ДРОБИЛКИ-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
к. т. н. Каршиев Фахридин Умарович Республика Узбекистан. г Термез, Термезский государственний университет
Аннотация. Развитие малых животноводческих фермерских и дехканских хозяйств тесно связано с приготовлением качественного корма при меньших материальных затратах. Известно, что измельченная растительная масса лучше поедается скотом и птицей, при этом измельчение кормовых культур осуществляется машинами непосредственно на поле или у мест скирдования перед кормлением животных. Роторные измельчители отличаются от других типов измельчителей простотой конструкции, низкой металлоемкостью, высокой эксплуатационной надёжностью и являются незаменимыми механизмами на животноводческих фермах, способными быстро и без больших трудовых затрат заготовить корм скоту.
Ключевые слова: животноводства, дробилка-измельчитель, молоток, ротор, нож, подающий лоток, расщепление, грубые корма, кукуруза, солома, люцерна, качество измельчения, частота вращения ротора, подача стеблевой массы, корма, скармливания, схем, процессов, рабочую камеру
Животноводство в Узбекистане является одной из основных и важных отраслей сельского хозяйства. Развитию этой отрасли уделяется большое внимание на уровне государственного значения, так была принята специальная государственная программа по развитию животноводства во всех хозяйствах (частных подсобных, дехканских, фермерских) республики независимо от формы собственности. С целью интенсивного развития животноводства во всех видах хозяйств принято специальное постановление Президента 1111842 и в нём указано осуществление конкретных мероприятий направленных на улучшение материально-технической базы хозяйств и стабильного снабжения их качественным кормом необходимого количества.
В настоящее время в Республике имеются более 8,5 млн. голов крупного рогатого скота и около 15 млн. голов овец, 80-90 % их содержится в личных подсобных и дехканских хозяйствах, на одно хозяйство приходится в среднем 3 -5 голов животных.
В этих хозяйствах в качестве корма для скота в основном используют грубые корма, то есть стебли кукурузы, сено люцерны, соломы и дикие травы (гумай, колючки и.т.д.), также зерна кукурузы, овёс и другие зерновые.
На сегодняшний день в республике не производятся малогабаритные установки для качественного измельчения-дробления стебельчатых кормов и зерна. Вследствие чего во многих хозяйствах животные скармливаются неизмельченным или некачественно измельченным кормом, что приводит к увеличению потерь из-за низкого поедаемости и усваемости этих кормов.
В результате это негативно влияет на рост и продуктивность животных.
Известно, что одним из основных факторов для развития животноводства является обеспечение качественным и достаточным кормом.
В настоящее время для скармливания животных в основном используются грубые корма, то есть стебли кукурузы, сена люцерны, солома и дикорастущие травы (гумай, янтак и др.). Однако грубые корма в не измельченном или некачественно измельченном виде плохо поедаются животными.
В соответствие с целью работы путем изучения технологических схем и процессов работы различных измельчителей и дробилок нами разработана технологическая схема дробилки-измельчителя (рис.1), принцип работы которой заключается в следующем: пучок стеблей грубых кормов подается к рабочему ротору с помощью подающего лотка, который расположен под углом относительно оси ротора. При этом стебли подаются на срез под
некоторым углом О р , за счет которого улучшается резание стеблей ножами /1,2, 3,4/.
Поступающую массу стеблей на входе в рабочую камеру захватывают и измельчают на куски ножи, расположенные в передней части ротора. Измельчение стеблей обеспечивает улучшение однородности
Схема работы дробилки-измельчителя обрабатываемого материала молотками, которые расположены после ряда ножей.
2 3 4
Рис.1.
1 - подающий лоток; 2 - стебель; 3 - нож; 4 - молотки; 5- выбросное окно; 6 - корпус.
Срезанные куски стеблей подвергаются ударам молотков, расщепляются и перемещаются от входа к выходу рабочей камеры. Измельченная масса двигаясь от входа к выходу обрабатывается по всей длине ротора несколько раз и этим обеспечивается высокая полнота дробления стеблей. Перемещение массы осуществляется благодаря расположению молотков под углом относительно оси вращения ротора и заточки их нижней части, что приводит к вынужденному движению массы за счет сил трения и создания воздушного потока в сторону выгрузного окна, который также сдвигает массу к выходу из рабочей камеры.
На основе изучения принципа работы дробилки-измельчителя проводились теоретические исследования по обоснованию параметров и режимов работы ее рабочих органов.
Процессом резания занимались многие исследователи: Желиговский В.А., Резник Н.Е., Фомин В.И. и другие. По их данным наиболее приемлемым способом резания стеблей является наклонный срез с скольжением, который позволяет перерезать материал с наименьшим усилием.
Согласно схемы (рис.2) угол наклона стеблей равна на углу подачи
ß =~
(1)
где СХр - угол расположения стебля относительно ножа, град..
Тогда поперечное сечение наклонных срезов стеблей при резании будет эллипс с малой осью, равной (рис.3). В этом случае большая и малая оси эллипса связаны соотношениями
" (2)
2г =■ 21 б
сое рп
Схема к определению угла подачи
и
2 r = d„
Рис.2. 1 - стебель; 2 - нож.
Схема наклонного резания стеблей при движении ножа в направлении малой оси эллипса в координатах, совмещенных с его осями имеет вид (рис.3)
4х2 cos2 ßn + 4y2 = dl
(3)
а уравнение прямолинейности кромки лезвия в тех же координатах
у = (х - X0 ^tgVc,
(4)
где \]/с - угол скольжения, град.
Х0 - длина несрезанной части стебля относительно х, м. Схема наклонно-косого среза стебля при движении ножа
Рис.3.
а - в направлении большой осей эллипса; б - в направлении малой осей эллипса, в - сумма сил.
Решив совместно уравнения (3) и (4), определим координаты точек пересечения эллипса с кромкой лезвия
4х2 cos2 ßn + 4((х - Хо )ctg¥с )2 = d
или
X 2(cos2 ßn + ctg 2Щс ) - x0ctg 2Wc (2х - хо) = rCm
(5)
После некоторого преобразования уравнение (3.5) можно написать в следующем виде
cos ß„ =
rL + (2хх0 - х02)с^2Ус ы„2V,
--ctg Wc
(6)
х
Усилие резания перерезаемого стебля фасками лезвия ножа можно определить по известной формуле
P = Ьцо cos ßn,
(7)
где Ь=/; + 12 - длина перерезаемой части стебля, м; С - напряжение в месте контакта, н/м2; Ц - толщина лезвия ножа, м. Если длина перерезаемой части равна,
l = 2Г
(8)
Тогда, с учетом формул (2), (6) и (7) усилие резания ножа при наклонном срезе стебля и при совпадении направления движения его с большой осью эллипса будет равно
Pi =Modcm
Если длина перерезаемой части равна
(9)
h=2rM,
(10)
То, с учетом выражений (2), (5), (6) и (7), усилие резания ножа при наклонном срезе стебля и при совпадении направления движения его с малой осью эллипса будет равно
Р2 =ModCm cos Рп (11)
Принимая во внимание (10) и (12) усилие резания стебля ножом ротора равно
P = Jp4pf = /иа dj 1+cos2 рп (12)
Подставляя в выражение (12) различные возможные значения факторов (^т=10...18 мм; Рп =30...700), построим графическую зависимость усилия резания Р от угла подачи стебля (рис.4)
Изменение усилия резания Р в зависимости от угла (Зп подачи стебля.
Рис. 4
1 - ^ст= 10 мм; 2 - dcт= 14 мм; 3- dcт= 18 мм.
Из графика видно, что усилие резания Рс с увеличением угла Рп подачи от 30 до 700 уменьшается на 15... 20% при различных диаметрах стебля.
Из уравнения (6) определяем угол а р резания стеблей ножом ротора, который будет
равен
a =arcsin
rL + (2**0 - x02)ctë
- ctg ¥c
(13)
x
Подставляя значение а из выражения (13) в (1) получим зависимость для определения угла подачи стебля в дробилки-измельчитель
К
ßn =-- arcsln -y
r2 + (2хх„ - хп )ctg 2w 9
ст ( 0 0 ) g Wc - ctg2WC (14)
х 2
Уравнение (14) показывает что угол подачи стебля в дробилку-измельчитель зависит от диаметра стебля и угла \ус трения его о фаски лезвия ножа.
На основании вышеизложенных можно сделать вывод о том, что усилие резания будет наименьшим при угле подачи стебля 50°.. .70°, чем при углах 30.. .40°.
Однако, практика использования дробилок и измельчителей показывает, что увеличение угла подачи свыше 50° затрудняет ручную подачу стебля и ухудшает удобство обслуживания. Поэтому угла (Зп желательно надо выбрать меньше 50°.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каршиев Ф.У. Мини-дробилка//Узбекистон ^ишло^ хужалиги. - Ташкент, 2004. -№ 5.
-С. 30.
2. Каршиев Ф.У., Куламетов Н.А. Изучение расщепления стеблей в рабочей камере измельчителья-дробилки//Сборник докладов республиканских научно-технических конференций с участием зарубежных ученых. -Ташкент, 2004. -С.104-105.
3. Каршиев Ф.У., Астана^улов К.Д.. Технико-экономическая оценка работы измельчителя-дробилки для фермерских хозяйств.// Сборник докладов республиканских научно-технических конференций- Тошкент, 2005. -С.199-200.
4. Каршиев Ф.У.. Результаты разработки дробилки-измельчителя для фермерских хозяйств // Сборник научных статей Международная научно-практическая конференция-Ташкент, 2006.-С. 166-168.
5. Патент РУз № IAP 03193. Молотковая дробилка /Каршиев Ф.У., и др..
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛАВИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА
Ыстыкул Карагоз Абубакировна PhD Докторант КазНИТУ им. К.И. Сатпаева
Для выбора безопасных участков для строительства хозяйственных объектов или обустройства горнолыжных трасс и рекреационных зон необходимо определить границы распространения лавин. В Европе это называется «зонирование лавинной опасности». Если проектируемые объекты попадают в зону действия лавин, требуется строительство защитных сооружений. В этом случае необходимо иметь данные о скорости лавины, давлении и высоте потока на участке размещения защищаемого объекта.
Границы распространения лавин определяются по данным многолетних наблюдений за лавинами. Для надежного определения границ лавиноопасных зон необходимы данные за 50 и более лет [1]. В горных районах Казахстана таких данных, как правило, нет. В этом случае границы распространения лавин рассчитываются по математическим моделям. Все модели лавин делятся на два класса: механические и гидравлические [2, 3]. В механических моделях лавина рассматривается как твердое тело, в гидравлических - как поток жидкости. Во всех используемых в настоящее время на практике моделях движение лавин регулируется двумя коэффициентами; сухого трения и турбулентного сопротивления. Для применения какой-либо модели в инженерных расчетах необходимо провести калибровку этих коэффициентов к местным условиям, так как коэффициенты, которые были определены, например, для условий Альп, совершенно не годятся для расчетов лавин в Иле Алатау. Адаптация коэффициентов производится методом обратных расчетов по данным о скорости реальных лавин.
Для Иле Алатау В.П. Благовещенским были определены коэффициенты сопротивления для механической модели Ю.Д. Москалева [4, 5]. Скорость лавины в этой модели рассчитывается по формуле:
