CC BY
39
УДК 636.085
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРМОРАЗДАТЧИКА МИР-10 В СРАВНЕНИИ С УРОВНЕМ ЗАРУБЕЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
B.П. Карпов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
C.А. Жуков, инженер
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: [email protected]
Аннотация. Представлен анализ современных тенденций развития кормораздаточной техники на фермах КРС, в частности, говорится о разработках нового поколения раздатчиков-смесителей кормов, в том числе весьма эффективных машин, снабженных системами самозагрузки кормов. Отмечено, что аналогичное направление работ складывается во ВНИИМЖе в работе над раздатчиком МИР-10, в связи с чем представляет интерес сравнение эффективности этой разработки с лучшими образцами ведущих западных фирм. Методы такого анализа широко применяются в современной научной практике и заключаются в сравнении удельных значений основных технических показателей металлоемкости, энергоемкости и др. Анализируется наиболее типичное семейство кормораздатчиков-смесителей, снабженных системами самозагрузки кормов фирмы Faresin, включающих различные модификации машин по размерам и по технологическим схемам. В результате анализа установлено, что металлоемкость МИР-10 на 40%, а энергоемкость в 3 раза ниже, чем у импортных смесителей-раздатчиков, причем высокая металлоемкость, в основном, является следствием высокой (тяжелой) энергетики технологического процесса, вынуждающей делать эти машины прочными и тяжелыми. Система самозагрузки дополнительно увеличивает общий вес кормораздатчика-миксера и по показателю грузоподъемности снижает его эффективность как транспортного средства.
Ключевые слова: кормораздатчик-смеситель, показатели эффективности, металлоемкость, энергоемкость.
Раздача основных кормов на фермах крупного рогатого скота является одним из самых объемных процессов по затратам труда и энергии. Если говорить о масштабах всей страны, применительно к действующему поголовью этот объем составляет примерно 0,33 млн тонн ежедневно.
В настоящее время наблюдается своеобразная смена поколений техники, когда на смену традиционно применяемым в стране битерным кормораздатчикам приходят «миксеры» - это кормораздатчики-смесители, осуществляющие технологию приготовления и раздачи кормовых смесей. Еще более существенные изменения в раздачу кормов вносят «самоходы» (по терминологии западных фирм) - это миксеры с системой самозагрузки, выполненные в самоходном варианте на базе шасси типа большегрузного автомобиля. Такая техника оказывается исключительно эффективной в условиях хозяйств. В самом деле, если в среднем
хозяйстве, чтобы накормить животных на ферме, необходимо задействовать как минимум две единицы техники и два человека (кормораздатчик и погрузчик), то на миксере-самозагрузчике с этим успешно справляется один человек.
Необходимо отметить, что похожее направление в разработке многоцелевого кормораздатчика МИР-10 складывается во ВНИИМЖе, хотя схема машины и выполняемый ею технологический процесс существенно отличаются [1]. Представляет интерес сравнение общей эффективности этих технических средств, которое вполне возможно осуществить на основе анализа их технических характеристик, оперируя, главным образом, их удельными показателями.
Цель разработки - получить данные для объективной оценки по ряду независимых критериев качества и общего технического уровня находящихся в производстве и разрабатываемых образцов кормораздаточной
Journal of VNIIMZH №4(28)-2017
145
техники, в частности, наиболее дорогих и сложных их видов - смесителей-кормораздатчиков с системой самозагрузки.
Методика оценки. Оценка качества кормораздатчиков, в частности, их потребительских свойств на основе удельных показателей технических характеристик известна и обоснована, в технике также известны методы функционально-стоимостного анализа (ФСА) [2, 3]. Для всесторонней оценки выбор критериев должен быть достаточно полным. С учетом этого в данном случае использовались следующие показатели: вес машины
Весовой =----основной критерий
емкость бункера
конструктивно-технологического совершенства машины;
грузоподъемность
Грузовой =----показатель со -
емкость бункера
вершенства машины как транспортно-технологи-
ческого средства;
потребная мощность
Энергетический =----пока -
емкость бункера
затель энергетического совершенства машины;
цена машины
Экономический =----показа -
емкость бункера
тель экономической эффективности и способности к конкуренции.
Для объективной оценки достигнутого уровня показателей интерес представляют не показатели какой-то отдельной машины, а закономерности изменения этих показателей внутри определенного семейства или типо-
размерного ряда машин. Поэтому в основу оценки положено наиболее характерное семейство самоходных миксеров с системой фрезерной самозагрузки фирмы FARESIN, включающее различные модификации по размеру машины, характеризуемые объемом бункера, и по технологической схеме. Для анализа уровня собственной разработки МИР-10 включаем ее в данную систему оценки, приведя предварительно в сопоставимый вид.
Разработанный и испытанный вариант МИР-10 не самоходный, поэтому более корректно сравнивать его в комплекте с трактором МТЗ-82, с которым он агрегатируется. Кроме того, для модификаций по размеру МИР-10 использовались только расчетные характеристики.
Результаты оценки. Анализу подверглись следующие образцы техники (таблица). Как видно из таблицы, анализировались три типоразмерных ряда миксеров, в каждом из которых от трех до пяти моделей, отличающихся размером (емкостью бункера) более чем в три раза, а также по технологической схеме - с разным количеством вертикальных и горизонтальных шнеков, что в большинстве своем покрывает широкую картину имеющихся в настоящий момент в мировой практике технических решений.
Таблица. Сравнительные показатели самозагрузочных миксеров на примере фирмы FARESIN
абсолютные значения удельные значения
Модель Емкость бункера, м3 Вес, т Грузоподъемность, т Потребная мощность, кВт Цена, млн руб. Металлоемкость, т/ м3 Энергоемкость кВт/м3 Грузоподъемность, % Цена, тыс. руб/м3
9 9,5 3,5 103 - 1,05 11,4 37 -
Pioneer 11 9,7 3,8 103 9,96 0,88 9,36 39 905
1 вертик. 14 10,2 5,2 128 10,5 0,72 9,14 51 750
шнек 17 11,3 5,7 128 10,7 0,66 7,52 50 630
20 12,2 6,5 128 11,2 0,61 6,4 53 560
Double 2 вертик. шнека 18 12,8 6,0 128 - 0,71 7,11 47 -
22 26 13,5 15 7,2 8,0 155 155 - 0,61 0,57 7,04 5,96 53 53 -
28 15,4 8,4 155 - 0,55 5,54 55 -
Leader 12 11 3,8 102 - 0,91 8,5 35 -
2 горизонт. 14 11,2 4,4 102 - 0,8 7,28 39 -
шнека 16 11,5 5,0 102 - 0,71 6,38 43 -
МИР-10+ МТЗ-82 10 20 30 4,2 5,9 7,0 3,6 6,0 8,4 25 30 35 - 0,42 0,3 0,23 2,5 1,5 1,15 86 101 120 -
Также в таблице представлены удельные показатели кормораздатчиков, это - абсолютные значения, отнесенные к универсальному размерному критерию - емкости бункера, а по грузовому показателю - к грузоподъемности. Более наглядно изменение этих качественных показателей дает их графическое изображение, представленное на рис. 1-3.
Материал о-емкость, т/м3 1,1 —
1 —
0,9 —
0,8 —
0,7 —
0,6 —
0,5 —
0,4 —
0,3 —
0,2
Кормораздатчики фирмы БАКЕБШ
\
\
V
ч
10
15
■ 1 верт. Шнек 2 верт.шнека
■ 2 гориз.шнека МИР10+МТЗ80
20
25 30
Емкость бункера, м3
Энергоемкость, квт/м3
Кормораздатчики фирмы БАЛЕБШ
12 10 8 6 4 2 0
10
15
• 2 гориз.шнека 2 верт.шнека
1 верт.шнек
• МИР 10+МТЗ80
20
25 30
Емкость бункера, м3
Рис. 1. Сравнительные показатели металлоемкости самозагрузочных кормораздатчиков-миксеров
Первое, что необходимо отметить - вполне закономерное изменение металлоемкости раздатчиков разных размеров, а точнее резкий рост этого показателя у малых машин. Так, при удвоении емкости простого миксера металла на его изготовление идет не в 2 раза больше, как можно было бы ожидать, а только на 25%. Но самое главное - существенная, в среднем на 40% меньшая металлоемкость МИР-10 по сравнению с семейством Багевт. Причина этого напрямую связана с энергетикой процесса. Так же, как и металлоемкость, потребность в энергии на единицу объема у малых раздатчиков существенно выше больших, а в среднем семейство Багевт требует энергии в расчете на единицу рабочего объема бункера примерно в три раза больше, чем МИР-10.
Рис. 2. Сравнительные показатели энергоемкости самозагрузочных кормораздатчиков-миксеров
Причина этого заключается в технологии работы классического миксера в виде бункера, в котором размещены один или несколько шнеков. Шнеки приводят в движение сразу всю многотонную массу корма, частицы которого интенсивно трутся друг о друга в большом количестве о стенки бункера, мнутся, перетираются и т.п. В то же время процесс смешивания в МИР-10, который является барабанным смесителем, осуществляется за счет свободного пересыпания частиц корма под действием силы тяжести (сил гравитации) при минимальных энергозатратах [4].
Грузоподъемность, %
140,00
120,00
/
100,00 *
*
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00 1
/
3,00 8,00 13,00 Вес
----1 верт. шнек машины, т
........2 верт.шнека
2 горизонт. Шнека
---МИР-У + МТЗ-80
Рис. 3. Показатели грузоподъемности кормораздаточной техники
5
5
Лоигпа! оГ VNIIMZH №4(28)-2017
147
Грузоподъемность кормораздатчиков напрямую связана с их металлоемкостью и у миксеров Faresin примерно в два раза ниже, чем у МИР-10 (рис. 3). Высокая энергетика технологического процесса миксеров вынуждает конструкторов изготавливать раздатчики очень прочными, из толстого металла, с мощными рамами. Применительно к миксерам с самозагрузкой, которые мы в данном случае анализируем, положение осложняется тем, что сама система самозагрузки, включающая фрезу с механическим транспортером, тоже достаточно металлоемка и составляет, по разным данным, до 30% веса. В то же время система самозагрузки у МИРа пневматическая и вместо транспортера включает участок тонкостенной трубы.
Большой собственный вес в значительной степени снижает транспортные возможности раздатчиков, ограничивая их грузоподъемность и практически исключая загрузку на поле из-под комбайна. Особо обостряется эта проблема из-за плохих дорог в глубинках и в любом случае приводит к повышенному расходу топлива при эксплуатации раздатчиков. Экономические показатели анализу не подвергались в связи с неполными и нестабильными исходными данными по ценам, но в любом случае они находятся в прямой зависимости от металло- и энергоемкости.
Заключение. Оценка совершенства конструкции и общего технического уровня
сложной кормораздаточной техники - смесителей-миксеров с системой самозагрузки -по ряду объективных критериев (металло-, энергоемкости и др.) демонстрирует низкий уровень таких машин традиционной технологической схемы, используемой в импортных образцах техники, и существенное преимущество по этим показателям перспективных отечественных разработок, хотя технологическое исполнение импортных машин и качество смешивания кормов в них традиционно высокие.
Литература:
1. Создание многофункционального измельчителя-смесителя кормов роторного типа / Скоркин В.К. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2016. №4. С. 27-31.
2. Стратегия разработки смесителей кормов для животноводческих ферм / Косолапов В.М. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2015. №3. С. 129-134.
3. Речицкий В.И. Профессия - изобретатель. М., 1988.
4. Энергетические затраты при раздаче кормов кормораздатчиком МИР-10 / Карпов В.П. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2015. №3. С. 139-142.
Literatura:
1. Sozdanie mnogofunkcional'nogo izmel'chitelya-smesi-telya kormov rotornogo tipa / Skorkin V.K. i dr. // Vest-nik VNIIMZH. 2016. №4. S. 27-31.
2. Strategiya razrabotki smesitelej kormov dlya zhivotno-vodcheskih ferm / Kosolapov V.M. i dr. // Vestnik VNIIMZH. 2015. №3. S. 129-134.
3. Rechickij V.I. Professiya - izobretatel'. M., 1988.
4. EHnergeticheskie zatraty pri razdache kormov kormo-razdatchikom MIR-10 / Karpov V.P. i dr. // Vestnik VNIIMZH. 2015. №3. S. 139-142.
THE MIR-10 FEEDER EFFECTIVENESS EVALUATION IN COMPARISON WITH THE FOREIGN
DESIGNS' LEVEL
V.P. Karpov, candidate of technical sciences, leading research worker S.A. Zhukov, engineer
All-Russian scientific-and-research institute of livestock mechanization
Abstract. The cattle farms feeder machinery development's modern trends analysis is presented, in particular, it r e-fers to the development of a feeds' mixer-feeders of new generation, including the highly efficient machines, equipped with feeds' self-load systems. It is noted that the same line of work consists in VNIIMJ with MIR-10 feeder working, and in this connection it is interesting in comparison of effectiveness of this development's with the Western firms best samples. The methods of such analysis are widely used in modern scientific practice and are concluded in comparing of specific values of the main technical indicators of metal, energy consumption, etc. The most common family of feedrs-mixers, equipped with a feeders with self-load system of the Faresin company, including machines various modifications of sizes and technological schemes are analyzed. In this analysis result it is founded that the MIR-10 metal consumption is in 40%, and the power consumption is in 3 times lower than that of imported mixersfeeders, by the way the high metal consumption is mostly a consequence of the high (heavy) energy of the technological process, required these machines durable and heavy to make. The self-load system increases the total weight of the feeder-mixer and in the load indicators reduces its effectiveness as a vehicle. Keywords: feeder-mixer, effectiveness indicators, metal consumption, energy consumption.
