CC BY
103
УДК 631.223.2.014+636.2.084.74
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАЗДАЧИ КОРМОВ КРС
В.П.Карпов, Н.В.Повалихин
Проведен анализ процесса раздачи кормов КРС и внесения подстилки в части подачи материалов в различные зоны кормовых столов, кормушек и стойл. Даны расчетные зависимости скоростных режимов нового типа рабочего органа для раздачи кормов и подстилки и материалы их экспериментальной проверки. Ключевые слова: кормораздатчик, кормушка, скорость вращения, многоцелевая машина, ротор.
Процесс раздачи кормов крупному рогатому скоту складывается из нескольких взаимосвязанных операций, основными из которых являются: загрузка кормов, в некоторых случаях разных кормов в разных местах, транспортировка к месту раздачи - коровнику, в ряде вариантов применяемых технологий - смешивание, установка раздатчика в определенное положение относительно кормушек, и на заключительном этапе - дозирование и выдача в кормушки или на кормовой стол. Учитывая, что в технологическом отношении последние операции наиболее важные, проанализируем их с точки зрения применяемых машин, строительных решений, различных технологий кормления и других факторов.
Наиболее известная и традиционная технология раздачи - с использованием тракторного кормораздатчика типа КТУ-10 (РКТ-10 и другие последующие обозначения) в варианте двухсторонней раздачи (рис.1). Максимальная ширина кормового проезда в этом случае составляет примерно А = 2,5 м.
В современных зданиях, построенных под беспривязную технологию, ширина проезда может быть значительно больше. В этом случае раздатчик переоборудуют под одностороннюю раздачу (рис.2), что, однако, увеличивает трудоемкость кормления животных более чем в 2 раза.
Рис. 1
В последнее время для раздачи кормов все более широкое применение находят импортируемые, главным образом с Запада, кормораздатчики-смесители с вертикальными шнеками, называемыми часто просто «миксерами», и машины с размещенными по днищу горизонтальными шнеками. Обычно миксер имеет сбоку выгрузные окна и может раздавать корм на стол или в кормушки, разнесенные не более чем на 2,2 м. (рис.3).
Рис. 3. Схема кормораздатчика-«миксера»
0 {-у
2,2 м тах 4-►
Для раздачи в более широких кормовых проездах необходимо, также как и в варианте с КТУ-10, дважды раздавать корм на одну сторону, или докупать к раздатчику поперечный транспортер, что повышает стоимость и без того дорогого, в 3-5 раз дороже КТУ-10, раздатчика.
Импортные кормораздатчики-смесители с горизонтальными валами, как правило, изготавливают в варианте односторонней раздачи, со всеми присущими этому недостатками.
Стремление однозначно решить эти вопросы может быть реализовано при создании новой машины - многоцелевого измельчителя-раздатчика типа МИР [1]. Особенность его раздающего органа - фронтальный ротор с горизонтальной осью вращения, размещенный в кожухе с выгрузными окнами (рис.4).
Рис. 4. Схема работы МИРа
Корм в торец ротора подается из бункера-дозатора в виде горизонтального вращающегося барабана, подхватывается лопастями ротора и выбрасывается наружу. Придавая ротору различную скорость вращения, иначе говоря, задавая различную линейную скорость концу лопасти, можно в очень широких пределах регулировать скорость выхода потока корма из такого дозатора, и, соответственно, подавать его на различное расстояние. Кроме того, относительную выдачу корма из разных окон также можно регулировать, изменяя длину или
ширину окон, а также размещение их по окружности кожуха ротора. Не составляет проблемы, независимо от актуальности этого вопроса, задавать разные нормы выдачи корма на левую и правую стороны. А самое главное, возможность получить большую скорость выхода потока материала из машины, порядка 50 и более м/сек, позволяет использовать эту машину для выполнения дополнительно новых операций, связанных уже не с раздачей кормов, а с внесением подстилки.
Известно, что на Западе широкое распространение получает технология внесения подстилки при беспривязном содержании коров в глубину помещения на несколько рядов боксов на расстояние более 20 м., для чего выпускаются и активно проталкиваются на российский рынок специальные машины для этого, т.н. «выдуватели». Многоцелевая машина МИР, способная направлять поток корма с большой скоростью, вполне может выполнять эту работу. При необходимости вносить подстилку можно в ряд стойл, примыкающих к кормовому проезду, т.е. при привязном содержании, решив предварительно вопрос удаления животных на время внесения (рис. 5).
Расстояние, на которое может быть подан поток материала, можно рассчитать на основе известных законов механики [2], в частности на основе уравнений, описывающих движение тела, брошенного под углом к горизонту. Дальность броска (полета тела) описывается следующим уравнением: V 2 sin2а
£ =- (1)
где: £ - дальность броска, м; V - начальная скорость броска, м/сек;
а - угол направления броска к горизонту, град.;
§ - ускорение свободного падения, м/сек2.
В данном уравнении не учитывается сопротивление воздуха. Поскольку оно сильно зависит от аэродинамических свойств различных материалов, в связи с чем точность расчетов не велика, воспользуемся рекомендациями использовать поправочный коэффициент равный 0,6.
В техническом отношении у нас стоит задача определить тот диапазон оборотов ротора многоцелевой машины, который необходим для выполнения всех ее функций. Учитывая, что линейная скорость конца лопасти определяется:
V = пОп (2)
где: V - линейная скорость лопасти, м/сек;
О - диаметр ротора по концам лопастей, м;
п - скорость вращения ротора, об/сек.
Решив совместно (1) и (2) относительно п, получим:
1 £Л (3)
п = — 1 •
лО\ 0,6эт2а
Если в формулу (3) подставить значения данных:
Б = 1 м (реальное значение для МИРа), а = 45 град. - угол максимальной длины броска, и произвести необходимые вычисления, получим:
п =1,287 41 об/сек = 77,2 41 об/мин (4)
В таблице 1 представлены результаты расчета оборотов ротора для различных технологий раздачи кормов и внесения подстилки. Правомерность и точность данных расчетов проверялись в опытах на экспериментальном макете МИРа уменьшенного размера в масштабе 1:3, с диаметром ротора 0,5 м., имеющим привод от гидродвигателя МГП-125.
Таблица 1. Результаты расчета оборотов ротора для различных технологий раздачи
кормов и внесения подстилки
Для получения различной скорости вращения ротора двигатель подключали последовательно к двум насосным станциям с насосами НШ-10 и НШ-32. Оба насоса имели электроприводы со скоростью 1440 об/мин. Частота вращения ротора определялась по расходу масла в замкнутой гидростатической трансмиссии следующим образом:
ОЛ у 2
п = Ол= наслпде = 8,2у
Удв Удв ' нас
где О = УтсПп - расход масла, куб. см; Унас - рабочий объем насоса, куб. см,
в нашем случае 10 и 32; Удв=125 куб.см. - рабочий объем гидродвигателя; Л = 0,85 - коэффициент отдачи (коэффициент заполнения, для насоса и мотора примерно равны); пнас = 1440 об/мин - скорость вращения насоса. Результаты расчетов и замеров представлены в табл.2
№ Вариант привода (тип насоса) Частота вращения ротора, об/мин Расчетная дальность выброса, м Фактическая дальность выброса, м
1 Нш - 10 82 0,493 0,5
2 Нш - 32 265 5,1 5,0
В данном диапазоне, при дальности выброса до 5 метров, расчеты получаются достаточно точные. При большей дальности, возможно, придется более детально учесть сопротивление воздуха.
Общий вывод: в многоцелевой машине типа МИР скорость вращения основного рабочего органа - дозирующе-измельчающего ротора - должна изменяться в широких пределах, не менее чем в 5 раз.
Литература:
1. Пат. 2435367 Российская Федерация. Кормораздатчик. - 0публ.10.12.11, Бюл.№34. -3с.
2. Кухлинг Х. Справочник по физике. - М.:Мир,1983.
Карпов Виктор Петрович, кандидат технических наук Повалихин Николай Васильевич, инженер
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. 8(4958) 674333 E-mail: vniimzh@ mail.ru
Analysis of the process of cattle feed distribution and introduction of litter in feed materials in different areas of food tables, feeders and stalls. Are calculated according to a new type of high-speed modes working body for feeding and bedding materials and their experimental verification.
Keywords: feeder, feeder speed, multi-purpose machine, the rotor.
Journal of VNIIMZH №1(9)-2013
55
