CC BY
187
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
УДК 631.364.1
В.И. СОЛОДУН, канд. техн. наук В.Ф. ВТОРЫЙ, канд. техн. наук
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОРШНЕВЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НАВОЗА
Приведена оценка различных типов поршневых установок, а также основные технологические и энергетические показатели, полученные при их сравнительных испытаниях.
В настоящее время на животноводческих фермах транспортирование навоза к месту его складирования осуществляется, в основном, тракторными прицепами и автотранспортом. Опыт эксплуатации ферм показывает, что по организационным и технологическим причинам относительная влажность навоза, получаемого на фермах, колеблется в широких пределах от 80 до 96 %. Причем, по составу навоз весьма неоднороден, содержит различного рода включения. Эти свойства навоза и вопросы экологии производства обусловливают достаточно жесткие требования к надежности конструкции машин и оборудования для транспортирования навоза.
Использование мобильных агрегатов не полностью удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям ферм, так как приводит к загрязнению подъездных путей, территории фермы, способствует заносу возбудителей болезней и повышает экологическую опасность данных объектов. Более эффективно применение для транспортирования навоза на фермах КРС поршневых установок, обеспечивающих подачу навоза по трубам от коровников к местам складирования.
Для этих целей применяют установки циклического действия промышленного производства типа УТН-10, УТН-20 и поршневые установки конструкции СЗНИИМЭСХ с гидроприводом ПУН-20 и механическим приводом ПУН-20М. Принципиальные схемы поршневых установок приведены на рис. 1.
Установки циклического действия серийного производства типа УТН-10, УТН-20 состоят из поршневого насоса, гидропривод-
126
Раздел II. Животноводство.
ной станции, навозопровода и ящика управления. Поршневой насос (см. рис. 1, а) состоит из цилиндра 6, внутри которого расположен поршень 2, совершающий возвратно-поступательные движения с помощью гидроцилиндров 4. Поршень уплотняется двумя манжетами двустороннего действия. В задней части поршневого насоса расположена масляная ванна 5, в которой при обратном ходе поршня происходит смачивание поверхности поршня маслом. К цилиндру поршневого насоса крепится корпус с обратным клапаном 7 всасывающе-нагнетательного действия с приводом с помощью гидроцилиндра 3. В верхней части корпуса также расположена загрузочная горловина 1. Гидроцилиндры привода обратного клапана и поршня соединяются с гидроприводом.
Управление работой обратного клапана и поршня обеспечиваются автоматически посредством реверсивных золотников. Поршневой насос с помощью конусного переходника соединяется с навозопроводом. Поршневые установки УТН-10 и УТН-20 по конструкции аналогичны. Отличие данных конструкций заключается в том, что установка УТН-10 снабжена электродвигателем 13 кВт и гидронасосом НШ-32, а установка УТН-20 имеет электродвигатель 22 кВт и гидронасос НШ-100.
Поршневая установка ПУН-20 с гидроприводом (см. рис. 1, б) состоит из цилиндра 5, установленного под углом 45О к горизонту на раме. Внутри цилиндра имеется поршень 2 с чугунными уплотнительными кольцами. В верхней части цилиндра смонтирован бункер 3. Поршень выполнен полым и приводится в действие с помощью гидроцилиндров 4, которые соединены с гидроприводом.
В передней части цилиндра в клапанной коробке расположен обратный клапан 1, обеспечивающий отсечку порции навоза, проталкиваемой поршнем в магистральный навозопровод. Обратный клапан открывается при нагнетательном ходе поршня, а закрывается - при его обратном ходе под действием своей массы и за счет образования вакуума. Установка ПУН-20 снабжена гидроприводной станцией и щитом управления, которые выполнены отдельными агрегатами.
127
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
а)
б)
128
Раздел II. Животноводство.
в)
Рис. 1. Принципиальные схемы поршневых установок: а) - УТН-10; УТН-20; б) - ПУН-20 с гидроприводом; в) - ПУН-20М с механическим приводом
Поршневая установка ПУН-20М (см. рис. 1, в) с механическим приводом выполнена в виде единого агрегата, смонтированного на раме. Поршневой насос состоит из цилиндра 4, установленного под углом 30О к горизонту. Внутри цилиндра находится поршень 3 с уплотнительными кольцами. В средней части цилиндра установлен бункер 2. Поршень выполнен в виде полого стакана. К днищу поршня посредством пальцевого соединения крепится шатун 5, который соединен с механизмом привода. В передней части цилиндра расположен клапан 1, при открытии которого, в момент обратного хода поршня прекращается засасывание навоза из магистрального навозопровода. Привод в действие клапана обеспечивается механизмом привода. Основные технические параметры установок приведены в таблице 1.
129
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Таблица 1
Технические данные установок
Параметры УТН-10 (УТН-20) ПУН-20 ПУН-20М
Производительность, т/ч Дальность транспортиро- 10 ( 20 ) 20 20
вания, м Относительная влажность 100 500 300
навоза, % 80 и более 80 и более 80 и более
Диаметр навозопровода, м 0,3 0,3 0,3
Ход поршня, м Мощность приводного 0,63 0,8 0,8
электродвигателя, кВт 13 (22) 22 22
Частота вращения, об/мин. 1500 1500 1500
Масса, кг 2000 2000 2000
В СЗНИИМЭСХ проведены сравнительные испытания поршневых установок на коровьем навозе относительной влажности 84 % в равнозначных условиях (табл. 2).
Таблица 2
Результаты испытаний установок
Показатели УТН-10 ПУН-20 ПУН- 20М
Мощность, кВт: холостой ход 1,78 3,65 3,65
при нагрузке 2,034 3,87 3,86
на транспортирование 0,254 0,22 0,21
Производительность, кг/с 2,2 2,55 2,79
Энергоемкость, кВт-с/кг с учетом холостого хода 0,921 1,518 1,017
без учета холостого хода 0,115 0,115 0,013
130
Раздел II. Животноводство.
В результате исследований определено, что в установках УТН-10, УТН-20 сечение рабочей камеры значительно больше диаметра выталкивающего поршня, что приводит к значительным гидропотерям и соответственно снижению производительности установок и увеличению затрат энергии. Отсутствие в конструкции данных установок опорной рамы создает неудобства при их монтаже.
У поршневых установок ПУН-20 с гидроприводом, снабженным обратным клапаном, из-за наличия в навозе посторонних включений имеются отказы в работе, которые устраняются только после очистки клапанной коробки.
Из таблицы 2 видно, что производительность установок ПУН-20 и ПУН-20М в 1,5-1,7 раза выше, чем производительность установки УТН-10. Причем, установка ПУН-20М имеет производительность в 1,49 раза больше, чем установка с обратным клапаном. В этой установке отсутствует наиболее уязвимый узел - обратный клапан. Поршневые установки ПУН-20 и ПУН-20М имеют соответственно в 1,94, и 4,9 раза меньшую удельную энергоемкость процесса транспортирования навоза при дальности в 3-5 раз превышающую показатели серийной установки УТН-10.
Получено 06.03.00.
131
