CC BY
10
УДК 621.867:631.22.018
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА УБОРКИ НАВОЗА ШТАНГОВЫМ ТРАНСПОРТЁРОМ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
П.И. Гриднев, доктор технических наук, зам. директора Т.Т. Гриднева, кандидат технических наук Ю.Ю. Спотару, инженер-исследователь
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Б-шаП: vniimzh213@list.ru
Аннотация. В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса уборки навоза транспортерами различной конструкции установлено, что транспортеры штангового типа перед другими имеют существенные преимущества по важным показателям, позволяющим оценить их работу как наиболее эффективную. Рассмотрены факторы, в значительной степени влияющие на эффективность процесса уборки навоза штанговым транспортером. Основными из них признаны: степень заполнения канала навозом; его физико-механические характеристики; время накопления навоза в канале; геометрические размеры канала, скребков и шаг расстановки их по длине тягового контура; скорость движения тягового контура. В статье представлены в графической и аналитической форме результаты экспериментальных исследований закономерностей изменения: активной зоны транспортирования, формируемого тела волочения, полноты захвата навоза скребками, максимальной производительности, удельной энергоемкости процесса от изменяющейся степени заполнения канала навозом и шага расстановки скребков транспортера. Все результаты получены в ходе экспериментальных исследований процесса транспортирования навоза влажностью 82-85% при длине рабочего хода 2800 мм. Представленные результаты исследований послужат основой для разработки методики расчета параметров штангового транспортера и технологической линии уборки навоза применительно к различным типам животноводческих помещений.
Ключевые слова: зона транспортирования, производительность, шаг расстановки скребков, штанговый транспортер.
Введение. В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса уборки навоза транспортерами различной конструкции установлено, что транспортеры штангового типа перед другими имеют значительные преимущества по таким важным показателям, как энергоемкость процесса, удельная материалоемкость, надежность в работе, стоимость изделия, возможность автоматизации процесса управления работой транспортера и т.д. [1-5].
Материалы и методы исследования. Тяговый контур транспортера выполняется из стальной полосы, скребки - из уголков. Привод тягового контура осуществляется от гидравлической станции, при этом от одной станции можно осуществлять привод до четырех тяговых контуров. Эффективность процесса уборки навоза штанговым транс-
портером зависит от большого числа влияющих факторов. Основными из них являются: степень заполнения канала навозом; его физико-механические характеристики; время накопления навоза в канале; геометрические размеры канала, скребков и шаг расстановки их по длине тягового контура; скорость движения тягового контура. От этих факторов зависит длина зоны активного транспортирования, формируемого тела волочения и степень его деформации в зоне перехода скребка из рабочего хода в холостой. Изменяя степень заполнения канала навозом и шаг расстановки скребков по длине тягового контура, определяли влияние вышеперечисленных факторов на:
- длину зоны раскрытия скребков;
- длину зоны закрытия скребков;
- степень захвата скребками навоза;
- полноту уборки навоза из канала;
- длину тела волочения;
- степень деформации тела волочения;
- производительность транспортера;
- энергоемкость процесса транспортирования.
Степень заполнения канала навозом изменяли от 25 до 100% через каждые 25%. Определяли данную величину по объему канала с учетом его геометрических размеров: длины, ширины и глубины.
Шаг расстановки скребков изменяли от 500 до 2000 мм через каждые 500 мм. Ход тягового контура сохраняли постоянным -2800 мм.
На рисунке 1 представлены в графической форме результаты экспериментальных исследований влияния степени заполнения канала навозом на длину зоны раскрытия и закрытия скребков и зоны активного транспортирования. Установлено, что с увеличением степени заполнения канала навозом от 25 до 100% зона раскрытия скребков соответственно уменьшается с 498 до 280 мм, а зона закрытия скребков - с 556 до 310 мм. Зона активного транспортирования в рассмотренном случае увеличивается с 2302 до 2520 мм. Аппроксимация полученных зависимостей представлена формулой (1).
Ь, мм 2700
2200
1700
1200
700
200
► 1 ""
25 50 75 100 А %
Рис. 1. Влияние степени заполнения канала (А, %) навозом на длину зоны активного транспортирования (Ь, мм), закрытия и раскрытия скребков (Ьз, Ьр, мм): 1 - длина зоны активного транспортирования; 2 - длина зоны открытия скребков; 3 - длина зоны раскрытия скребков
Ьт р = 2,93Д + 2227 Ь3 =-3,28Д + 638 и = —1,70Д + 451
(1)
Шаг расстановки скребков и степень заполнения канала навозом оказывают существенное влияние на полноту захвата навоза скребками транспортера. При шаге расстановки скребков, равном 1,0 м, максимальная полнота захвата достигается при 50% степени заполнения канала и составляет 89%, при шаге расстановки скребков 1,5 метра отмечается минимальная полнота захвата (рисунок 2).
Объясняется такая зависимость увеличением доли навоза, переваливаемой через скребок в процессе транспортирования его по каналу. Аналитические выражения полученных зависимостей представлены выражением (2).
П, % 100
90 80 70
60
50
у ■ —-
/У
р- < N
А, %
25
50
75
100
Рис. 2. Влияние степени заполнения канала (А, %) навозом на полноту захвата его скребками (П, %) при длине рабочего хода 2800 мм: 1- шаг
расстановки скребков 0,5 м; 2 - шаг расстановки скребков 1,0 м; 3 - шаг расстановки скребков 1,5 м
П = — 6Е — 0,5 Д3 + 0,0064Д2 + 0,28Д + 56
П = 0,0003Д3 — 0,0688Д2
5,06Д — 28
П = 0,0001Д3
0,0184Д2 — 0,54Д + 58
(2)
С ростом степени заполнения канала навозом происходит увеличение длины формируемого тела волочения. Максимального значения данная величина достигает при шаге расстановки скребков 0,5 м, рисунок 3 и формула (3).
Ь, мм 3,0
2,5 2,0 1,5 1,0
0,5
2
А, %
25
50
75
100
Рис. 3. Влияние степени заполнения канала навозом (А, %) на длину формируемого тела волочения (Ь, мм) при длине рабочего хода 2850 м: 1 - шаг расстановки скребков 0,5 м; 2 - шаг расстановки скребков 1,0 м; 3 - шаг расстановки скребков 1,5 м
Ц = 0,0113Д-Ь2 = 0,0043Д Ц = 0,0027Д
1,0667 -1,0933 -1,0333
(3)
При этом же шаге расстановки скребков достигается максимальная производительность 7,3 т/ч, рисунок 4 и формула (4).
М, кг/ч 9000
7000
5000
3000
1000
>
Л
А Г
А, %
25
50
75
100
Рис. 4. Влияние степени заполнения канала навозом (А, %) на максимально возможную производительность транспортера (М, кг/ч) при длине рабочего хода 2800 мм: 1- шаг расстановки скребков 0,5 м; 2 - шаг расстановки скребков 1,0 м;
3 - шаг расстановки скребков 1,5 м
М = -0,104 Д2 + 92,708Д - 851,5 М = -0,558Д2 +142,82Д-1899,3 М = -0,064Д2 + 69,28Д - 546
(4)
Влияние степени заполнения канала на удельную энергоемкость (Э1,2,3, кВт.ч/т) процесса при шаге расстановке скребков 0,5; 1,0; 1,5 м представлены на рисунке 5 и выражением (5).
Э, кВтч/т 2,2
1,7
1,2
0,7
0,2
\
N
А, %
25
50
75
100
Рис. 5. Влияние степени заполнения канала навозом (А, %) на удельную энергоемкость процесса уборки (Э, кВтч/т) при длине рабочего хода 2800 мм: 1- шаг расстановки скребков 1,0 м; 2 - шаг расстановки скребков 0,5 м; 3 - шаг расстановки скребков 1,5 м
Э = 0,0004Д2 - 0,0648Д + 3,055 Э2 = 0,0004Д2 - 0,0755Д + 3,71 Э = 0,0004Д2 - 0,071Д + 3,145
(5)
Минимальная удельная энергоемкость процесса получена при шаге расстановки скребков 1,0 м, что объясняется меньшей деформацией тела волочения при возврате скребков в рабочее положение.
Представленные выше закономерности получены в ходе экспериментальных исследований процесса транспортирования навоза влажностью 82-85%.
В реальных производственных условиях создаваемый транспортер должен эксплуатироваться в гораздо большем диапазоне влажностей: 80-94%. В этих условиях характер закономерностей изменится, установить их возможно только экспериментальным путем.
Характеристики транспортера в расширенном диапазоне влажности будут получены в следующем году.
Выводы:
1. В результате экспериментальных исследований установлены закономерности изменения длины активной зоны транспортирования, формируемого тела волочения, полноты захвата навоза скребками транспортера, максимальной производительности и удельной энергоемкости процесса от изменяющейся степени заполнения канала навозом и шага расстановки скребков.
2. Максимальная производительность штангового транспортера 7,33 т/ч достигается при шаге расстановки скребков, равном
0.5 м, и 100% заполнении профиля канала навозом, при этом удельная энергоемкость процесса составляет 0,31 кВт.ч/т.
3. С целью выявления влияния физико-механических характеристик исходного навоза на закономерности процесса транспортирования его по каналу необходимо продолжить исследования с изменением влажности навоза в пределах от 80 до 84%.
4. С учетом полученных экспериментальных данных представляется возможным разработать методику расчета параметров штангового транспортера и технологической линии уборки навоза применительно к различным типам животноводческих помещений.
Литература:
1. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Результаты испытаний технических средств для уборки навоза из животноводческих помещений // Вестник ВНИИМЖ. 2012. №4.
2. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Теоретические основы расчёта параметров штангового транспортёра для уборки навоза // Вестник ВНИИМЖ. 2013. №1. С. 56.
3. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Новые технические средства для уборки навоза из животноводческих помещений // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. №4. С. 9-11.
4. Повышение эффективности функционирования технических систем подготовки навоза к использованию / Гриднев П.И., Морозов Н.М., Гриднева Т.Т. и др. М., 2000.
5. Рекомендации по системам удаления, транспортирования, хранения и подготовки к использованию навоза для различных производственных и природно-климатических условий / Денисов В.А. и др. М., 2005.
Literatura:
1. Gridnev P.I., Gridneva T.T. Rezul'taty ispytanij tekh-nicheskih sredstv dlya uborki navoza iz zhivotnovodche-skih pomeshchenij // Vestnik Vserossijskogo nauchno-is-sledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2012. №4.
2. Gridnev P.I., Gridneva T.T. Teoreticheskie osnovy ras-chyota parametrov shtangovogo transportyora dlya uborki navoza // Vestnik VNIIMZH. 2013. №1. S. 56.
3. Gridnev P.I., Gridneva T.T. Novye tekhnicheskie sred-stva dlya uborki navoza iz zhivotnovodcheskih pomeshchenij // Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo ho-zyajstva. 2012. №4. S. 9-11.
4. Povyshenie ehffektivnosti funkcionirovaniya tekhni-cheskih sistem podgotovki navoza k ispol'zovaniyu / Gridnev P.I., Morozov N.M., Gridneva T.T. i dr. M., 2000.
5. Rekomendacii po sistemam udaleniya, transportirova-niya, hraneniya i podgotovki k ispol'zovaniyu navoza dlya razlichnyh proizvodstvennyh i prirodno-klimaticheskih uslovij / Denisov V.A. i dr. M., 2005.
REGULARITIES OF THE PROCESS OF HARVESTING MANURE ROD CONVEYOR WITH HYDRAULIC DRIVE
P.I. Gridnev, doctor of technical sciences, deputy director T.T. Gridneva, candidate of technical sciences Y.Y. Spataru, engineer researcher
All-Russian Research Institute of Animal Husbandry Mechanization
Abstract. As a result in theoretical and experimental studies of process of manure utilization by the various construction's conveyors it was found that the rod type conveyors have significant advantages over the other ones on the important indicators allowing to evaluate their work as the most effective. The factors significantly effecting the process of manure cleaning efficiency with rod conveyor are observed. The main of them are: the channel filling with manure degree; its physical-and-mechanical characteristics; the time of manure accumulation in the channel; the geometric dimensions of channel, scrapers, and their placing's step along the traction loop length; the traction loop's speed. The article presents in graphical and analytical form the results of regularities of change's experimental studies: the active zone of transportation, formed body of drawing, completeness of capture of manure by scrapers, maximum productivity, the specific energy power capacity of changing degree of channel filling with manure and the conveyor's step of scrapers arrangement. All the results are obtained in the process of experimental researches of 82-85% humidity manure transportation's process at 2800 mm of working stroke. The presented research results will serve as a basis of rod conveyor parameters calculation method's development and manure cleaning technological line as about the various types of animal husbandry buildings' application.
Keywords: transportation area, performance, scrapers arrangement's step, rod conveyor.
