Введение к работе
Актуальность темы исследования. Уровень продуктивности животных на 60-80% определяет фактор кормления. Поскольку корма являются самой большой статьей расходов в животноводстве, инвестиции в улучшение организации кормления дают наибольший эффект.
В системах приготовления и раздачи кормов, внесения подстилки на животноводческих фермах основной и наиболее энергоемкой операцией является измельчение стебельчатых кормов, которые в настоящее время заготавливают в тюках, рулонах разных размеров и в рассыпном виде. Выявлено, что в большинстве технологий кормление животных на крупных фермах осуществляют полнорационными смесями, приготовленными смесителями-раздатчиками типа ИСРК-12, АКМ-9 и др., а также смесями с малокомпонентным сенажно-сено-концентратным типом кормления животных и поочередным раздельным скармливанием кормовых компонентов. При этом стебельчатые корма перед смешиванием или выдачей целесообразно измельчать.
Выпускаемые в настоящее время промышленностью измельчители-раздатчики ИРК-145, ИР-1,8 работоспособны только на рулонированных кормах, а ранее выпускаемые измельчители ИРТ-165, ИРТ-80 на стебельчатых материалах в тюках и в рассыпном виде. Поэтому имеется необходимость в создании универсальных измельчителей стебельчатых кормов и подстилки в тюках, рулонах любых размеров и в рассыпном виде.
Связь темы диссертации с планом научно-исследовательских работ. Исследования, составившие основу диссертации, выполнены по плану НИР и ОКР ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии в соответствии с Планом фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2011-2015 годы по заданию 09.02 «Разработать научные основы и методологию модернизации животноводства на базе ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий и технических средств нового поколения».
Научная гипотеза. Эффективность использования стационарных и мобильных технологических систем на фермах КРС, обеспечивающих приготовление полноценных кормосмесей, а также малокомпонентный тип кормления животных и поочередное скармливание кормовых компонентов можно повысить за счет измельчения стебельчатых кормов и подстилки специализированными универсальными измельчителями.
Рабочая гипотеза. Требуемое качество измельчения и равномерная выдача стебельчатых кормов и подстилки в тюках, рулонах любых размеров и в рассыпном виде, изменение производительности в широком диапазоне возможны путем разработки универсального приемно-подающего устройства и энергосберегающего рабочего органа с регулированием степени измельчения.
Цель исследований - обоснование параметров и режимов работы универсального измельчителя стебельчатых кормов в рулонах для ферм КРС.
Объект исследований - технологические процессы измельчения и дозированной выдачи стебельчатых кормов универсальным измельчителем с вертикальным вращающимся бункером и молотковым ротором.
Предмет исследований - закономерности процессов измельчения и выдачи стебельчатых материалов универсальным измельчителем с вертикальным вращающимся бункером и молотковым ротором.
Методы исследований - функционально-стоимостный анализ (ФСА), статистическое моделирование, компьютерный и натурный эксперименты.
Реализация результатов исследования. Конструкторская документация на универсальный стационарный измельчитель стебельчатых кормов и подстилки в тюках, рулонах и в рассыпном виде передана ООО «Агро-стимул» (г.Киров), а изготовленный экспериментальный образец указанного измельчителя внедрен в ООО «Русская грибная компания» (г.Самара) на хоздоговорной основе.
Научная новизна включает:
- полученное аналитическое выражение, с помощью которого установили закономерности между частотой вращения ротора, геометрическими размерами и массой молотков, силой отделения материала от массива, вылетом молотков в рабочую зону с учетом отклонения их от радиального положения и выявили рациональные значения указанных параметров и режимов молоткового аппарата универсального измельчителя;
- установленные зависимости, позволившие определить производительность измельчителя, мощности, потребные на привод молоткового ротора и вращающегося бункера, и оценить неравномерность выдачи измельчаемых материалов.
Практическая значимость работы состоит в разработке методики инженерного расчета универсальных стационарных измельчителей и мобильных измельчителей-раздатчиков стебельчатых кормов и подстилки в тюках, рулонах любых размеров и рассыпном виде.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии (г.Зерноград, 2009-2011 годах), Международной научно-практической конференции молодых ученых республики Беларусь (г. Минск, 2010 год), а также на Международных конференциях ДГТУ (г.Ростов-на-Дону, 2010 год), на XV Российской агропромышленной выставке «Золотая осень - 2013» была получена бронзовая медаль «За разработку технологии и оборудования сено-сенажно-концентратного кормления КРС».
На защиту выносятся следующие основные положения:
- усовершенствованная конструктивно-технологическая схема универсального измельчителя стебельчатых кормов, обеспечивающая универсальность по видам перерабатываемых материалов, рациональные значения производительности и качества измельчения материалов;
- теоретические зависимости и экспериментальные данные, характеризующие процессы взаимодействия рабочих органов универсального измельчителя со стебельчатыми материалами;
- методика инженерного расчета основных параметров и режимов работы универсального измельчителя с ротором молоткового типа и с вертикальным вращающимся бункером, оборудованного пружинными захватами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей и 1 книга, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций составляет 2,37 п. л., из них лично соискателю принадлежат 1,18 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы, включающего 128 наименований, и 5 приложений. Основное содержание диссертации изложено на 156 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 36 иллюстрации.
