Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования
1.1. Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов 11
1.2. Механизированные средства разгрузки траншейных хранилищ 19
1.2.1. Способы выемки силоса и сенажа 19
1.2.2. Характеристика погрузчиков для выемки консервированных кормов 24
1.3. Анализ разработок и исследований по механизации разгрузки траншейных хранилищ 39
1.4. Выводы, цель и задачи исследований 43
2. Теоретическое исследование энергоемкости блочной выемки консервированных кормов
2.1. Теоретические основы блочной выемки консервированных кормов... 46
2.1.1. Конструктивно-технологическая схема погрузчика 46
2.1.2. Конструкция и условия работы режущего элемента 48
2.1.3. Кинематическое исследование рабочего органа 54
2.1.4. Теоретическая производительность погрузчика 56
2.2. Реологические свойства кормового массива 67
2.3. Отделение консервированного корма 71
2.3.1. Энергозатраты на отделение кормового блока 71
2.3.1.1. Энергозатраты на внедрение вил 72
2.3.1.2. Энергозатраты на отрезание кормового массива 78
2.3.1.3. Энергозатраты на отрыв блока 83
2.3.2. Математический анализ взаимодействия элементов рабочего органа с материалом 85
2.3.3. Сопротивления перемещению П-образной несущей рамки 89
2.3.3.1. Сопротивление на режущих кромках 89
2.3.3.2. Сопротивление на фасках режущих и несущих элементов 92
2.3.3.3. Сопротивление от сил трения на поверхностях элементов рабочего органа 97
2.3.3.4. Сопротивление перемещению рамки от сил обжатия 98
2.3.4. Графическое отображение энергозатрат на отделение кормового блока 100
2.4. Оптимизация поперечного сечения зубьев вил 100
2.5. Выводы 101
3. Программа и методика экспериментальных исследований
3.1. Исследование физико-механических свойств силоса и сенажа 106
3.1.1. Программа исследований 106
3.1.2. Методика исследований физико-механических свойств силоса и сенажа 107
3.2. Исследование технологических свойств массива 112
3.2.1. Определение удельного сопротивления резанию 113
3.2.1.1. Методика экспериментальных исследований 113
3.2.1.2. Удельная работа резания 116
3.3. Методика проведения лабораторно-полевых экспериментальных исследований 117
3.3.1. Программа исследований 117
3.3.2. Экспериментальная установка 117
3.3.3. Тарирование средств измерений 125
3.3.4. Определение погрешности измерительного оборудования 128
3.4. Методика обработки опытных данных 129
3.5. Методика производственных испытаний погрузчика 131
3.6. Выводы
4. Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний
4.1. Результаты исследований физико-механических свойств силоса и сенажа 133
4.1.1. Плотность и влажность силоса и сенажа 133
4.1.2. Удельные сопротивления разрыву и сдвигу кормового массива 135
4.1.3. Зависимость коэффициента трения от влажности и плотности кормового массива 136
4.2. Результаты исследований технологических свойств силоса и сенажа.. 138
4.3. Анализ энергозатрат процесса отделения кормового блока 140
4.3.1. Влияние глубины погружения зуба вилочного захвата на усилие и работу внедрения 140
4.3.2. Усилие, энергозатраты и удельные энергозатраты на резание кормового блока 143
4.3.3. Усилие и работа отрыва блока по основанию 145
4.3.4. Энергозатраты процесса отделения корма блоками 148
4.4. Результаты производственных испытаний опытного образца погрузчика консервированных кормов 148
4.4.1. Технологический процесс блочно-порционной выемки корма 148
4.4.2. Влияние производственных факторов на объем и массу блока корма 150
4.4.3. Анализ времени рабочего цикла 157
4.4.4. Эффективность погрузчика на выемке консервированных кормов... 159
4.5. Экономическая оценка погрузчика консервированных кормов 160
4.5.1. Экономическая эффективность производства и использования нового погрузчика 161
4.5.2. Расчет экономической эффективности по качеству продукции 166
Выводы 170
Общие выводы 172
Литература 174
Приложения 185
- Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов
- Конструкция и условия работы режущего элемента
- Методика исследований физико-механических свойств силоса и сенажа
- Влияние глубины погружения зуба вилочного захвата на усилие и работу внедрения
Введение к работе
Животноводство - одна из важнейших отраслей сельского хозяйства, удовлетворяющих потребности населения в продуктах питания и обеспечивающих сырьем различные отрасли промышленности. Основным фактором повышения продуктивности животноводства является крепкая кормовая база и организация полноценного сбалансированного по всем необходимым питательным веществам кормления животных.
Отрасли животноводства нашей страны вступили в XXI век в состоянии глубокого кризиса. Он обусловлен просчетами аграрной политики в последнее десятилетие. За эти годы разрушена материально-техническая база животноводства, не производится новая техника, идет возврат к примитивным, высокозатратным технологиям, основанным преимущественно на ручном труде. На фермах используют не более 20...25% парка техники, работающей в пределах нормативного срока, а до 80% ее подлежит ремонту и находится за пределами амортизационного срока [1].
В связи с этим возникла необходимость реструктуризации технологий и инженерно-технической базы подотраслей животноводства, которая должна быть направлена на увеличение производства высококачественной экологически чистой продукции в достаточных объемах для обеспечения внутренних потребностей, создания страховых резервов и реализации на внешнем рынке, на повышение экономической эффективности и конкурентоспособности животноводства.
В современных условиях при реструктуризации технологий и технической базы приготовления, хранения и подготовки кормов к скармливанию целесообразно реализовать основные технологические, технические и организационные мероприятия. Ограниченные ресурсы сельскохозяйственных предприятий предпочтительней сконцентрировать на совершенствовании технологий заготовки и хранения кормов.
В сельскохозяйственной практике на выемке консервированных кормов повсеместно применяются грейферные и фронтальные погрузчики. Они имеют существенный недостаток - разрыхляют остающийся в хранилище корм на большую глубину. В разрыхленные слои проникает воздух и начинается окисление силоса или сенажа. Это ведет к значительному снижению питательности корма, порче и большим потерям. Поэтому фронтальные и грейферные погрузчики с серийными рабочими органами отрывающего типа нельзя считать эффективными. Возникла необходимость "разработать и поставить на производство универсальный погрузчик из хранилищ силоса и сенажа с одновременным измельчением без разрыхления монолита, а также механический резак для силоса и сенажа и блокорезку для погрузки без разрыхления измельченных кормов, распространенную в развитых зарубежных странах" [1].
Отечественной промышленностью выпускались погрузчики фрезерующего и сгребающего типов. Они в полной мере отвечают агрозоотехническим требованиям по сохранению целостности кормового массива. Однако погрузчики этого типа весьма материалоёмки и энергоемки. По этой причине они не отвечают требованиям производства, и выпуск их машиностроительными предприятиями прекращен.
Таким образом, практика диктует необходимость создания экономичного высокопроизводительного погрузчика для выемки консервированного корма из траншейных хранилищ, исключающего недостатки серийных машин. Подобные погрузчики отечественной промышленностью не выпускаются, это объясняется отчасти и недостаточностью исследований.
В связи с этим создание погрузчика консервированных кормов, обеспечивающего экономичную и высокопроизводительную работу, ровную и плотную поверхность корма в технологической зоне, является весьма актуальной задачей.
Цель работы - повышение эффективности технологического процесса блочно-порционной выемки консервированных кормов за счет разработки и обоснования параметров рабочего органа погрузчика.
Объект исследований - технологический процесс блочной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ погрузчиком, оснащенным рабочим органом отрезающего типа.
Методика исследования предусматривает разработку теоретических положений процесса отделения кормового блока и экспериментальное их подтверждение в лабораторно-полевых и производственных условиях. Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов классической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием методов тензометрирования с последующей обработкой результатов при помощи законов математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна. Предложена конструктивно-технологическая схема рабочего органа для блочной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ. Получены аналитические выражения для определения производительности погрузчика в зависимости от геометрических и кинематических параметров рабочего органа, энергозатрат на внедрение зубьев вил, резание кормового массива, отрыв блока с учетом параметров отдельных элементов рабочего органа и физико-механических свойств материала, экспериментальные зависимости энергозатрат процесса отделения кормового блока.
Практическая значимость. На основе исследований разработаны новая конструктивная схема рабочего органа погрузчика и установлены основные его геометрические и режимные параметры, предложена технологическая схема блочно-порционной выемки консервированного корма из траншейных хранилищ.
Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-
исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при разработке погрузчиков для выемки консервированных кормов. Производственный образец рабочего органа погрузчика для блочно-порционной выемки консервированного корма испытан ОАО "Саль-сксельмаш" в траншейном хранилище открытого акционерного общества "Сеятель" Целинского района Ростовской области. ОАО "Сальсксельмаш" в 2002 г освоено серийное производство рабочих органов к выпускаемым предприятием погрузчикам ПКУ-0,8.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на II Российской научно-практической конференции "Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе" (г. Ставрополь, 2003 г.), на научно-техническом Совете ОГК ОАО "Липецкий тракторостроительный завод" (г. Липецк, 2001 г.), на техническом Совете ОГК ОАО "Сальсксельмаш" (п. Гигант Ростовской области, 2002 г.), где получили одобрение и рекомендации к дальнейшему их внедрению в производство, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова" (1997-2003 гг.).
На защиту выносятся перечисленные выше результаты, имеющие научную новизну и практическую ценность.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ общим объемом 2,64 печатных листа, из них лично автору принадлежат 1,53 п.л., в том числе 2 работы в центральной печати, описание 2 патентов РФ на изобретение.
Диссертационная работа выполнялась с 1997 года в Саратовском государственном агроинженерном университете (с 17.04.98 г. СГАУ им. Н.И. Вавилова) на кафедре: "Детали машин и подъемно-транспортные машины".
Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов
В сельском хозяйстве России и большинства зарубежных стран важное значение придается повышению эффективности использования кормов, в том числе силоса и сенажа. В технологиях производства силоса и сенажа имеется много общего, однако концепции консервирования их различны.
Силосование - один из давно известных способов консервирования растительного сырья. Теоретическая концепция процесса силосования принадлежит Зубрилину А.А. [2], в соответствии с которой силосование происходит за счет создания благоприятных условий для жизнедеятельности бактерий в процессе сбраживания Сахаров растений.
Сенажирование - процесс силосования провяленных трав известен под названием сенажирования. Теоретические основы способа сенажирования были разработаны Михиным A.M. [3-5]. Действующим началом процесса консервирования провяленных трав является физиологическая сухость среды, при которой водоудерживающая сосущая сила в клетках достигает 5,5...6,0 МПа и значительно превосходит сосущую силу большинства бактерий [6, 7]. Следует отметить, что в процессе силосования трав часто нарушаются технологические требования. К основным факторам, обеспечивающим высокое содержание питательных веществ в заготавливаемом корме, относятся оптимальные сроки уборки растений, степень подвяливания, измельчения, транспортировка, степень уплотнения при закладке в хранилище, его подготовка к скармливанию. Нарушение основных условий и сроков заготовки кормов приводит к большим потерям питательных веществ, особенно белка. Так, при несвоевременном скашивании трав потери протеина составляют 40...50%, каротина - 90...95%, а содержание клетчатки возрастает на 30...40% [8]. Существуют две технологии приготовления силоса. По первой технологии высокостебельные культуры влажностью 70...80% скашивают, измельчают и сразу перевозят для загрузки в хранилища. По второй технологии траву скашивают с укладкой в валок и провяливают до влажности 60.. .70%, а затем подбирают с одновременным измельчением и перевозят к месту силосования [9].
Силос в зависимости от ботанического состава растений подразделяют на силос из кукурузы и силос из однолетних и многолетних свежескошенных и провяленных трав. Для приготовления силоса зеленые растения должны быть скошены: кукуруза и сорго - в фазе молочно-восковой и восковой спелости зерна; подсолнечник - в начале цветения; суданская трава - в фазе выметывания метелки; соя - в фазе побурения нижних бобов; многолетние бобовые травы - в фазе бутонизации, но не позднее начала цветения; многолетние злаковые - в конце фазы выхода в трубку - начало колошения; травосмеси многолетних трав скашивают в названные выше фазы преобладающего компонента [10].
Сенаж представляет собой предварительно провяленную измельченную зеленую массу, законсервированную в траншеях или башнях. Сенаж в зависимости от ботанического состава и влажности измельченных до 3 см растений подразделяют на сенаж из бобовых и бобово-злаковых трав, провяленных до влажности 45...55% и сенаж из злаковых и злаково-бобовых трав, провяленных до влажности 40...55% [11].
Лучшие сроки кошения трав для приготовления сенажа: многолетние бобовые травы - в фазе бутонизации, но не позднее начала цветения; многолетние злаковые - в конце фазы выхода в трубку до начала колошения; многолетние травосмеси скашивают в названные выше фазы преобладающего компонента. Данными ВНИПТИ "Рапса" установлено, что эффективной кор-мосмесью на сенаж является четырехчленная: овес + горох + ячмень + рапс. Средняя питательность сенажа должна составлять 0,35 корм, ед., 40...50 г перевариваемого протеина, 40...50 мг каротина. В нем сохраняется до 80% сахара от первоначального сырья [8], что способствует сбалансированию рациона по сахаро-протеиновому отношению. Консервирующим фактором в сенаже служит не актуальная кислотность, а физиологическая сухость среды, снижающая активность бактериальных процессов.
Качество силоса и сенажа находится в прямой зависимости не только от оптимальных сроков уборки, но и от продолжительности загрузки массы в хранилище. Чем продолжительнее процесс загрузки, тем сильнее аэрация и самонагревание массы и, как следствие, снижение перевариваемости протеина в корме. Поэтому башенные хранилища необходимо заполнять за 3...4 дня, а траншейные за 4...5 дней [12]. При этом должен быть обеспечен такой ритм доставки массы, чтобы в траншейном хранилище ежедневно уплотненный слой массы составлял 0,8... 1,0 м, а в башенном - 6...8 м [3]. В траншейных хранилищах силосную массу уплотняют тяжелыми гусеничными или колесными тракторами (рис. 1.1) до значений плотности 0,6...0,8 т/м , а се-нажную-до 0,5...0,6т/м3 [13].
Жесткие требования по продолжительности загрузки башенных хранилищ кормовой массой в условиях хозяйств выдержать весьма сложно. Значительная высота (до 29 м) хранилищ, затрудняющая их выгрузку, трамбование закладываемой массы до рекомендуемой плотности, отсутствие надежных загрузчиков и распределителей массы ограничивают башенное хранение силоса и сенажа.
Конструкция и условия работы режущего элемента
Анализ литературных источников показал, что способы отделения корма от основного массива фрезерованием, сгребанием и отрывом недостаточно эффективны. В результате научного поиска была разработана блочно-порционная схема выемки консервированного корма из траншейных хранилищ [88-90]. Она предполагает создание погрузчика фронтального типа, оснащенного вилочным захватом с механизмом для отрезания блоков. Процесс выемки корма погрузчиком, работающим по этой схеме, состоит из следующих операций (рис. 2.1): 1 - подъезд к кормовому массиву, ориентирование вил в горизонтальной плоскости и их внедрение в корм; 2 - отрезание захваченной вилами порции корма ножами по вертикальной поверхности; 3 - отрыв порции вилами по основанию в горизонтальной плоскости; 4 - отъезд от массива и погрузка блока консервированного корма в транспортное средство. Затем рабочий цикл повторяется. При этом вилы внедряются на том же уровне, что и в первый раз, но со смещением на ширину рабочего органа. Выемку начинают производить с верхней части кормового массива по всей ширине траншеи. Выработав верхний слой, начинают выемку нижележащего и таким образом доходят до основания хранилища. Поверхность остающегося в хранилище кормового массива не нарушается. Она сохраняется ровной и плотной не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости. Благодаря этому предотвращается попадание воздуха в слои корма и исключается его окисление и порча.
В качестве транспортного средства могут применяться как отечественные кормораздатчики с горизонтально расположенными шнеками и вертикальными рабочими органами, так и зарубежные (рис. 2.1, а-в).
Технологическая схема блочно-порционной выемки предполагает наличие погрузчика фронтального типа, оснащенного вилочным захватом с механизмом для вырезания порции корма. Важной исходной предпосылкой выбора такой схемы явилось то обстоятельство, что частицы корма имеют горизонтальную ориентацию с ярко выраженной слоистостью и сопротивление отрыву силоса и сенажа в горизонтальной плоскости в 8... 12 раз меньше, чем в вертикальной [88-90]. Поэтому отделение блок-порции необходимо, прежде всего, по вертикальным плоскостям, а в горизонтальной масса легко отделяется подъемом вил. Основываясь на этом положении, в качестве отделяющего рабочего органа были приняты горизонтально ориентированные вилы.
Принципиальная схема погрузчика для блочно-порционной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ показана на рисунке 2.2. [93].
Навесное оборудование состоит из грузоподъемной системы погрузчика ПКУ-0,8 и рабочего органа. Он содержит раму 1 сварной конструкции с горизонтальными зубьями вил 2, на вертикальных стойках 3 которой шар-нирно с возможностью подъема-опускания установлена П-образная рамка 4. Последняя имеет фронтальный 5 и два боковых ножа 6, соединенных между собой угловыми зубьями 7. Фронтальный нож 5 соединен с балкой 8 рамки с помощью ребер 9 Т-образного сечения. Рамка 4 приводится в движение с помощью трех гидроцилиндров 10 двустороннего действия, установленных на кронштейнах 11 стоек 3. Гидроцилиндры 10 подключены к незадействован-ной погрузчиком третьей секции гидрораспределителя трактора.
Погрузчик работает следующим образом. Напором трактора горизонтально ориентированные вилы внедряются в кормовой массив на всю их длину. П-образная рамка при этом находится в крайнем верхнем положении. Боковые ножи вклиниваются в материал на некоторую глубину и прорезают его, частично формируя боковые стенки кормового блока. Затем включаются гидроцилиндры и рамка перемещается вниз, отделяя захваченную вилами порцию корма от основного массива по фронтальной и боковым поверхностям. Рамка опускается вниз до уровня ниже зубьев вил, полностью освобождая порцию от связей с кормовым массивом в вертикальной плоскости. Подъемом рабочего органа или его подворотом блок-порция отрывается по основанию и погружается в транспортное средство: прицеп, кормораздатчик или смеситель-раздатчик.
Эффективная работа погрузчика возможна, если он максимально приспособлен к особенностям технологического процесса и физико-механическим свойствам выгружаемого корма. При разработке конструкции навесного оборудования с режущим органом исходили из условия наибольшего использования особенностей консервированных кормов, а также возможности достижения высокой производительности погрузчика.
Основная операция блочно-порционной выемки консервированных кормов, определяющая эффективность способа - отрезание по фронтальной и боковым поверхностям. Все остальные операции технологического процесса погрузчика являются по существу вспомогательными. От особенностей процесса резания и конструктивных параметров режущего элемента зависят энергозатраты на процесс и производительность выемки.
Процесс резания лезвием силосного или сенажного материалов во многом зависит от факторов: скользящего или наклонного движения лезвия по разрезаемому материалу и зависимости от них нормального давления, необходимого для проникновения лезвия в разрезанный слой. Помимо этих ос
Методика исследований физико-механических свойств силоса и сенажа
Для обоснования конструктивных параметров грузозахватного органа погрузчика для блочной выемки консервированных кормов необходимо изучить характеристику их физико-механических свойств: плотность, влажность, сопротивление резанию, сопротивление сжатию, сопротивление отрыву, коэффициент трения.
Объектом исследований были кукурузный силос с послойно заложенным зерном в наземное облицованное траншейное хранилище длиной 30 м, шириной 12 м, высотой 2,5 м и сенаж из вико-овсяной смеси, заготовленный в фазе молочно-восковой спелости овса, заложенный в наземное облицованное хранилище длиной 30 м, шириной 15 м и высотой 2,5 м. Исследование физико-механических свойств корма проводилось непосредственно на массиве в траншейном хранилище.
Программой исследований физико-механических свойств консервированных кормов предусматривалось определение плотности, влажности, сопротивлений разрыву в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сдвигу в вертикальной плоскости, сжатию, разрушению режущей кромкой ножа, коэффициента трения корма по стали. Плотность и влажность силоса и сенажа определялись согласно рекомендациям [10,11]. Плотность определялась взвешиванием определенного объема. Для этого было изготовлено специальное приспособление, представляющее собой пространственную прямоугольную призматическую фигуру, выполненную в виде основания из пластины и приваренных к нему ребер, свободные концы которых заострены. На предварительно подготовленном участке кормового массива забивалось изготовленное приспособление без нарушения первоначальной его плотности. По основанию и боковым граням ножом разрушались связи отделяемой навески с массивом. Вырезанная навеска взвешивалась на весах РН-6Ц13УМ с точностью до 5 г. Размеры навески в метрах составляли 0,16x0,16x0,20. Влажность силоса определяли в лабораторных условиях методом высушивания навесок. Навески в 4...5 г помещались в алюминиевые бюксы и высушивались в сушильном шкафу СЭШ-ЗМ при температуре 100 ±5 С в течение 3 часов. Затем навески охлаждались и взвешивались. Абсолютную влажность определяли по выражению: где гп\ — масса бюкса с консервированным кормом до сушки, г; тг - масса бюкса с консервированным кормом после сушки, г; т6 — масса бюкса, г. Плотность и влажность силоса определялись в пятикратной повторнос-ти по высоте массива, начиная от основания траншеи через каждые 0,5 м. Сопротивление разрыву определялось в двух плоскостях - вертикальной и горизонтальной, при помощи приспособления, используемого для определения плотности. На предварительно подготовленный участок кормового массива ребрами вертикально вниз забивалось приспособление. Затем с трех боковых граней и основания ножом разрушались связи захваченной приспособлением порции силоса от массива. Для исключения трения между свободными стенками порции и массивом создавался зазор в 40...50 мм. В результате сохранялась связь порции с массивом только по одной вертикальной, боковой грани приспособления. Отрыв порции производился в горизонтальном направлении (рис. 3.1, а). Для замера усилия использовали динамометр ДПУ-0,1-2, ТУ25-06.1258-81. Аналогично определялось сопротивление разрыву в горизонтальной плоскости. Отличие заключалось в том, что связь порции с массивом сохранялась по нижней горизонтальной плоскости порции. Отрыв производился в вертикальном направлении (рис. 3.1,6). Сопротивление сдвигу в вертикальной плоскости определяли по схеме, показанной на рисунке 3.1, в. Удельные показатели определялись как отношение соответствующих усилий к площадям, по которым происходило разрушение связи порции корма с массивом. Важным физико-механическим свойством консервированного корма, оказывающим существенное влияние на процесс резания и операцию внедрения вилочного захвата, является сопротивление сжатию. Исследование связи напряжений сжатия с величиной деформации массива корма проводились на приспособлении (рис. 3.2, 3.3). На горизонтально ориентированном основании 1 (рис. 3.4) на опорных стойках 2 смонтирована открытая сверху камера 3. В нее помещался вырезанный образец материала 4. Сверху на образец устанавливается штамп 5 в виде квадратной пластины 110 х 110 мм. Посредством кулисы 6 и динамометра 7 он связан с силовым рычагом 8. Приведением в движение силового рычага через систему звеньев усилие сжатия передается на испытуемый образец корма. Мерительной линейкой с но-ниусной шкалой с точностью до 0,1 мм фиксировалась величина перемещения штампа. Эксперименты на сопротивление проводились согласно рекомендациям [89, 105]. Опыты по определению сопротивлений разрыву, сдвигу, сжатию кормового массива проводились в пятикратной повторности на высоте 0,5 м от основания траншеи.
Важным показателем кормового массива, оказывающим существенное влияние на операции резания и внедрения вил, является коэффициент трения силоса по стали. Величину коэффициента трения определяли через усилие на перемещение ножа в вертикальной плоскости и зуба в горизонтальной плоскости, предварительно внедренных в материал, и от удельного давления на поверхности трения. Коэффициент трения находился по выражению:
При резании силосного или сенажного массива необходимо располагать сведениями об их технологических свойствах, т.е. о свойствах, содействующих или противодействующих резанию. Технологическим свойством массива при резании лезвием в соответствии с сущностью этого процесса является степень его податливости разделению на части. Количественной оценке легче поддается обратное свойство материала - его способность сопротивляться, противодействовать разделению на части. Такое свойство можно с достаточной точностью определить только практически, а приближенно и теоретически - на основании анализа силового взаимодействия лезвия с материалом в процессе резания.
Влияние глубины погружения зуба вилочного захвата на усилие и работу внедрения
Производительность погрузчика зависит от массы блока консервированного корма и времени цикла погрузки. Производственные испытания позволили сделать анализ времени рабочего цикла погрузчика. Общее время погрузочного цикла складывается из времени резания, времени операций на манипулирование грузоподъемной системой и транспортных операций. Продолжительность операции резания в общем балансе рабочего цикла погрузчика занимает наименьшее значение. Это связано с тем, что откусывание происходит посредством напорного действия трех гидроцилиндров на П-образную рамку, ножи которой отделяют порцию консервированного корма сразу с трех сторон за один рабочий ход. Операции, связанные с управлением грузоподъемной системой и рабочими органам, состоят из подъема и опускания стрелы, наклона вил при разгрузке и возврата их в исходное положение. Продолжительность этой операции на манипулирование грузоподъемной системой зависит главным образом от параметров гидропривода погрузочной системы. В общем балансе продолжительности погрузочного цикла особый интерес представляют затраты времени на транспортные операции. Продолжительность транспортных операций определяется схемой маневрирования в пределах траншеи и скоростью передвижения. Как уже отмечалось во второй главе, существует три схемы взаимодействия системы "погрузчик - массив - транспортное средство" (рис. 2.7). Применение той или иной схемы зависит главным образом от ширины траншеи и состояния площадки. Маневрирование по схеме а более эффективно в широких силосохранилищах. С уменьшением ширины хранилища перспективнее применять схемы бив.
Продолжительность всех составляющих времени погрузочного цикла сведена в таблицу 4.3 и представлена графически на рисунке 4.20.
Время на переключение передач и управление золотниками распределителя приплюсовывалось ко времени соответствующей операции. Как видно из таблицы, время на транспортные операции является предопределяющей продолжительности рабочего цикла цикла, следовательно, и производительности погрузчика.
В отечественной сельскохозяйственной практике распространена выемка консервированных кормов с помощью грейферных погрузчиков ПЭ-0,8Б, ПЭА-1,0 и фронтальных ПКУ-0,8, ПФ-0,5 и СНУ-550. Работа этих погрузочных средств основана на способе отделения порций корма отрывом, и поэтому данные погрузчики не отвечают агрозоотехническим требованиям в плане сохранения плотной поверхности кормового массива. Их рабочие органы разрыхляют поверхность массива на значительную глубину и создают условия вторичной ферментации консервированного корма. Проведенные исследования качества кукурузного силоса показали, что в пробах, взятых на глубине 0,2 м разрыхленного грейферным захватом погрузчика ПЭ-0,8Б массива через 48 часов после выемки, содержание перевариваемого протеина снизилось на 17,6 %, каротина - на 52,5 %, молочной кислоты - в 2,5 раза, питательности - на 14,3 % [96]
Для сравнительного анализа эффективности применяемых погрузчиков принят коэффициент кэр [113], отражающий качество выполнения технологической операции отделения. Он определялся экпериментально замерами толщины разрыхленного слоя по контуру рабочего органа - грейферного захвата и вил для силоса фронтальных погрузчиков как отношение объема разрыхленного материала кормового массива в технологической зоне отделения к объему разовой порции корма. Погрузчик-экскаватор ПЭА-1,0 имеет коэффициент кэр = 0,91. У погрузчика ПЭ-0,8Б - fc,p = 0,75, ПКУ-0,8 - кэр =0,51, СНУ-550 - кэр = 0,49. Приведенные значения кэр свидетельствуют о достаточно низкой эффективности универсальных погрузчиков на выемке консервированного корма. В связи с этим перед отечественным машиностроением остро стоит проблема разработки и производства дополнительных рабочих органов к этим погрузчикам для выемки силоса и сенажа.
Отечественная промышленность может идти по пути оснащения фронтальных погрузчиков ПКУ-0,8, СНУ-550, ПГТ-360 и им подобных дополнительными рабочими органами для вырезания порций корма. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны дополнительные сменные рабочие органы, принцип действия которых основан на блочно-порционной технологической схеме выемки. По этой технологии порции корма вырезаются в виде прямоугольных призм, и потери корма из-за вторичной ферментации исключаются, так как не нарушается целостность остающегося в хранилище корма. После выемки корма блоками массив остается плотным не только по вертикальной, но и по горизонтальной поверхности технологической выработки. Широкое использование погрузчиков для вырезания блоков обусловлено их высокой производительностью и универсальностью. Все это делает способ наиболее перспективным для отечественного животноводства.
Значения коэффициентов кэр для ПКУ-0,8 с рабочими органами, активные режущие элементы которых выполнены в виде черенковых ножей, составили от 0,18 до 0,21, П-образной рамки - 0,27. Это значительно меньше, чем показатели погрузчиков с серийными вилами отрывающего типа.
Производственные испытания опытного образца погрузчика силоса и сенажа и выявили его технические и технологические преимущества и высокую производительность.
Расчет технологической эффективности проведен в сравнении с серийным погрузчиком ПКУ-0,8 с вилами для силоса - ПКУ-0,8-12. Технологический процесс выемки силоса и сенажа серийным погрузчиком с рабочим органом ПКУ-0,8-12 аналогичен с работой погрузчика, оснащенного предлагаемым рабочим органом. Отличие в том, что вместо отрезания корма в виде блока порция отрывается отъездом трактора с одновременным подъемом стрелы погрузчика. Поэтому погрузчик ПКУ-0,8 с рабочим органом ПКУ-0,8-12 принимаем за сравнительный аналог.
