Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние механизации процессов приготовления и раздачи кормов на малых фермах крупного рогатого скота. цель и задачи исследования 9
1.1 Анализ существующих поточно-технологических линий по приготовлению и раздаче кормов на фермах крупного рогатого скота 9
1.2 Анализ и классификация существующих конструкций раздатчиков-смесителей кормов для ферм крупного рогатого скота 23
1.3 Обзор научных исследований процессов смешивания и раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота 38
1.4 Обзор научных исследований процесса дозированной выдачи кормов мобильными бункерными машинами 43
1.5 Обзор научных исследований по изучению процесса работы измельчителей кормов 53
1.6 Цель и задачи исследований 56
Глава 2. Теоретические аспекты по обоснованию повышения эффективности работы линии приготовления и раздачи кормовых продуктовкрупному рогатому скоту 59
2.1 Обоснование экономико-математической модели функционирования линии и структурной схемы многофункционального мобильного малогабаритного агрегата для приготовления и раздачи кормов и кормовых смесей з
2.2 Теоретический анализ рабочего процесса измельчения и подачи кормовых продуктов молотковым измельчающе-распределяющим устройством и обоснование его параметров .
2.3 Теоретические исследования рабочего процесса распределения корма в бункере многофункционального малогабаритного мобильного агрегата .
Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований
Задачи экспериментальных исследований
Установка и оборудование для экспериментальных исследований Методика проведения эксперимента
Методика определения физико-механических свойств кормов, подлежащих обработке
3.3.2 Методика исследования рабочего процесса измельчающе распределяющего устройства 96
Методика определения неравномерности распределения корма в бункере многофункционального малогабаритного мобильного агрегата
3.3.3.1 Определение профиля продольных и поперечных сечений кормового монолита
Определение неравномерности распределения корма в бункере .
Методика определения смешивающей способности многофункционального малогабаритного мобильного агрегата
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований
4.2 Исследование физико-механических свойств исходных кормовых продуктов Исследование рабочего процесса измельчающе-распределяющего устройства многофункционального малогабаритного мобильного агрегата
4.3 Обоснование параметров рабочего процесса измельчающе распределяющего устройства
Глава 5. Производственная проверка результатов исследований и оценка их технико– экономической эффективности .
5.1 Производственные испытания многофункционального малогабаритного мобильного агрегата
5.2 Определение годового экономического эффекта
5.3 Определение лимитной цены
Общие выводы
Список использованной литературы
- Обзор научных исследований процессов смешивания и раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота
- Теоретический анализ рабочего процесса измельчения и подачи кормовых продуктов молотковым измельчающе-распределяющим устройством и обоснование его параметров
- Определение профиля продольных и поперечных сечений кормового монолита
- Определение годового экономического эффекта
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В Российской Федерации насчитывается более 20,4 тыс. малых (до 100 коров) молочных ферм, что составляет 20% к общему их числу. Имеется также большое количество ферм с поголовьем от 100 до 400 коров, на которых годовой объем работ по приготовлению и раздаче кормов незначителен. Применение на таких фермах существующих типов кормораздатчиков с соответствующим набором машин, резко повышает приведенные затраты, а следовательно, и себестоимость производимой на ферме продукции. В этой связи на сегодняшний день, на малых и нетиповых фермах широко используется ручной труд. Помещения таких ферм имеют узкие кормовые проходы и небольшую высоту, что также препятствует использованию в них существующих кормораздатчиков. Тяжелые условия труда по кормлению животных на малых и не типовых фермах, являются сдерживающим фактором при создании фермерских хозяйств.
Таким образом, для повышения уровня механизации процессов
приготовления и раздачи кормов на малых фермах, а также снижения затрат
на их выполнение, необходим универсальный кормоприготовительно-
раздающий агрегат, совмещающий в себе функции погрузчика,
измельчителя, смесителя и раздатчика, а также питателя-дозатора кормов,
обеспечивающий в тоже время и получение кормовых смесей требуемого
качества.
В этой связи, создание многофункциональных малогабаритных мобильных агрегатов (МММА), обеспечивающих самозагрузку бункера различными видами кормов, их транспортировку к месту раздачи, а также выдачу кормов с одновременным приготовлением кормовых смесей, является задачей актуальной.
Степень разработанности темы. Важнейшим фактором повышения эффективности работы технологических линий приготовления и раздачи кормов на малых фермах является снижение трудовых материальных затрат при выполнении данного технологического процесса в целом.
Решению данной проблемы посвящены работы Кобы В.Г., Кукты Г.М., Завражнова А.И., Доценко С.М., Самуйло В.В., Куркова Ю.Б., Бурмага А.В., Фролова В.Ю. и других ученых.
Однако до настоящего времени основное количество работ было посвящено решению данной проблемы с точки зрения совершенствования машин по выполнению отдельных операций.
При этом, решению вопросов, связанных с созданием машины для
малых ферм, которая бы эффективно работала, и как
кормоприготовительный и как кормораздающий малогабаритный мобильный агрегат не уделялось должного внимания.
Целью исследования является повышение эффективности работы
линии приготовления и раздачи кормов и кормовых смесей на малых фермах
крупного рогатого скота, путем обоснования параметров
многофункционального малогабаритного мобильного агрегата и схем его рационального применения.
Объект исследования - процессы приготовления и дозированной
выдачи кормовых продуктов с помощью МММА в системе
механизированного кормления крупного рогатого скота на малых фермах.
Предмет исследований - закономерности процессов одновременного измельчения и распределения кормовой массы в бункере МММА, а также ее дозированной подачи в кормушки животным или приемные устройства кормоприготовительных машин модульного исполнения.
Научную новизну исследования представляют:
аналитические зависимости по обоснованию параметров МММА, а также выражения для расчета производительности его измельчающе-распределяющего устройства и мощности, затрачиваемой на процессы измельчения и распределения кормовых продуктов в бункере МММА;
математические модели процесса работы измельчающе-распределяющего устройства МММА;
эмпирические зависимости по оценке работы и обоснованию параметров МММА в системе механизированного кормления КРС на малых фермах по предложенным схемам;
обоснованные с помощью полученных аналитических и эмпирических моделей параметры МММА для принятых условий его работы на малых фермах КРС.
Теоретическая и практическая значимость работы. Подтверждена
рабочая гипотеза, отражающая суть необходимых мероприятий,
направленных на повышение эффективности функционирования системы
механизированного кормления КРС с помощью МММА на малых фермах.
Обоснованные в результате исследований параметры и модели
технологических процессов линии приготовления и раздачи кормов
животным позволяют использовать их при проектировании и
конструировании технических средств данного назначения.
Методы исследований. Общим методологическим подходом к
проведению исследований является системный подход, который позволяет
изучить явления, связанные с разрабатываемым технологическим процессом
во взаимной связи качественных, технологических и конструктивно-
режимных параметров с исходными свойствами сырья и готового продукта, а
также с конечными энергетическими и технико-экономическими
показателями МММА, работающего в системе механизированного
кормления КРС на малых фермах.
В теоретических исследованиях использованы математические методы,
а также положения теоретической и прикладной механики.
Экспериментальные исследования проводились на пилотной установке с использованием метода планирования многофакторного эксперимента и математического моделирования.
Обработка и анализ полученных данных осуществлялись с применением методов математической статистики, с использованием ПК и программ «Excel», «KPS», «Statistika-7,0».
Основные положения, вынесенные на защиту:
результаты по теоретическому обоснованию схемы и параметров измельчающе-распределяющего устройства (ИРУ) МММА;
результаты по экспериментальному обоснованию параметров ИРУ и МММА посредством полученных математических моделей и установленных зависимостей;
совокупность разработанных инновационных схем использования МММА в системе механизированного кормления КРС;
- технико-экономическая оценка результатов исследований.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность
результатов исследований подтверждается достаточными объемом и точностью опытных данных, обработанных методами теории вероятности и математической статистики. Новизна технических и технологических
решений подтверждена 2 патентами РФ на изобретения. Проверка результатов исследований проводилась в ООО «МиС Агро», и других хозяйствах Свободненского района Амурской области, а также путем передачи рекомендаций и предложений управлению с.х. правительства ЕАО.
Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на международных и Всероссийских научно-практической конференции ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ (2015), «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (2015).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 9 работах в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 2 патентах РФ на изобретения, и одной брошюре, содержащая рекомендации и предложения производству.
Обзор научных исследований процессов смешивания и раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота
Линия с мобильными средствами для доставки и стационарными для раздачи кормов является наиболее универсальной поточной линией (группа 2) [22]. В данной линии мобильный раздатчик выполняет роль питателя-дозатора стационарных раздатчиков. Качество и равномерность выдачи кормовой смеси, в значительной степени, определяются качественными показателями работы кормоцеха, кормоотделителями мобильного раздатчика, а также неравномерностью распределения кормовой смеси по длине и ширине бункера. В данной линии используется два типа раздатчиков кормов, присутствует операция перевалки кормовой смеси, что нельзя отнести к преимуществам такой ПТЛ.
Линия со стационарными средствами доставки и раздачей раздатчиками ограниченной мобильности (группа 3), эффективна при кормлении значительного поголовья животных, размещенных в моноблочных помещениях с центральной галереей и при павильонной застройке помещений, соединенных галереей или коридором [8, 135].
ПТЛ группы 3 невозможно применять в фермерских хозяйствах и на малых фермах, вследствие их специализированного назначения для механизации процессов приготовления и раздачи кормов на крупных фермах и комплексах.
В настоящее время имеется достаточное количество обоснованных данных о преимуществах той или иной системы машин для приготовления и раздачи кормов [8, 14, 22, 85, 87, 91, 98, 101, 110, 115, 135, 139]. Применение в поточных линиях мобильных раздатчиков (группы 4) повышает эффективность их использования. Линия с мобильными кормораздатчиками получила широкое применение на фермах и комплексах КРС и достаточно эффективна при применении на малых фермах (до 100 коров). Сфера применения мобильных
кормораздатчиков шире, чем стационарных, так как они могут использоваться при заготовке кормов, транспортировке зеленой массы и как дозаторы кормов. ПТЛ с мобильными кормораздатчиками типа РММ-5А, РММ-Ф-6 эффективно используется в коровниках с узкими кормовыми проходами. Данная ПТЛ может быть упрощена путем исключения из нее кормоприготовительного цеха и транспортного средства доставки корма к кормоцеху. В этом случае процесс приготовления и раздачи корма осуществляется по схеме: хранилища кормов – доставка и раздача кормов малогабаритным, мобильным кормораздатчиком. При использовании данной схемы процесс приготовления, доставки и раздачи кормов может осуществляться по двум вариантам. И первый и второй варианты схемы представляют практический интерес с точки зрения их реализации на малых фермах, хотя они имеют и свои недостатки.
При работе по первому варианту погрузка в кормораздатчик силоса, сенажа и грубых кормов, производится погрузчиками типа ПСК-5.5, ФН-1.2 и ИРТ-165 с одновременными дополнительными измельчителями. Доставка и раздача корма в кормушки выполняются кормораздатчиками типа РММ-5А или РММ-Ф-6.
Наиболее эффективным является второй вариант, при практической реализации которого используются комбинированный агрегат ПРК-Ф-0.4-5 и мобильное энергетическое средство МЭС-0.6, разработанное НИПТИМЭСХ НЗ совместно с Харьковским заводом самоходных шасси [133, 138, 139]. Энергетическим средством ПРК-Ф-0.4-5 является трактор типа Т-30 ТС, а МЭС-0.6 изготовлено на базе шасси Т-16 М. Названные агрегаты имеют набор навесного и прицепного оборудования, позволяющего выполнить большое количество операций на малых фермах. В числе этого оборудования имеется навесной погрузчик кормов и кормораздатчик РММ-5А.
Технология приготовления и раздачи кормов при применении комбинированных агрегатов следующая. Корма собственным погрузчиком подаются в кормораздатчик РММ-5А, прицепленным к агрегату, а затем перевозятся к месту раздачи и этим же кормораздатчиком выдаются в кормушку. Второй вариант имеет преимущество перед первым, заключающееся в том, что отпадает необходимость иметь отдельный погрузчик кормов. Недостатком использования комбинированных агрегатов является то, что в кормораздатчик загружается силос и сенаж без дополнительного измельчения, а также не измельченные грубые корма. Раздача не измельченных грубых кормов производится с большой их неравномерностью выдачи, вследствие чего, требуется их предварительное измельчение специальными измельчителями, а это приводит к появлению дополнительных машин.
Первый и второй вариант использования мобильного кормораздатчика при приготовлении, доставке и раздаче кормов имеет существенный недостаток в сравнении с ПТЛ группы 4. В этих кормораздатчиках при существующей технологии практически невозможно приготовить кормовую смесь. Этот недостаток можно исключить, используя способ послойной загрузки компонентов смеси в бункер кормораздатчика и кормоотделители раздатчиков в качестве смешивающих рабочих органов [45-49].
Общим недостатком мобильных кормораздатчиков бункерного типа (группы 2,3,4) с принудительной подачей корма к кормоотделителям является неравномерное заполнение бункера при загрузке [76-82, 121, 122, 153, 184-186]. Вследствие этого, при выдаче корма, к кормоотделителям подается слой корма переменной высоты и плотности. Колебания высоты и плотности корма приводят к выдаче разных по объему и массе порций корма. Кроме того, за счет обрушения задней грани кормового слоя, в конце раздачи, снижается и норма выдачи. По данным ряда исследований неравномерность выдачи корма такими раздатчиками составляет 15…40% и более, что превышает допустимую норму, установленную зоотехническими требованиями [76, 80, 122, 184, 185]. При этом, на равномерность выдачи корма, существенное влияние оказывает неравномерность заполнения бункера кормораздающей машины.
Теоретический анализ рабочего процесса измельчения и подачи кормовых продуктов молотковым измельчающе-распределяющим устройством и обоснование его параметров
Поскольку кормосмесители оснащены двигателями, а тракторы погрузчиками, то для смешивания корма и его раздачи требуется один механизатор. При эксплуатации на ферме машина модели «Compakt-100» (таблица 1.5) обеспечивает раздачу корма для 220 коров и 360 телят, при этом она агрегатируется с трактором мощностью 45 кВт.
Малогабаритные прицепные смесители-раздатчики выпускают также фирмы «Bauerischen Pflugfabrik» (ФРГ) – модель М-600 с бункером объемом 6 м3, Colman, Cormal (Великобритания) – модели 155, 285 и 300 с бункером объемом соответственно 4,4; 6,8 и 7,3 м3. В ФРГ разработан универсальный смеситель-раздатчик, оборудованный погрузчиком силоса из траншей. Смесители-раздатчики успешно производились в Польше (серии УМР), бывшей Чехословакии (серии КУ), Венгрии (серий ТАК и МКК).
Высота выброса корма, м - - U 1,13 1,15 Около 35-40% построенных за последние 20 лет в Венгрии малых животноводческих ферм (молочных, для выращивания молодняка и откорма крупного рогатого скота) имеют павильонное расположение (примыкают к кормовой зоне). Корма, доставляемые из этой зоны, раздаются трехшнековым смесителем-раздатчиком на одну сторону (модель ТАК-7) и четырехшнековым МКК-7,5 – на две стороны. Венгерский опыт показывает, что смесители-раздатчики с бункером объемом 7 м3 можно использовать на фермах крупного рогатого скота с поголовьем до 300-500 голов.
Важнейшее условие эффективного применения смесителей-раздатчиков – соответствующая степень измельчения кормов. Канадский сельскохозяйственный институт определил размер фракций для силоса 4-6 мм, а для сенажа – 10-11 мм. По данным венгерского института МЕММИ, длина частиц кормосмеси не должна превышать 3 см, так как при более длинной сечке равномерность раздачи корма ухудшается и при размерах более 40-50 мм достигает 20-30%, что превышает зоотехнические нормы.
Время смешивания определяется вместимостью бункера и составляет 3-5 мин. Исследователями была обнаружена зависимость между скоростью смесителя-раздатчика и неравномерностью раздачи: при более низкой скорости хода достигается ее лучшая равномерность выдачи [133].
На основе комплексных производственных испытаний шести животноводческих ферм, с различным поголовьем животных и суточным объемом приготовления кормов 17-29 т, институтом МЕММИ установлено, что технология с использованием смесителей-раздатчиков очень гибка и приспособлена для смешивания и раздачи измельченного кукурузного силоса, початков, сенажа из люцерны и травы, измельченного сена, корнажа и др. Сменная производительность смесителей-раздатчиков с объемом бункера 5-7 м3 составляет 3,2-6,4 т/ч, удельный расход энергии – 5,4-9,04 кВт.ч/т. Технико 30 эксплуатационные показатели смесителей-раздатчиков основных зарубежных фирм представлены в таблице 1.6 [208-219]. Анализируя конструктивные схемы смесителей-раздатчиков, к.т.н. Резник Е.И. делает вывод, что для малых ферм (на 50-300 коров) целесообразны прицепные малогабаритные смешивающие бункера объемом 5-7 м3, оборудованные устройством для самозагрузки (грейферным погрузчиком), а также с выгрузкой кормов в передней части бункера. В этом случае шнеки выполняются с односторонней навивкой витков, что обеспечивает движение кормов в бункере по двум замкнутым контурам (а не по четырем, как в раздатчиках-смесителях типа РСП-10), лучшую обзорность транспортера выдачи корма из окна трактора [133]. Разработка смесителей-раздатчиков меньших (нежели РСП-10) габаритных размеров позволит использовать преимущества смесителей в сочетании с качественной раздачей, обеспечить большую мобильность и маневренность машины в кормовой зоне фермы, снизить расход металла на одну машину с 4200 до 2500 кг, а расход мощности на процесс – с 40 (для РСП-10) до 28 кВт. [130].
Таким образом, бункерные смесители-раздатчики можно подразделить по виду и консистенции смешиваемых кормов, по роду их использования, по организации процесса загрузки, типу смешивающих рабочих органов, по месту выполнения операций смешивания в процессе приготовления и раздачи кормов, а также по типу дозирующих рабочих органов (рисунок 1.8). Некоторые наиболее распространенные схемы смесителей-раздатчиков представлены на рисунке 1.9. Их анализ показывает, что смесители-раздатчики, выполненные по схеме (а-е) имеют существенный недостаток – необходимость наличия автономно установленных измельчителей, требующих подвоза к ним корма или же специальных погрузчиков кормовых компонентов с энергетическим средством [94, 139]. Указанный недостаток частично устранен в конструкциях, выполненных по схемам (е, з, и) так как в них используются измельчители грубых кормов и площадки [20,35].
Определение профиля продольных и поперечных сечений кормового монолита
Установлено, что изменения по длине бурта, Я и у представляют собой случайные функции от длины L (L - длина бурта или бункера), конкретный вид которых получен в результате опытов. Анализ результатов экспериментальных исследований позволил автору сделать вывод о стационарности случайных функций H(L) и y(L).
Показано, что большинство определяющих Я и у параметров (неравномерность подачи корма при загрузке, непостоянство физико-механических свойств кормовых материалов, особенности процесса формирования бурта в разных частях его объема и т.д.) имеют существенно случайный характер и степень их детерминированности выражена чрезвычайно слабо.
При этом Силагин В.А. указывает, что более полное представление о характере протекания стационарных случайных процессов дают их статистические характеристики-корреляционные функции Кх(1) и спектральные плотности Sx(l), определяющие степень зависимости между ординатами процесса в различных местах по длине бурта и их частотный состав.
Экспериментальными исследованиями, проведенными в УНИИМЭСХе, установлено, что при непрерывном движении подающего транспортера масса корма перемещается синхронно с транспортером. При пульсирующем движении транспортера с числом пульсаций, равным числу оборотов битеров (120-160 об/мин) масса корма отстает от транспортера на всем пути ее перемещения.
В начальный момент работы кормораздатчика битеры захватывают не одинаковые, а все увеличивающиеся порции корма; соответственно этому выдача корма происходит неравномерно, и только с момента T=R/vm (где R - радиус битера) устанавливается постоянный режим работы раздатчика и осуществляется стабильная выдача корма в пределах достигнутой точности дозирования.
При дальнейшей работе, по мере уменьшения массы корма, в кузове наступает момент, при котором начинается сдвиг, а затем обрушение верхних слоев корма. Количество выдаваемого корма при этом резко уменьшается и составляет 60-70% от средней нормы, установленной ранее. На основании исследований, проведенных А.А. Яворским [121], работа раздатчика может быть представлена диаграммой (рисунок 1.13), характеризующей равномерность выдачи корма в зависимости от степени продвижения его в кузове раздатчика, и разделена на пять последовательных периодов.
Диаграмма равномерности выдачи корма в зависимости от его количества в кузове (х – средняя норма выдачи корма; х1 – норма выдачи корма, составляющая 60-70% от средней) Первый период начинается с момента движения массы и заканчивается при прохождении массой расстояния, равного R. Количество корма, выдаваемого в первый период, пропорционально площади 0Аа. Характер неравномерности выдачи корма определяется кривой 0А, уравнение которой имеет вид у = 0,00028х4 + 0,0248х3 - 0,714х 2- 9,585х. (1.16) Второй период является основным рабочим периодом и характеризуется установившимся режимом работы раздатчика и равномерной выдачей корма в пределах достигнутой точности дозирования. Количество корма, выдаваемого за второй период, пропорционально площади прямоугольника аАВb. Третий период начинается с момента сдвига верхних слоев и заканчивается в момент обрушения стенки корма. Корм в этот период выдается неравномерно, норма выдачи постепенно уменьшается. Характер неравномерности определяется кривой, уравнение которой будет у = - 0,036х 3- 0,144х2 - 2,15х + 100. (1.17) Г.М. Обухан в своей работе показал, что наилучшее качество формирования слоя было получено в случае принудительного распределения корма в бункере. Автором было исследовано устройство для автоматического изменения подачи корма к рабочим органам в зависимости от его плотности [118]. Исследованиями В.Г. Кобы, В.А. Силагина, С.М. Доценко и др. установлено, что целесообразным решением следует считать предварительное выравнивание кормового слоя по поверхности и плотности в автономно установленном бункере-накопителе, емкость которого равняется емкости бункерного кормораздатчика и имеющего в нижней части открывающиеся створки [44, 45, 80, 81].
Кобой В.Г. и др. исследован процесс заполнения бункера-накопителя с переменным объемом с помощью разравнивающего устройства [83].
Установлено, что неравномерность высоты поперечного сечения кормового слоя и плотности его по длине в бункере зависит от режима работы и параметров разравнивающего устройства, основными из которых являются: показатель кинематического режима устройства, длина горизонтальных пальцев, высота планки граблины, а также от неравномерности подачи корма в бункер загрузочным транспортером.
С учетом вышеприведенных фактов Доценко С.М., Нагорным Ю.Н. и Курковым Ю.Б. разработан смеситель-распределитель кормов (а.с. №1535487).
Применение данного смесителя-распределителя позволяет смешивать кормовые компоненты с одновременным их доизмельчением и формировать в бункере раздатчика монолит корма горизонтальными слоями за несколько проходов устройства и наклонными слоями за одни проход.
Теоретические исследования процесса заполнения бункера кормовой смесью позволили получить равенство, устанавливающее связь между равномерностью распределения кормовых компонентов на участках заданной длины l, которая характеризуется дисперсией Д1[х/l] и неустойчивостью потока смеси, выходящей из распределительного органа с дисперсией Д[q/l] [101]
Определение годового экономического эффекта
При работе кормоприготовительных и раздающих машин корма подвергаются различным воздействиям рабочих органов, а также влиянию окружающей среды (влажность, давление и т.д.), в результате чего изменяются их физико-механические свойства в довольно широких пределах. В свою очередь, физико-механические свойства исходных кормовых продуктов, подвергающихся обработке в с.х. машинах, оказывают существенное влияние на осуществление и качество выполнения технологического процесса их обработки.
Академик В.П. Горячкин всегда указывал на важность изучения физико-механических свойств материалов. В то же время он отмечал необходимость связи такого изучения с задачами исследования процессов сельскохозяйственных машин, так как изучение свойств материалов в отрыве от технологии бесполезно [38].
При исследовании технологического процесса приготовления и раздачи кормов многофункциональным мобильным агрегатом необходимо знать среднюю длину частиц, влажность исходных кормовых продуктов, подлежащих обработке и переработке.
Согласно зоотехническим требованиям кормовые продукты (солома, бахчевые культуры, корнеклубнеплоды, силос и др.) должны быть измельчены до определенных размеров, обеспечивающих их качественное смешивание и дозирование.
В этой связи в малогабаритном мобильном многофункциональном агрегате предусмотрено измельчающе-распределяющее устройство кормовых продуктов, который осуществляет измельчение и обеспечивает их равномерное распределение в бункере агрегата. На первом этапе исследований предусматривалось изучение процесса измельчения кормовых компонентов (соломы в малогабаритных рулонах и тыквы), путем установления количественных и качественных характеристик измельченных продуктов, в зависимости от конструктивно-режимных параметров ИРУ.
Из факторов, влияющих на технологический процесс измельчения кормов, особое значение имеют угловая скорость вращения ротора, а также выход рабочей части Н-образных молотков над верхней частью ограничительной решетки ИРУ. Экспериментальные исследования рабочего процесса измельчителя проводились при угловых скоростях вращения ротора 150,0; 160,0; 170,0; 180,0; 190,0; 210,0 с"1 и рабочей части молотков 8-20 мм.
На рисунках 4.1 и 4.2 представлены зависимости средневзвешенного размера lср , полученных частиц и производительности QИРУ, в зависимости от угловой скорости вращения ротора измельчителя при выходе рабочей части молотков =8,0-10,0 мм. При указанных значениях параметров получены показатели качества измельченных кормовых продуктов, удовлетворяющие зоотехническим требованиям.
Анализ зависимости - lcp=f(co), представленной на рисунке 4.1 показывает, что в диапазоне угловой скорости вращения ротора от 150,0 до 210,0 с"1 она имеет линейный характер. С увеличением угловой скорости вращения, средневзвешенный размер частиц ячменной соломы уменьшается и при =170,0 с1 составляет 46,5 мм, что отвечает зоотехническим требованиям, предъявляемым к средневзвешенной длине частиц стебельных кормов. Однако, при данной угловой скорости масса частиц длиной менее 50 мм составляла 60,8%, а допустимое по зоотехническим требованиям должно быть не менее 85%. При этом процентное соотношение частиц находящихся в пределах зоотехнических требований (по длине частиц 20-50 мм) составило 31,2%.
При повышении угловой скорости вращения ротора более 190,0 с"1 средневзвешенный размер частиц продолжает уменьшается и при 200,0 с"1 достигает значений 30-32 мм. При остальных значениях рабочей части молотков качественные показатели измельчения ячменной соломы были хуже, чем при =190,0 с"1 и А=20 мм. Степень измельчения тыквы, при указанных значениях , А составила 9,47. Анализ зависимостей, характеризующих процесс измельчения тыквы (рисунок 4.2) показывает, что зависимости lcp=f(co) и QMpy=fH, в диапазоне =150,0…210,0 с"1 изменяются по линейному характеру. Тыква поступает на измельчение со средними длиной и шириной плодов в среднем 300 и 200 мм. Большая часть энергии при обработке тыквы расходуется на его транспортировку из измельчителя и распределение по бункеру МММА. ИРУ имеет высокую производительность на тыкве при =150,0 с"1, что объясняется высокой влажностью частиц. Частицы тыквы меньше зависают на пластинах ограничительной решетки и свободно проходят через нее и окна, образованные решеткой внутрь измельчающе-распределяющей камеры. С увеличением угловой скорости вращения ротора средневзвешенный размер частиц тыквы по длине и ширине уменьшается, что приводит к повышению однородности гранулометрического состава обработанной тыквы. Повышение угловой скорости вращения ведет к увеличению производительности.
При измельчении и распределении однокомпонентных кормов в бункере на колебания высоты поперечных сечений слоя кормовых продуктов, а следовательно, профили продольных и поперечных сечений кормового монолита, существенное влияние оказывает угол подъема распределяющего козырька ИРУ по отношению к днищу бункера МММА.
Определение профилей продольных и поперечных сечений кормового монолита производилось при углах подъема козырька 0; 8,0; 16; 24,0. Угловая скорость вращения ротора и вылет молотков при различных углах подъема были постоянными и равнялись 190,0 с-1 и 10,0 мм. При экспериментальных исследованиях вначале замерялась высота кормового монолита в контрольных точках, а затем производилось взвешивание массы корма, выгружаемого с каждого из соответствующих участков.
На рисунке 4.3 представлены профили кормового монолита по продольным сечениям бункера. Нулевая отметка оси абсцисс соответствует нижней точке выгрузного кормопровода ИРУ. Отметка 2900 мм находится у нижнего битера МММА. Представленные профили по продольным сечениям показывают, что на участке 0,7-2,9 м, они имеют линейный характер. Их высота незначительно увеличивается по мере приближения к битерам. Угол подъема линейных участков кривых 1; 2; 3; практически одинаков. На участке 0-0,29 м угол наклона кривых равен углу наклона выгрузного кормопровода ИРУ, так как кормовой монолит плотно прилегает к нему.