Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.
1.1. Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов 11
1.2. Способы разгрузки траншейных хранилищ 18
1.3. Характеристика погрузчиков для выемки консервированных кормов 21
1.4. Анализ разработок и исследований по механизации выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ 42
1.5. Выводы, цели и задачи исследований 47
2. Теоретические исследования энергозатрат на блочную выемку консервированных кормов .
2.1. Теоретические основы блочной выемки силоса и сенажа 50
2.1.1. Конструктивно-технологическая схема погрузчика 50
2.1.2. Конструкция и условия работы ножа 54
2.1.3. Производительность погрузчика консервированных кормов 57
2.2. Резание консервированного корма 61
2.2.1. Реологическая модель силосного массива 61
2.2.2. Процесс взаимодействия лезвия с упруговязким материалом. Затраты энергии на отрезание блока 63
2.2.3. Математическая модель взаимодействия ножа с материалом 68
2.2.4. Сопротивления перемещению ножа в толще материала 72
2.2.4.1. Сопротивления резанию, возникающие на лезвии режущего элемента 72
2.2.4.2 Сопротивление внедрению фасок лезвия режущего элемента и несущей пластины 76
2.2.4.3. Силы трения материала о фаски лезвия режущего элемента и несущей пластины ножа 83
2.2.4.4. Сопротивление перемещению ножа от сил обжатия 84
2.2.5. Графическое отображение мощности на операцию резания... 85
2.3. Выводы 85
3. Программа и методика экспериментальных исследованний.
3.1. Исследование физико-механических свойств консервированных кормов 88
3.1.1. Программа исследований 88
3.1.2. Методика исследований физико-механических свойств силоса 89
3.1.3. Определение удельных сопротивлений резанию силосного массива 90
3.2. Методика проведения лабораторно-полевых экспериментальных исследований 95
3.2.1. Программа исследований 95
3.2.2. Экспериментальная установка 95
3.2.3. Тарирование средств измерения 105
3.2.4. Определение погрешности средств измерения 108
3.3. Методика обработки опытных данных 110
3.4. Методика производственных испытаний погрузчика для блочной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ 111
3.5. Выводы 113
4. Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний .
4.1. Результаты исследований физико-механических свойств консервированных кормов 114
4.1.1. Плотность и влажность силоса и сенажа 114
4.1.2. Зависимость коэффициента трения движения от влажности и плотности консервированных кормов 115
4.1.3. Удельные сопротивленя резанию силосного массива 116
4.2. Анализ энергоемкости рабочего процесса 118
4.2.1. Результаты испытаний ножей на работоспособность 118
4.2.2. Мощность привода механизма резания 120
4.2.3. Мощность подачи механизма привода 122
4.3. Результаты производственных испытаний опытного образца погрузчика силоса и сенажа 127
4.3.1. Технологический процесс блочной выемки 127
4.3.2. Анализ времени рабочего цикла 131
4.4. Эффективность рабочих органов универсальных погрузчиков на выемке консервированных кормов 133
4.5. Экономическая оценка погрузчика консервированных кормов. 137
4.5.1. Экономическая эффективность производства и использования нового погрузчика 137
4.5.2. Расчет экономической эффективности по качеству продукции 142
4.6. Выводы 146
Общие выводы 147
Литература 149
Приложения 159
- Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов
- Конструктивно-технологическая схема погрузчика
- Определение удельных сопротивлений резанию силосного массива
- Мощность подачи механизма привода
Введение к работе
Животноводство - одна из важнейших отраслей сельского хозяйства, удовлетворяющих потребности населения в продуктах питания, а также обеспечивающих сырьем различные отрасли промышленности. Одним из условий успешного развития животноводства является создание прочной кормовой базы и, в частности, увеличение производства и сохранности консервированных кормов.
В сельском хозяйстве большинства зарубежных стран важное значение придается повышению эффективности использования кормов, в том числе консервированных, за счет совершенствования способов заготовки, хранения и выемки из хранилищ. Основным показателем качества консервированных кормов для животноводства является максимальное содержание в них питательных веществ и витаминов. Наиболее распространенные способы консервирования зеленых кормов - силосование и сенажирование. В России, как и за рубежом, заготовка кормов ведется в основном в наземные облицованные траншейные хранилища. Достоинство траншейных хранилищ - возможность в короткие сроки заготавливать большое количество консервированного корма, обеспечивая широкий фронт работ при закладке и трамбовке массы, а также использования в них всех видов мобильного транспорта. Это и предопределило широкое распространение и перспективность траншейных хранилищ.
Для получения высококачественного силоса или сенажа непосредственно на стадии скармливания необходимо особо тщательно подходить к выемке корма. Главное требование при выгрузке кормов - предотвращение доступа воздуха в кормовой массив.
В сельскохозяйственной практике России на выемке консервированных кормов применяются грейферные и фронтальные погрузчики. Работа этих погрузочных средств основана на способе отделения порций корма отрывом. Указанные машины, имея достаточно высокую производительность, универ-
сальность, надежность, маневренность, повсеместно применяются, хотя и не отвечают агрозоотехническим требованиям в плане сохранения плотной поверхности кормового массива. Они разрыхляют поверхность массива на значительную глубину и создают условия вторичной ферментации ценного и дорогостоящего корма. Поэтому фронтальные и грейферные погрузчики с серийными рабочими органами нельзя считать эффективными и необходимо рассматривать их применение как вынужденную меру.
Требованию сохранности качества консервированных кормов при выемке наиболее полно отвечают способы фрезерования и сгребания. Отделение массы корма фрезерованием осуществляется при вращательно-поступательном движении фрезбарабана, а сгребанием - цепочно-планчатым отделителем. Такие отделители применяются в конструкциях смесителей-раздатчиков зарубежных производителей, однако погрузчиков непрерывного действия с подобными рабочими органами отечественная промышленность в настоящее время не выпускает.
В сельскохозяйственной практике стран Западной Европы за последние два десятилетия широкое распространение получила блочная выемка силоса и сенажа. При ней исключаются потери корма из-за вторичной ферментации, так как не нарушается целостность остающегося в хранилище корма. Вырезанный корм не остывает. Это особенно важно при кормлении животных в зимнее время. 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 высокой производительностью и универсальностью. Все это делает способ наиболее перспективным. Поэтому вполне своевременной и актуальной для России является задача разработки скорейшего производства погрузочных средств для отделения корма в виде блоков.
Основой внедрения такой техники для животноводства является «Федеральная Система технологий и машин для производства и переработки сель-
скохозяйственной продукции» и Федеральная программа стабилизации и развития инженерно-технической сферы агропромышленного комплекса России «Техника для продовольствия России на 1999 - 2005 годы», разработанные научно-исследовательскими институтами Россельхозакадемии [1]. Работа выполнялась в соответствии с планом развития Саратовской области по выполнению научного направления 1,2,9. «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года» (№ гос.регистрации 840005200), научным направлением «Механика и процессы агроинженерных систем» и комплексной темой №4 НИР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова» «Разработка технического обеспечения аграрных технологий, раздел №5 «Обоснование процессов и средств погрузки для аграрных технологий». Согласно «Стратегии машинно-технологического производства продукции животноводства до 2010 года» [2], утвержденной в октябре 2003 года Российской академией сельскохозяйственных наук, первым пунктом из трех предусматривается разработка и освоение многофункциональных фронтальных погрузчиков, обеспечивающих отсечение кормов от монолита.
Отечественная промышленность может идти по пути оснащения фронтальных погрузчиков ПКУ-0,8, СНУ-550, ПГТ-360 рабочими органами для вырезания порций 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.
Решению отмеченных выше вопросов посвящена настоящая диссертационная работа. На основании проведенных исследований на защиту выносятся конструктивно-технологическая схема погрузчика и следующие научные положения:
- классификация погрузчиков для блочной выемки консервированных кормов;
аналитические выражения для определения удельных сопротивлений резанию силоса, мощности на резание;
результаты экспериментальных исследований технологических свойств корма и конструктивно-режимных параметров рабочего органа для блочной выемки силоса и сенажа;
показатели производственных испытаний погрузчика консервированных кормов и его технико-экономическая оценка.
Научную новизну работы составляют технологическая схема блочной выемки консервированных кормов из траншейных хранилищ, аналитические выражения для определения сопротивления резанию при перемещении ножа в кормовом массиве, экспериментальные зависимости энергоемкости процесса резания с учетом геометрических и режимных параметров режущего механизма. Определены удельные сопротивления резанию силосного массива в зависимости от толщины режущей кромки. На основе разработанной классификации предложена новая конструктивно-технологическая схема рабочего органа для блочной выемки консервированных кормов (патент РФ №2174300, решения о выдаче патентов РФ на изобретения по заявкам №№ 2002108935, 2002103090, 2002103086, 2002103175).
На основе исследований разработаны технологическая схема блочной выемки силоса и рабочий орган погрузчика для ее осуществления, установлены основные геометрические и режимные параметры механизма резания.
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 блочной выемки силоса и сенажа испытан в АОЗТ «Племзавод «Липовское» Базарнокарабулакского района Саратовской области. Результаты исследований использованы при проектировании и изготовлении рабочего органа погрузчика силоса в ОАО «Сальсксельмаш» (п. Ги-
гант Сальского района Ростовской области).
Основные положения диссертации доложены и одобрены на II Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» на базе ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» (г. Ставрополь, 2003), на XLI научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета (г. Челябинск, 2002), на научно-технических конференциях ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова» (2000-2003 гг.), где получили одобрение и рекомендации к дальнейшему их внедрению в производство.
По теме диссертации опубликовано 10 работ общим объемом 3,77 печатных листа, из них лично автору принадлежат 1,51 п.л., в том числе описание патента РФ на изобретение.
Настоящая диссертационная работа выполнялась с 2001 года в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.Вавилова» на кафедре «Детали машин и подъемно-транспортные машины».
Технология заготовки и способы хранения консервированных кормов
Главным показателем качества консервированных кормов для животноводства является максимальное содержание в них питательных веществ и витаминов. Наиболее распространенные способы консервирования зеленых кормов - силосование и сенажирование. 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. [3], в соответствии с которой силосование происходит за счет создания благоприятных условий для жизнедеятельности бактерий в процессе сбраживания Сахаров растений. Процесс силосования провяленных трав известен под названием сенажирования. Теоретические основы способа сенажирования были разработаны Михиным A.M. При достижении определенной физиологической сухости среды за счет предварительного провяливания трав водоудерживающая сосущая сила в клетках достигает 5,5...6,0 МПа и значительно превосходит сосущую силу большинства бактерий.
Силос - это корм, приготовленный из растительного сырья за счет под-кисления его молочной кислотой, продуцируемой находящимися на растениях молочнокислыми бактериями при сбраживании ими углеводов. Для своего питания молочнокислые бактерии используют сахар (углеводы), превращая его в основном в молочную кислоту с небольшим выделением уксусной кислоты и углекислого газа. При подкислении растительного сырья в силосе хорошего качества уровень кислотности рН должен быть в пределах 3,8...4,3 [3,4]. При рН выше 4,3 активизируются гнилостный распад белка и развитие масляно-кислого брожения, приводящее к ухудшению органолептических свойств корма с образованием большого количества вредных для организма животных химических соединений: аммиака, масляной кислоты и прочих. Поэтому главным условием получения хорошего корма является быстрая и надежная изоляция консервируемой массы от окружающего воздуха, т.е. предотвращение активного окисления силоса [3].
Сенаж - это корм, приготовленный из трав, убранных в ранние фазы вегетации, провяленных до влажности 45...55% и сохраненный в анаэробных условиях. Консервирование сенажа достигается в результате недостаточного содержания воды в провяленных растениях, когда большинство бактерий из-за физиологической сухости среды не могут извлечь воду, необходимую для интенсивного развития. Вследствие этого кислотообразование в сенаже ограниченно, слабо развиваются гнилостные и масляно - кислые бактерии, что способствует лучшему сохранению питательных веществ и, прежде всего, сахара. Поэтому важно, чтобы влажность корма была в пределах 45...55%, тогда вода корма является недоступной для бактерий. Водоудерживающая сила растительных клеток составляет при влажности 50...55% - 52 атм, а максимальная же сосущая сила большинства бактерий составляет около 50 атм [3]. Но если при такой влажности не могут развиваться гнилостные и другие бактерии, то интенсивно развиваются плесени, которые обладают сосущей силой свыше 200 атм. Их развитие можно предотвратить только тщательной изоляцией массы от воздуха. Без доступа воздуха прекращается также дыхание растительных клеток и устраняется возможность развития термофильных бактерий, вызывающих сильное нагревание массы.
Питательная ценность кормов определяется содержанием обменной энергии в 1 кг натурального корма или сухого вещества. В нормах кормления животных наряду с их потребностью в обменной энергии указывают нормирование энергии и в кормовых единицах. Источниками обменной энергии являются углеводы, жиры и протеины [5]. Для получения 4000...4500 кг молока от коровы, 800... 1000 г среднесуточного прироста при откорме молодняка крупного рогатого скота и 450...500 г при откорме свиней необходимо заготавливать на год на каждую условную голову не менее 40...45 ц корм, ед. с содержанием в 1 корм. ед. 110... 115 г переваримого протеина. При этом в годовой структуре кормов сенаж составляет 7%, силос 23%, или на 1 голову КРС надо запасти не менее 1,5.. .2 т сенажа и 5.. .6 т силоса [6].
Начиная с провяливания трав, традиционные и новые технологии заготовки силоса и сенажа из целых растений и из частично очесанных стеблей имеют одинаковые технологические операции - скашивание растительного сырья с измельчением, перевозка массы, закладка ее в хранилище, разравнивание, уплотнение и герметизация. Для уплотнения массы степень измельчения как для силоса, так и для сенажа играет важнейшую роль. Скошенные травы на силос и провяленные на сенаж до оптимальной влажности измельчают кормоуборочными машинами на частицы длиной 20...50 мм.
Получение корма с большим содержанием питательных веществ во многом определяется сроком уборки растений. Силос должен быть приготовлен из свежескошенной или подвяленной до влажности 60...70 % измельченной массы растений. Качественный силос получается из растений, скошенных в следующие фазы вегетации: кукуруза и сорго - восковая, молочно-восковая спелость зерна, подсолнечник - начало цветения, суданская трава - выметывание метелок, многолетние бобовые травы - бутонизация, но не позднее фазы цветения, многолетние злаковые - в конце фазы выхода в трубку - начала колошения, из травосмеси - в названные выше фазы вегетации преобладающего компонента. Однолетние бобовые травы и бобово-злаковые травосмеси скашивают в фазу восковой спелости семян бобовых в двух-трех нижних ярусах [4,7]. Для получения сенажа бобовые многолетние травы скашивают в фазе бутонизации, но не позднее начала цветения, бобовые однолетние растения, бобово-злаковые и их смеси скашивают не позднее фазы образования бобов в двух-трех нижних ярусах, многолетние злаковые - в конце фазы трубкования до начала колошения. Бобовые травы должны быть провялены до влажности 45...55 %, злаковые - 40...55 % [3,8,9].
В настоящее время существует несколько способов хранения консервированных кормов: закладка их в наземные траншейные [10,11] или башенные [12] хранилища и закладка сенажа и силоса в герметичный упаковочный материал (преимущественно в специальную полиэтиленовую пленку).
В России и странах Западной Европы силос и сенаж закладывают главным образом в облицованные траншейные хранилища. Заготовку как силоса, так и сенажа производят в наземные, полузаглубленные и заглубленные хранилища, которые строят из железобетонных плит по типовым проектам 811-29, 817-1. Вместимость хранилища составляет 750, 1000, 1500, 2000 и 3000т. Наибольшее распространение получили наземные хранилища, стены которых располагают с уклоном наружу на 10...20, а днище выполнено с уклоном 0,1% от середины в сторону пандусов. Уклон пандусов должен быть не более 1: 5. Оптимальная их ширина 9...15 м, высота - 2,5...3,5 м. Длина зависит от потребного количества корма и сроков загрузки хранилища. Обычно она составляет 30...60 м [13].
Конструктивно-технологическая схема погрузчика
Анализ тенденций развития конструкций машин и мирового опыта в области механизированной разгрузки траншейных хранилищ позволил разработать блочную технологическую схему выемки силоса и сенажа [97]. Выемка корма погрузчиками, работающими по этой схеме, состоит из следующих технологических операций (рис. 2.1): а - подъезд погрузчика к кормовому массиву, ориентирование вил в горизонтальной плоскости и их внедрение; б -отделение порции корма режущим органом в вертикальной плоскости; в -отрыв блока корма по основанию в горизонтальной плоскости; г - погрузка блока в транспортное средство. Затем операции повторяются. Выемку начинают производить с верхней части кормового массива по всей ширине траншеи до основания хранилища. Образуемая режущим органом фронтальная стенка получается ровной, без нарушения целостности остающегося массива. Горизонтальная поверхность в технологической зоне выемки также сохраняет первоначальную плотность. Благодаря этому исключается попадание воздуха в корм и предотвращается его окисление и порча от вторичной ферментации.
Технологическая схема блочной выемки предполагает наличие погрузчика фронтального типа, оснащенного вилочным захватом и механизмом для вырезания порций корма [98]. Эффективность погрузчиков в основном определяется конструктивными особенностями рабочих органов, способом их воздействия на материал при захвате порции, отделении ее от массива и разгрузке. При разработке погрузчика необходимо максимально использовать технологические и физико-механические свойства груза. Важной исходной предпосылкой выбора схемы рабочего органа 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 [91, 92]. Поэтому в качестве отделяющего рабочего органа были приняты горизонтально ориентированные вилы. Для отделения порции от массива в вертикальной плоскости погрузчик снабжен режущим органом, который предопределяет эффективность и погрузочного средства, и способа блочно-порционной выемки в целом.
Принципиальная схема погрузчика для блочной выемки силоса и сенажа из траншейных хранилищ показана на рисунке 2.2 [99].
Навесное оборудование состоит из грузоподъемной системы погрузчика ПКУ-0,8 и нового рабочего органа, который содержит раму с вилочным захватом, механизмы подачи и привода ножа. Рама является сварной конструкцией и состоит из двух вертикальных стоек 1 с кронштейнами 2 крепления к стреле погрузчика, верхнего и нижнего горизонтальных брусьев 3. На нижнем брусе 3 крепятся зубья 4. Для предотвращения осыпания корма рама имеет решетку 5.
Механизм подачи предназначен для передвижения и ориентации ножа параллельно траектории перемещения. Он содержит колонну 6 с валом 7 и зубчатым колесом, гидроцилиндр 8 двустороннего действия с рейкой, два телескопических рычага 9, направляющую рамку 10 специальной со-образной формы. Рамка 10 соединена с верхним брусом и с целью обеспечения жесткости усилена раскосами 11. Один телескопический рычаг 9 ведущий, другой - поддерживающий. Ведущий рычаг 9 передает усилие от гидроцилиндра 8 через вал 7 и один из двух шарниров 12 каретке 13 механизма привода ножа 14. Оба рычага имеют ролики, находящиеся на одинаковом расстоянии от шарниров 12. Ролики расположены в направляющей рамке 10 и могут перекатываться по ней. Телескопические рычаги 9 ориентируют нож в плоскости, параллельной траектории перемещения ножа в любой ее точке.
Механизм привода обеспечивает возвратно-поступательное движение ножа 14 и содержит каретку 13, гидромотор, направляющие, водило, в пазу которого размещен эксцентрик. Он насажен на вал гидромотора и приводит водило с ножом в колебательное движение. Каретка 13 снабжена двумя кронштейнами.
Гидросистема погрузчика состоит из гидросистемы трактора и дополнительной независимой гидросистемы. Она приводится в действие от ВОМ трактора через редуктор и содержит масляный бак, два насоса НШ-32, распределитель.
Определение удельных сопротивлений резанию силосного массива
Механизм привода обеспечивает возвратно-поступательное движение ножа 14 и содержит каретку 13, гидромотор, направляющие, водило, в пазу которого размещен эксцентрик. Он насажен на вал гидромотора и приводит водило с ножом в колебательное движение. Каретка 13 снабжена двумя кронштейнами.
Гидросистема погрузчика состоит из гидросистемы трактора и дополнительной независимой гидросистемы. Она приводится в действие от ВОМ трактора через редуктор и содержит масляный бак, два насоса НШ-32, распределитель.
Основной операцией, определяющей эффективность блочного способа выемки консервированных кормов, является резание кормовой массы ножом. Наибольшее влияние на энергозатраты и производительность блочной выемки оказывают конструктивные параметры ножа и особенности процесса резания. Экспериментально и аналитически доказано, что с уменьшением угла заточки и с увеличением остроты лезвия уменьшается усилие и удельная работа резания [104]. В связи с этим возникает необходимость снижать угол заточки и повышать остроту лезвия. Напряжения, возникающие в месте контакта лезвия с материалом, передаются с некоторой скоростью в материал. При большой скорости взаимодействия лезвия и материала напряжения под режущей кромкой в упруговязкой среде передаются слою медленно и, таким образом, оказываются сконцентрированными - локализованными у лезвия. Этим обусловливаются местные разрушения с меньшим расходом энергии. На остром лезвии легче локализовать напряжения.
Следует отметить, что в консервированный корм, закладываемый в основном в наземные траншейные хранилища, попадают абразивные частицы пыли, песка, почвы, мелкие камни. Кроме того, стебли подсолнечника, междоузлия кукурузы - культур для приготовления силоса - обладают относительно высокой прочностью и изнашивающей способностью. Указанные факторы приводят к интенсивному увеличению толщины лезвия, т.е. затуплению режущей кромки ножа. Это вызывает повышение энергозатрат на операцию резания, в связи с чем возникает необходимость частой заточки режущих кромок, увеличивающей трудозатраты.
С учетом этого был спроектирован режущий орган погрузчика, работающего по блочной технологической схеме [100, 101].
Нож выполнен из двух несущих пластин 1 и 2 (рис. 2.3), на которых закреплены режущие элементы 3 и 4. По длине несущих пластин 1 и 2 расположены гнезда 5 и 6. Гнезда 5 и 6 смещены в поперечном направлении от оси пластины 1 или 2 таким образом, что имеют только по три угла, причем стенки 7 гнезд выполнены наклонными. Режущие элементы 3 и 4 изготовлены в виде правильных четырехгранных усеченных пирамид, боковые грани 8 которых имеют такой же наклон, что и стенки 7 гнезд. Толщина режущего элемента равна толщине пластины, и в гнезде режущий элемент помещается заподлицо и с наружной, и с внутренней поверхностями пластины. Гнезда на пластинах расположены со смещением в осевом направлении друг относительно друга на расстояние, равное шагу расстановки режущих элементов.
Режущий элемент, например 3, помещенный в гнездо 5 пластины 1, прикреплен к оппозитной пластине 2 с помощью резьбового соединения: винта 9, ввернутого в отверстие оппозитной пластины. Головка винта утоплена в нише режущего элемента. Несущие пластины 1 и 2 с двух сторон имеют фаски 10 и 11. Концевые зубья 12 несущих пластин 1 и 2 выполнены заточкой фасок 13 и 14. В случае затупления режущих кромок 15 отворачиваются винты 9 и несущие пластины разъединяются. Режущие элементы 3,4 извлекаются из гнезд 1,2 и разворачиваются на 90 и помещаются в те же гнезда. Таким образом новый незатупленный угол режущего органа оказывается снаружи, а три угла закрыты в гнездах и в дальнейшем в резании не участвуют.
Сборка ножа производится в обратной последовательности. При этом режущие кромки 15 всех элементов перекрывают друг друга и ориентируются в одной плоскости, за счет чего пластины не разъединяются.
При резании на нож в условиях обжатия его кормовым массивом действует сила FC3IC - сопротивления слоя сжатию фасками режущих элементов и несущих пластин. Если фаски расположены по всей длине ножа только с одной стороны — нож будет отклоняться относительно своей оси под действием односторонней силы FC3IC . Применение ножа с чередующимися режущими элементами позволяет уравновесить силы FC3K и повысить эффективность резания.
Кроме сокращения затрат на эксплуатацию погрузчика, данная конструкция ножа позволяет сократить энергозатраты на операцию резания за счет уменьшения угла заточки и увеличения остроты лезвия [102].
Мощность подачи механизма привода
Главным показателем качества консервированных кормов для животноводства является максимальное содержание в них питательных веществ и витаминов. Наиболее распространенные способы консервирования зеленых кормов - силосование и сенажирование. В России, как и за рубежом, заготовка кормов ведется в основном в наземные облицованные траншейные хранилища.
Для сохранения качественных показателей силоса или сенажа непосредственно на стадии скармливания необходимо особо тщательно подходить к выемке корма. Главное требование при выгрузке кормов - предотвращение доступа воздуха в кормовой массив. Выгрузчики должны обеспечивать в технологической зоне выемки силоса и сенажа получение ровной и плотной поверхности остающегося массива во избежание порчи открытого слоя корма, легкость обслуживания, надежность работы и экономичность технологического процесса.
Отмеченные в главе 1 (п. 1.3) грейферные погрузчики ПЭ-0,8Б, ПЭА-1,0 и фронтальные ГЖУ-0,8, ПФ-0,5 и СНУ-550, имея достаточно высокую производительность, универсальность, надежность, маневренность, повсеместно применяются, хотя и не отвечают агрозоотехническим требованиям в плане сохранения плотной поверхности кормового массива. Они разрыхляют поверхность массива на значительную глубину и создают условия вторичной ферментации ценного и дорогостоящего 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 переваримого протеина снизилось на 17,6%, каротина - на 52,5%, молочной кислоты - в 2,5 раза, питательности - на 14,3% [92].
Для сравнительного анализа эффективности применяемых погрузчиков нами принят коэффициент кэр, отражающий качество выполнения технологической операции отделения. Он определялся экспериментально 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 (рис. 4.13).
Погрузчик-экскаватор ПЭА-1,0 имеет коэффициент кэр = 0,91, он оставляет наиболее разрыхленную технологическую зону. У погрузчика ПЭ-0,8Б кэр = 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 [116].
В сельскохозяйственной практике стран Западной Европы за последние два десятилетия широкое распространение получила блочная выемка силоса и сенажа. При ней исключаются потери корма из-за вторичной ферментации, так как не нарушается целостность остающегося в хранилище корма. Вырезанный корм не остывает. Это особенно важно при кормлении животных в зимнее время. 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 высокой производительностью и универсальностью. Все это делает способ наиболее перспективным.
Отечественная промышленность может идти по пути оснащения фронтальных погрузчиков ПКУ-0,8, СНУ-550, ПГТ-360 рабочими органами для вырезания порций корма. Разработанный нами рабочий орган, принцип действия которого основан на блочно-порционной технологической схеме, имеет коэффициент эффективности кэр =0,18. Оригинальная конструкция ножа позволила сократить энергозатраты на операцию резания за счет геометрической и кинематической трансформации остроты, угла заточки лезвия, и повысить эффективность всего способа.
Таким образом, применение нового рабочего органа позволит существенно сократить потери питательных веществ корма непосредственно на стадии скармливания его животным и сохранить высокую питательность на протяжении всего периода кормления.
Производственные испытания опытного образца погрузчика силоса и сенажа 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 - ГЖУ-0,8-12. Технологический процесс выемки консервированных кормов серийным погрузчиком с рабочим органом ГЖУ-0,8-12 во многом схож с работой погрузчика, оснащенного предлагаемым рабочим органом. Отличие в том, что вместо операции отрезания корма в виде блока порция отрывается отъездом трактора с одновременным подъемом стрелы погрузчика. Поэтому погрузчик ПКУ-0,8 с рабочим органом ГЖУ-0,8-12 принимаем за сравниваемый аналог.
Похожие диссертации на Повышение эффективности технологического процесса блочной выемки силоса и сенажа из траншейных хранилищ и обоснование параметров рабочего органа погрузчика
