Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 10
1.1. Значение смешивания кормов перед скармливанием 10
Классификация, обзор и анализ конструкций смесителей кормов 12
Классификация смесителей кормов 12
Обзор и анализ конструкций смесителей кормов 25
Методы анализа и критерии оценки качества смешивания кормовых продуктов 35
Методы анализа качества смешивания кормовых продуктов. 36
Критерии оценки качества смешивания кормовых продуктов.. 40
Обзор основных исследований в области смешивания и смесителей различных материалов 45
Выводы и рабочая гипотеза .. 51
Цель и задачи исследований 53
2. Теоретическое обоснование технологического процесса и конструктивной схемы смесителя кормовых продуктов 56
2.1. Конструктивно-технологическая схема кормосмесителя и принцип его работы 56
2.2 Построение математической модели процесса смешивания 59
2.3. Анализ процесса смешивания корма в планетарном смесителе 65
2.3.1. Обоснование кинематики рабочих органов смесителя 66
2.4. Основные конструктивно-технологические параметры смесителя кормовых продуктов 69
2.4.1. Частота вращения контейнера смесителя 69
2.4.2. Частота вращения смешивающего органа 74
2.4.3. Коэффициент заполнения контейнера смесителя кормовой мас сой 76
2.5. Определение производительности смесителя 78
2.6. Определение затрат мощности на перемешивание 79
2.7. Выводы по разделу 81
3. Программа и методика экспериментальных исследований 83
3.1. Программа экспериментальных исследований 83
3.2. Общая методика экспериментальных исследований 84
3.3. Выбор основных рационов кормления и методика исследования физи ко-механических свойств кормов 84
3.3.1. Определение липкости влажных кормов к различным материалам 85
3.3.2 Определение коэффициентов трения скольжения кормов по различным поверхностям 87
3.3.3. Определение основных аэродинамических свойств компонентов корма .„. 88
3.3.4. Определение коэффициента внутреннего трения 89
3.3.5. Определение угла естественного откоса 91
3.4. Определение количества и размера проб для определения качества смешивания 91
3.5. Методика проведения экспериментальных исследований и обработки результатов 98
3.6. Описание экспериментальной установки, факторы, определяющие технологический процесс и уровни их варьирования 102
4. Результаты и анализ экспериментальных исследований Методика расчёта предложенного кормосмесителя 106
4.1. Задачи экспериментальных исследований 106
4.2. Физико-механические свойства кормов 106
5
4.3 Определение оптимальных конструктивно-режимных параметров предложенного кормосмесителя 109
4.3.1. Зависимость влияния частоты вращения контейнера
на качество и время смешивания к 109
4.3.2. Зависимость влияния частоты вращения смешивающего
органа им на качество и время смешивания 116
4.3.3. Зависимость влияния коэффициента заполнения
контейнера у/ на качество и время смешивания 118
4.3.4. Зависимость производительности смесителя от его конструктивно-режимных параметров 120
4.3.5. Зависимость влияния физико-механических свойств кормовой смеси на качество и время смешивания , 125
4.3.6. Исследование энергетических характеристик кормосмесителя 125
4.4. Методика расчёта предложенного кормосмесителя 128
4.4.1. Аналитический расчёт параметров кормосмесителя 128
4.4.2. Номограмма определения основных конструктивно-режимных параметров смесителя 132
4.5. Выводы 136
5. Производственная проверка кормосмесителя, внедрение и экономическая оценка результатов исследований 138
5.1. Производственная проверка и внедрение кормосмесителя 138
5.2. Экономическая оценка результатов исследований 141
6. Общие выводы 149
Литература 151
Приложения 164
- Значение смешивания кормов перед скармливанием
- Конструктивно-технологическая схема кормосмесителя и принцип его работы
- Программа экспериментальных исследований
- Определение оптимальных конструктивно-режимных параметров предложенного кормосмесителя
Введение к работе
В реализации задачи восстановления и развития производства продукции животноводства особое место, несомненно, занимают и должны занимать кормовые смеси.
Преимущество кормления животных кормосмесями доказано как учеными, так и практиками различных стран мира. Известно, что в хозяйствах, где животноводство обеспечивается сбалансированными кормосмесями, их расходуют на 10...15% меньше, чем в среднем по стране, при этом происходит увеличение продуктивности животных на 10...15% по сравнению со скармливанием этих же кормов в раздельном виде [4,64,112].
Правильное и рациональное кормление - залог повышения мясной и молочной продуктивности стада. Использование сбалансированных по питательной ценности кормовых смесей не только стимулирует процессы пищеварения у животных, но и позволяет сократить нежелательные потери корма, исключая возможность выборочного поедания отдельных его видов. Оптимальные рационы с большим процентом содержания грубых кормов позволяет снизить заболеваемость животных и максимально использовать генетический потенциал породы.
Кроме того, научно доказано, что для получения наибольшей продуктивности свиноматок при минимальном расходе кормов необходимы кормосмесительные машины, обеспечивающие высокое качество смешиваемых кормовых масс и оперативное изменение соотношения компонентов смеси в зависимости от продуктивности и индивидуальных особенностей свиноматок.
Сбалансированность рационов животных по основным питательным веществам, протеину и микроэлементам - это основа рационального использования кормовых ресурсов.
К сожалению, в 2003 году производство комбикормов промышленной выработки снизилось до 11 млн. тонн (без учета производства в хозяйствах) в год против 38 млн. тонн в 1990 году или в 3...4 раза [28].
В настоящее время в агропромышленном комплексе появились позитивные изменения; так, несмотря на то, что ни все комбикормовые предприятия работали с полной нагрузкой, в России отмечена устойчивая тенденция роста производства комбикормов. По данным Госкомстата России производство комбикормов в 2002 году увеличилось на 9% выше аналогичного показателя предыдущего года. Лидерами в увеличении производства комбикормов являются Уральский (на 21%) и Южный (на 15%) федеральные округа. В Приволжском округе выработка снизилась на 11%. В 2003 году в Саратовской области произошел спад выпуска; за год он составил 119,8 тыс. тонн, что составляет 76% от количества комбикормов изготовленных в 2002 году[28].
Такое тяжелое положение сложившееся в кормопроизводстве объясняется неудовлетворительным состоянием технической оснащенности; неукомплектованностью технологических комплексов машин, резким сокращением поставок техники и запасных частей к ней, неоправданно большими затратами ручного труда, энергоемкостью и металлоемкостью машин, которые уже давно устарели как морально так и физически.
Все это приводит к тому, что затраты труда на приготовление кормо-смесей по данным ряда авторов [7,13,48,78] составляют 45...60% от общих затрат на производство единицы продукции, а стоимость готовых кормов доходит до 70% себестоимости животноводческой продукции.
В связи с этим происходит постоянный научный поиск наиболее совершенных и эффективных технологических линий, способных выполнять качественно и производительно данные операции.
Получившие в настоящее время большое распространение поточно-технологические линии с использованием смесителей периодического и непрерывного действия С-7, С-12, С-30, ИС-30, ИСК-1,АПК-10А, СГК-2,5, А1-ДСЖ, ВШС-2, 2СМ-1, SOLOMIX-10ZK и др., значительно сокращают время на приготовление кормов, снижают эксплуатационные издержки на приготовление кормовых смесей, однако при этом существует целый ряд
8 существенных недостатков, в особенности это относится к большой неравномерности получаемой кормовой смеси, влияющей на показатели прироста массы животных.
Ещё более значительные недостатки выше перечисленных машин обнаруживаются при их работе в условиях малых фермерских хозяйств, для которых необходимы недорогие, малогабаритные, неметаллоёмкие, малой мощности и высокого качества смешивания смесители периодического действия.
Одним из вариантов замены изношенного оборудования является использование автономных установок для приготовления и раздачи кормовых смесей непосредственно в хозяйствах и приготовления различных кормовых добавок на межхозяйственных предприятиях.
Приближение производства кормосмесей и кормовых добавок к источникам сырья и местам потребления позволяет широко использовать побочные продукты полеводства, отходы животноводства и перерабатывающих предприятий, различные местные ресурсы (сфагновый торф, сапропель, галиты, фосфогипс, доломитовую руду и др.)[81].
Для решения задачи приготовления полнорационных кормовых смесей для молочного стада, откорма крупного рогатого скота и свиней, используя имеющийся в стране и за рубежом опыт производства оборудования для смешивания, необходимо повысить его технический уровень на основе создания типоразмерного ряда смесительных установок с автоматизацией всех операций технологического процесса.
Это позволит сэкономить на фермах России 1,0...1,5 млн. тонн фуражного зерна, увеличить на четверть производство животноводческой продукции за счет снижения удельных затрат кормов и уменьшить себестоимость кормовой смеси, благодаря сокращению на 15...20% затрат энергоресурсов на его производство, перевозку исходных компонентов и готового продукта[28,39].
9 В связи с чем, целью настоящей работы является повышение качественных и технико-экономических показателей планетарных кормосмесите-лей за счёт интенсификации взаимопроникновения смешиваемых ингредиентов, совершенствования технологического процесса, рабочего органа и оптимизации его параметров.
На основании выполненных исследований на защиту выносятся следующие научные положения:
- Результаты теоретических исследований технологического процесса
новой конструктивно-технологической схемы кормосмесителя с обосно
ванием основных конструктивно-технологических и режимных параметров
аппарата и соответствующие аналитические выражения.
Данные экспериментальных исследований влияния различных факторов на оценочные показатели технологического процесса кормосмесителя и оптимизация его конструктивно- технологических и режимных параметров.
Уточненная и дополненная методика расчета кормосмесителя, позволяющая определять параметры машины на стадии ее проектирования.
Результаты производственной проверки предложенного кормосмесителя и экономические показатели результатов исследований.
Диссертация выполнена в соответствии с комплексной темой НИР ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ им Н.И. Вавилова'* №4 "Разработка технического обеспечения аграрных технологий", подраздел 4.4.2 "Разработка и исследование машин и технологий для приготовления и раздачи кормовых продуктов животноводства".
Значение смешивания кормов перед скармливанием
Обобщая отечественный и зарубежный опыт в животноводстве, в работе [54] Куцын Л.М. подчеркивает, что «зоотехнические предпосылки техники кормления сводятся к тому, чтобы дать животному в течение суток определенное количество грубых, сочных и концентрированных кормов, которые полностью удовлетворяли бы потребность животных в питательных веществах». Кроме этого, особое внимание заостряется на необходимости одновременного и равномерного поступления в кровь всех необходимых животному элементов. А это может быть достигнуто только кормлением смесями.
Целый ряд авторов указывает на то, что несвоевременное усвоение основных элементов питания ведет к снижению их использования. Так, при проведении опытов в Ставропольском НИИСХ были получены результаты, показывающие снижение до 15% расхода кормов на 1 кг молока при кормлении коров кормосмесями по сравнению с раздельным кормлени-ем[60].
Солошенко В.А. [НО] опубликовал данные по откорму бычков. Так живой вес 18-и месячных бычков при использовании сухих кормосмесей был больше на 14 кг, а на влажных кормосмесях - на 42 кг, по сравнению с животными, получавшими корма раздельно.
Клюйков В.Ф. [44] указывает, что при откорме свиней с использованием кормовых смесей происходит увеличение живой массы на 16...20%, а время откорма сокращается на 15...20 дней при высоком качестве продукции. Расход кормов на 1 кг привеса уменьшился на 10...12%.
В работе Я. Латвиетиса [58] указывается, что при использовании многокомпонентных детализированных рационов высокопродуктивным коровам (4500...5000 кг молока в год), группового нормирования полнора ционных кормосмесей, приготавливаемых непосредственно перед скармливанием, позволяет в 1,72...1,75 раза повысить поедаемость сухого вещества корма и в 1,25...1,6 раза — перевари ваемость органического вещества рациона.
Черкун В.Я.[19] отмечает, что скармливание размолотого зерна по сравнению с полноценными кормосмесями снижает его питательную ценность на 15...20%. Кроме того, около 5% зерна у животных не переваривается и теряется.
В работе Аблаутова В.М.[1] отмечается уменьшение в 1,5...2 раза времени поедания рациона и повышение в 1,5...1,8 раза производительности раздачи кормов.
По данным[113], приготовление влажных полнорационных кормовых смесей в ОПХ «Красная Пойма» позволила увеличить валовой надой молока на 30%, затраты кормов на 1 ц молока снижены с 1,35 до 1,19 к. е.; в ОПХ «Новый путь» Кировской области надой на одну корову увеличился на 849 кг, на 35% сократился расход сена и соломы; в ОПХ «Ермолино» Московской области надой на одну корову увеличился на 201 кг, производительность труда на раздаче кормов повысилась на 11%, потери кормов снижены на 5,7%; в племенном заводе «Хвалынский» Московской области затраты труда и средств сократились в 2,5 раза, продуктивность коров возросла на 8... 12%; в ГПЗ «Нижнеиртышский» Омской области поедаемость кормов увеличилась на 10%, продуктивность коров повысилась на 8,5%».
Таким образом, практика кормления сельскохозяйственных животных в нашей стране, зарубежный опыт, а также выполненные научные исследования показывают, что эффективность использования кормов значительно повышается при скармливании их в виде биологически полнорационных кормосмесей, то есть смесей, сбалансированных по основным питательным веществам и обогащенных необходимыми витаминами, минеральными добавками и другими средствами, повышающими питательные и вкусовые качества. Такие смеси позволяют повысить продуктивность животных на 10...30% и значительно снизить нормы расхода кормов за счет их лучшей усвояемости. В связи с этим одним из важных факторов в деле укрепления кормовой базы и повышения питательной ценности и вкусовых качеств кормов является их надлежащая подготовка к скармливанию.
На животноводческих фермах нашей страны и за рубежом работают самые разнообразные по конструкции и принципу действия смесители кормов, как выпускаемые серийно, так и отдельные образцы, изготовленные аспирантами и соискателями НИИ и вузов, конструкторскими бюро, а также специалистами и рационализаторами хозяйств. Разнообразие этих устройств объясняется перспективой их применения и поиском рациональной конструктивной машины, которая бы по своим качественным показателям наиболее полно отвечала зоотехническим и технико-экономическим требованиям.
С целью систематизации существующих смесителей кормов и выявления направления их совершенствования дадим классификацию и проведем более подробный анализ наиболее типичных конструкций таких машин. Однако в классификационные признаки включим лишь те конструкции, которые прямым или косвенным путем оказывают влияние на качественные показатели смесителей.
Конструктивно-технологическая схема кормосмесителя и принцип его работы
В основу конструктивно-технологической схемы кормосмесителя были положены следующие решения: смешивающий орган, который представляет собой вал с закреплёнными на нём лопастями, лопасти смесителя выполнены с возможностью вращения с валом относительно геометрической оси контейнера посредством планетарного механизма, водилом которого является контейнер, а сателлитом — лопасти вместе с валом и жёстко закреплённым на нём с внешней стороны контейнера коническим зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с неподвижным при смешении и подвижным при выгрузке кормосмеси центральным зубчатым колесом с тормозным барабаном, расположенным на одной из цапф и снабжённым автономным приводом и нормально замкнутым тормозом с управлением от электромагнита, сблокированного электрической цепью с электродвигателем привода контейнера. лопасти на валу расположены по винтовой линии с углом атаки в сторону горловины. горловина расположена на образующей контейнера у его торца.
Смеситель состоит [68] из контейнера 1, (рис. 1) выполненного в виде цилиндрической ёмкости и способного вращаться на цапфах 2 в течение фазы смешения вокруг оси 3, расположенной под углом относительно геометрической оси контейнера и пересекающей его торцы в краевых и диаметрально противоположных точках, горловину 4 для загрузки и выгрузки кормосмеси, закрываемую герметически крышкой 5. Внутри контейнера 1 на валу 6 находятся лопасти 7, которые выполнены с возможностью вращения с валом 6 относительно геометрической оси контейнера 1. Привод осуществляется от мотор-редуктора 8 посредством планетарного механизма, водилом которого является контейнер 1, а сателлитом лопасти 7 вместе с валом 6 и жёстко закреплённым на нём с внешней стороны контейнера 1 коническим зубчатым колесом 9, находящимся в зацеплении с неподвижным при смешении центральным зубчатым колесом 10 выполненным заодно с тормозным барабаном 11. При выгрузке готовых кормосмесей, центральное зубчатое колесо 10 и тормозной барабан 11 расположенные на одной из цапф 2 подвижны, так как снабжены автономным приводом 12 и нормально замкнутым тормозом 13 с управлением от электромагнита 14 сблокированного электрической цепью с электродвигателем привода 8 контейнера 1. Аналогичный тормоз 15 имеется и для удержания контейнера при разгрузке горловиной вниз. Лопасти 7 внутри контейнера 1 расположены по винтовой линии с углом атаки в сторону горловины 4. Сама горловина 4 расположена на образующей контейнера 1 у его торца для удобства, как загрузки компонентов, так и выгрузки готовой кормосмеси. Планетарный смеситель кормов работает следующим образом: С помощью электропривода 8 контейнер 1 устанавливается таким образом, чтобы загрузочная горловина находилась в верхнем положении, после чего открывается крышка 5. Затем отдозированные компоненты корма через загрузочную горловину 4 загружаются в контейнер 1 смесителя, после чего горловина 4 герметически закрывается крышкой 5 (рис 1, б).
Включается привод 8 и при неподвижном зубчатом колесе 10 и тормозном барабане 11, заторможенных нормально замкнутым тормозом 13. Начинается процесс смешения, при этом контейнер 1 вращается на цапфах 2 вокруг оси 3 расположенной под углом относительно геометрической оси контейнера 1. При этом зубчатое колесо 9 (сателлит) обкатываясь вокруг неподвижного центрального колеса 10 приводит во вращение лопасти 7 расположенные внутри контейнера 1 на валу 6 проходящего через геометрическую ось контейнера 1. Во время смешения создаётся сложное пространственное движение смешиваемых компонентов с постоянно изменяющимися направлениями их движения под действием гравитационных сил, центробежных сил инерции и лопастей, что приводит к интенсивному и качественному приготовлению кормосмеси.
После окончания процесса смешения привод 8 отключается и контейнер 1 устанавливается разгрузочной горловиной 4 в нижнее положение, при этом с помощью электромагнита 14 сблокированного электрической цепью с электродвигателем привода 8 тормозной барабан 11, а следовательно и центральное зубчатое колесо 10 растормаживаются. После чего открывают герметическую крышку 5 и включают привод 12. При неподвижном контейнере лопасти 7 с валом 6 начинают вращаться, способствуя быстрому и качественному опорожнению контейнера 1. В нижнем положении выгрузная горловина удерживается выключенным приводом 8 или любым другим механическим или электрическим устройством (аналогичным параллельно замкнутому тормозу 13 с управлением от электромагнита 14, расположенных на правой цапфе). Из-за того, что лопасть 7 находящаяся у торца контейнера имеет угол атаки в сторону выгрузной горловины происходит качественная очистка как торцевой поверхности, так и внутренней части.
Предлагаемый смеситель позволяет производить смешение кормов любой консистенции, начиная от сухих при приготовлении комбикормов и кончая влажными мешанками включающие измельчённую зелёную массу.
Благодаря тому, что во время смешивания создаётся сложное пространственное движение смешиваемых компонентов с постоянно изменяющимися направлениями их движения под действием гравитационных сил, центробежных сил инерции и лопастей, происходит интенсивное взаимопроникновение компонентов, что в конечном итоге приводит к интенсивному и качественному (до 2.,.3% неравномерности) приготовлению кормосмеси.
Планетарный смеситель кормов, включающий контейнер, предпочтительно цилиндрической формы способный вращаться на цапфах в течение фазы смешения относительно оси расположенной под углом относительно геометрической оси контейнера и пересекающего его торцы в краевых и диаметрально противоположных точках, горловину для загрузки и выгрузки, закрываемую герметической крышкой и лопасти на валу внутри контейнера способные вращаться отличающийся тем, что лопасти смесителя выполнены с возможностью вращения с валом относительно геометрической оси контейнера посредством планетарного механизма, водилом которого является контейнер, а сателлитом лопасти вместе с валом и жёстко закреплённым на нём с внешней стороны контейнера коническим зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с неподвижным при смешении и подвижным при выгрузке кормосмеси центральным зубчатым колесом с тормозным барабаном, расположенном на одной из цапф и снабжённым автономным приводом и нормально замкнутым тормозом с управлением от электромагнита, сблокированного электрической цепью с электродвигателем привода контейнера, причём лопасти на валу расположены по винтовой линии с углом атаки в сторону горловины, а горловина расположена на образующей контейнера у его торца.
Программа экспериментальных исследований
Изучение процесса смешивания кормовых компонентов, поведения частиц корма в смешивающем контейнере, взаимодействия компонентов между собой и с рабочими органами смесительного агрегата невозможно без знания физико-механических свойств смешиваемых компонентов. Их влияние на процесс смешивания в каждом конкретном случае различно.
Учитывая многообразие существующих на животноводческих фермах рационов [14,72,110], программой экспериментальных исследований было предусмотрено изучение физико-механических свойств некоторых кормов из рациона, на которых проводились исследования кормосмесителя.
Настоящей методикой предусматривалось изучение четырёх основных кормосмесей приготавливаемых для разновозрастных групп животных, состав которых приведён в таблице (ЗЛ). Кроме того, для проверки качества смешивания длинностебельных кормов на втором этапе экспериментов в состав кормосмеси предполагалось ввести солому, силос и сенаж.
На процесс смешивания кормовых компонентов в планетарном смесителе периодического действия действует большое количество физико-механических свойств, но при экспериментальных исследованиях в основном определялись те свойства, которые влияют на качественные и технологические характеристики кормосмесителя и входят в теоретические зависимости и выражения, полученные в разделе 3. Это такие физико-механические свойства, как липкость, коэффициент трения скольжения по стальным поверхностям, плотность, влажность, средняя длина частиц, угол естественного откоса. Кроме того, перед началом исследования при выборе составляющих компонентов смеси учитывались такие свойства, как цвет, запах и засорённость корма.
Важным фактором, влияющим на качественные показатели рабочего процесса кормосмесителя, является липкость кормовых смесей. Она обуславливается силами молекулярного притяжения и адгезии [52] и диаметр исследуемого почерка, м.
Опыты проводились при температуре кормовой смеси 40. Последнее связано с тем, что влажные кормовые смеси скармливаются при температуре не выше 40, а с увеличении температуры их липкость к различным поверхностям увеличивается [6].
Коэффициенты трения скольжения кормов изготовленных из различных материалов, как в покое, так и в движении определялись на лабораторной установке ТМ-21А по методике [38].
Усовершенствованная установка позволяла с помощью уголков к платформе крепить полосы, изготовленные из различных материалов.
Опыты проводились следующим образом.
На горизонтально установленную платформу (исследуемую поверхность) устанавливали лёгкую коробочку без дна с исследуемым кормом таким образом, чтобы между последней и поверхностью трения был гарантированный зазор в 0,5...2,0 мм. С помощью винтового механизма медленно наклоняли платформу до момента начала движения коробочки с кормом. При этом угол наклона платформы ап в момент начала движения коробочки определяли по шкале прибора. Этот угол и являлся углом трения покоя, то есть р„. Искомый же коэффициент трения покоя /„ определяли по формуле:
Опыты для каждого вида корма и исследуемой поверхности повторялись три раза.
При определении коэффициента трения скольжения в движении платформу наклоняли на 5...10 больше угла а„ , с тем, чтобы при установке коробочки с кормом, последняя, при её освобождении сразу же при ходила в движение по исследуемой поверхности. Коробочку устанавливали на платформу выше верхнего контакта и освобождали её, дав возможность свободно скользить по платформе вниз.
При скольжении коробочка с кормом вначале с помощью верхнего контакта включала секундомер, а в конце с помощью нижнего отключала его.
Определение оптимальных конструктивно-режимных параметров предложенного кормосмесителя
На рисунке 4.2 приведены зависимости дисперсии концентрации контрольного компонента смеси от времени смешивания d =f(t) при различных частотах вращения контейнера пк [83].
Из анализа зависимостей видно, что качество смешивания растёт как с увеличением времени смешивания, так и с увеличением частоты вращения контейнера пк. Причём в начальный период времени качество смешивания растёт с большей интенсивностью. Это объясняется тем, что в первые моменты работы смесителя, качество смеси изменяется в основном за счёт конвективного смешивания, то есть перемещение группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, вмятием, скольжением слоев. На этом участке смешивания процесс почти не зависит от физико-механических свойств смеси, так как процесс идёт на уровне макрообъёмов. Главное влияние на скорость процесса смешивания в эти моменты времени оказывает характер движения потоков частиц в смесителе. Улучшение качества смешивания с увеличением частоты вращения контейнера объясняется тем, что при вращении контейнера с малой угловой скоростью кормовой материал, прилегающий к стенке, за счёт сил трения выносится на верхнюю часть потока, увлечённый в сторону вращения на некоторый угол и ссыпается с него. Проведённые исследования показали, что рассмотренный режим способствует перемешиванию только малосвязанных материалов с малой длиной частиц, таких как сухой жом, комбикорм и др. В силу большой связности стебельных кормов, составляющих основу рациона КРС, процессы циркуляции слоев заменяются процессами переворачивания массы вокруг центра поперечного сечения валка. В этом случае, при достижении частоты вращения контейнера пк 0,83 об/сек перераспределение кормовых компонентов в потоке сводятся к минимуму, кроме того, подача в контейнер длинностебельной массы она стремится свернуться в жгуты, что ещё больше препятствует перемешиванию компонентов.
С увеличением частоты вращения контейнера угол поворота материала увеличивается, кормовая масса поднимается всё выше, затем в некоторой точке, называемой точкой отрыва, частицы корма покидают круговую траекторию и далее как тела, брошенные под некоторым углом к горизонту падают по траектории близкой к параболической. Параметры траектории определяются физико-механическими свойствами кормовых компонентов, особенно такими, как размеры частиц, плотность и аэродинамикой. Эти же параметры определяют скорость полёта и траекторию различных частиц корма то есть перемешивание.
По прошествии некоторого времени (для различных частот вращения контейнера это время различно) наблюдается наивысшее качество смешивания, которое в дальнейшем начинает снижаться.
Можно сделать вывод, что в этот момент происходит уравновешивание двух противоположных по воздействию на смесь процессов - диффузионного смешивания и сегрегации. После этого момента дальнейшее перемешивание компонентов смеси не имеет смысла, так как качество смеси останется постоянным.
Кроме того, при достижении частоты вращения контейнера смесителя пк 0,83 об/сек наблюдается снижение интенсивности и максимума качества смешивания.
Данная закономерность объясняется наступлением момента, когда в результате действия центробежной силы и физико-механических свойств смеси всё большая часть кормовой массы в точке отрыва не переходит с круговой траектории на параболическую, а захватывается на повторный оборот (рис 4.4). То есть слой корма начинает вращаться с контейнером по окружности, нарушая тем самым основной принцип действия планетарного смесителя, а именно, если слой корма начинает вращение вместе с контейнером, то снижается или даже исключается движение массы по параболической траектории, где происходит основное перераспределение и перемешивание кормовых компонентов.
Для определения экспериментального коэффициента смешения к полученного в уравнении (2.42) была произведена обработка результатов зависимости влияния частоты вращения контейнера на качество и время смешивания, приведённой на рис 4,2. В результате чего была получена зависимость дисперсии концентрации контрольного компонента а от частоты вращения пк при различном времени смешивания t, приведённой на рис 4.2. Из полученных графиков зависимости & =f(nJ были определены оптимальные значения минимальной и максимальной частот вращения контейнера
