автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Исследование процесса подачи кормосмесей пониженной влажности коловратным насосом на малых свинофермах

всесоюзный ордена «знак почета» сельскохозяиственный институт заочного _образования (всхизо)_

На прппах рукописи УДК 631.374.621.68

РАХИМОВ Октябрь Дусткобиловнч

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ КОРМОСМЕСЕЙ ПОНИЖЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ КОЛОВРАТНЫМ НАСОСОМ НА МАЛЫХ СВИНОФЕРМАХ

Специальность 05.20.01 — Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Балашиха 1992

Работа выполнена на кафедре «Механизация животноводства» Всесоюзного ордена «Знак Почета» сельскохозяйственного института заочного образования (ВСХИЗО) и в лаборатории машин и комплектов оборудования для приготовления кормосмесей "на свиноводческих фермах Всесоюзного научно-исследовательского института комплексных проблем машиностроения для животноводства и кормопроизводства

доктор технических наук, профессор М. И. Искандарян.

академик РАСХН, доктор технических наук, профессор В. И. Сыроватка;

кандидат технических наук И. Е. Карнаухов.

Ведущее предприятие — ГСКБ по машинам для свиноводческих комплексов и ферм, г. Умань.

Защита состоится 14 октября 1992 г. в 10 ч. 00 мин. на заседании специализированного совета К 120.30.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук во Всесоюзном ордена «Знак Почета» сельскохозяйственном институте заочного образования (ВСХИЗО).

Адрес: 143900, Московская область, г. Балашиха, 8, ВСХИЗО, специализированный совет К 120.30.01.

С диссертацией можно ознакомиться ¡в библиотеке

(ВНИИКОМЖ).

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

ВСХИЗО.

Автореферат разослан «

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Петренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность то боты. Сроди комплекса мероприятий, ^.иуззлчн-шх га совершенствование экономических и производственных отношений о сельском'хозяйстве, одно из центральных мест занимает разви-«то и укреплениемалых форм и фермерских хозяйств. При этом ^сооое гютешгэ придается созданию техники или сов вршз не от о ваш® судесг-сущях технических средств о учетом особенностей эхах Г ар::, Осу-щестшвнаэ этой годной задачи связано в большей степени о уровнем ктаняэащт процесса транспортировки я раздачи коригоа, гатат рабочего вроксги, которьо составляют 30...40$ от общих гатрт Среда оуезствущях технических средств наиболее совершенным является трубопроводный транспорт, так как при этом затраты рабочего времени скитается в 4...5 раз по сравнению с шбильшш рэздаг-чякатля. Однако сусрстзувщие центробежные насосы почти не пригодны для подача вэрмосмесай пониженной влакност:;, подготовленных о использованном кормов собственного производства, поскольку они работают в неустойчивом рваиме из-за ухудшения всасихающай способности. Это объясняется тем, что с введением в состав кормосме-сей сочно-зеленых кормов, транспортабельная способность их снижается в 10 раз и больше из-за снижения текучести смесей. Поэтому для нормальной работы насоса в кормосмеоь добавляется вода, которая сшшаот со качество* В связи с этим совершенствование прог-т рессившх , ресурсо- и энергосберегающих конструкций насоса, обеспечивающих надегшое транспортирование полнорахщошых кормосмесей на шлых фермах, является весьма актуальным.

Цель гп.боты состоит в теорем песком исследовании и экспериментальном обооновашш выбора шиболесовершенной технологической схемы насоса, применяемого ш шлых (Т'ершх для подачи кормосмесей пониженной влажности, в состав которых вклотены сочные и зеленые корма, а такие оптимизация его основных параметров и решплов работь.

Объектами исследовании являк.ся: ксрлосгесп, подготовлен. кые с использованием кормов собственного производства (корнеплодов, комбисилоса, зеленой массы), лабораторная установка, Технологическая линия приготовления и транспортировки кормосмесей, вклшающая коловратный насос. ■

Методигл нсслодовашш. Лаоора-горние п хозяйственной ¡!сс.:е-

довшшл предлагаемого насоса проводились в соответствии о про-грагллой и методикой испытаний по ГОСТ Í7I08-86, ГОСТ 8002-86 и ГОСТ 14650-36. . • .

В работе применяли прибор! и приспособления, выбранные согласил действующим ГОСТам на испытание гидроприводов (насосов) с внесение« ч-дтичках изменений.

Результата експерименгальных исследований обработаны с помощью методов математической статистики, а параметры и ражим работы оптимизированы методами математического планирования экспериментов. Регрессионный агализ оптимизации выполнен о помощью ЗВМ.

Га.учная новизна. Предложена и обоснована новая энергосберегающая конструкция коловратного жcoca, обеспечивающая транспортировку кормосмесей погашенной влвшости о включением сочных и овленгх кормов.

Получены теоретически a.подтверэдвиы гкспервдепгахыго мв~ тематотеские зависимости, определяют» осковше ^акторк трубопроводного транспорта Köpwocr.iaceii пошютшхоЕ вдашюсти. Пвзрабо-та па методика определения некоторых параметров (подача, потребной мощности давления нагнетания) коловратного насоса. Установлены оптимальные параметры и режимы работы предлагаемого насоса.

На базе нового тооса разработан малогабаритный универсальный агрегат, хг-нгленяемыК для приготовления, тронетртировки и раздачи кормосмоссй на шлых свинофермах. Все оборудование, входящее в состав универсального агрегата, модернизировано о учетом особенностей шлих ферм.

Новизна конструкции предлагаемого тооса подтверждена по-лоиитольшм решш1ем В1ШИГПЭ о выдаче патента по заявке Г 48961177/15 (123716).

Практическая т.онпость. Примонеииа коловратного тооса на шлих Сершх позволяет транспортировать коряосмесп пошскенной влашооти с включением кормов собственного производства (кс uie-плодов, комбисилоса, зеленой шеоы). Прг этом затраты рабочего времени сштются в 4...5 роз по сравнению с мобильными кормо-раздгпчпкпш типа КУТ-3,0. Кромоэтогс, щсос позволяет обеспечить снимание DiraprooriiocTii те:лологтоского процесса в 3,5 раза, мота: чоошостн' в 2 раза, затрат рабочего времени л ¿,4 раза по сравнению с применломши invoca:.,и дентробешгаго типа,

гезулвтат'.! исслодоваш:]-, иотодика расчета и разработавши

комплект чертеяэй коловратного ¡acoca и малогабаритного агрегата могут быть .использованы проектно-технологическими организациями при проектировании новых и реконструкции действующих кормоцехов тлых овинофврм.

Реславация результата исследований. Результаты исследования передана в ГСКБ по шиитам озинов^дчеоких комплексов и фера г.Ушгш для внедрения в производство, Разработангый универсальный малогабаритный агрегат m базе предлагаемого кэссоа внедрен и работает в совхозе "Крюковский" Солнечногорского района М^сксв-ской области и в колхоза "Гигант" Краснохолмского paüora Тг. ареной области.

Годовой экономический от энадроши одного дасоса

составляет нэ меиоэ 656 руб.

Апробация твботы. Оснозшо пояоязшхч диссертационной работы обоувдзны и одобрены на научно-те:лнчеокп^ ко..¿юр лциях ВСХКЗО, ВНИККОМ и Карийского филиала ТИИШСХ в 1990...1992 гг.

Публикация рэаультатол ксоледови.чий. Основные положения диссертации опубликованы в 8 пау«гых статьях, в том числе в одном патента на изобретение.

Структура п объем .робота. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав,'выводов'и предложений. Содержание диссертации излегазно т» 160 отрашэдах шшинописного текста и включает 38 рисунков, II таблиц. Библиография включает 104 наименований, в том число 8 на иностранных ягнках, '

СОДЕШШ РАБОТЫ

В первой главе "Соотояниэ вопроса, цель и задачи чооледова-шя" указана »¡йектквноать иополььлзания коршшесей пониженной влакноота о вялетеииом а нх ооотав сочнк.с и Еэленых кормов на i а-лыя свшофершх. Прэдлой&на классификация -орлов по консистенции.

Проанализирована существуйте технологии и технические средства, применяе?лнэ для транспортировки и раздачи кормос-леоей на ошнеферлах, ;;зни их оценен. Откачено, что среди существующих коршрагдаттаков наиболее совершенным является трубопроводный раздатчик о пзооешмя установками. Он высокопроизводителен, прост по устройству, его мокно смонтировать в постройка:, любых типов, он нз трзбует наличия специальных кормовых проходов,

сочетав? погд/зсгио-раагрузочше операции о тренопортированием и разлачен iíop.-.oa в кормушка, ^шзгпипш oí шличия подъездных путей, улучшает оамторяо-здаивническив условия и культуру производства. Следует отметить, что использование этого вида транскорта требует применения специальных шоооов. Однако прошишнность не выпуо-кает кор..юшоооы, обеспечивающие надежную подачу смесей пониженно.') влажности, в состав которых вклшеш оочше и зеленые коря.

Проведен анализ теоретических а экспериментальных исследований насосов применительно к подаче кормосмеоей. Анализ ранее проводимых исследований! показывает, что центробежные и "екалыщв ;шсосы нэпрг^'одны или неэффективны для шдачи кормосмеоей- пониженной влаиности, в ооотав которых екдшоны сочные и зеленые кор.та.

Проанализироваш оудастаувдка отечественные и зарубежные ка-соон коловратного типа, применяема для шдачи высоковязких гид-•росмеоей и даны их оценки. Приведены результаты предварительных экспериментов пс определению работоспособности коловратных насосов при подаче квдгсих кормосмеоей.

В ходе исследования соотолния вопроса определены и сформулированы следующие задачи, подлежащие решению в диссертационной ре-боте-.

- разработав проект технических требований на кормоиагнвта-ющий насос и ьыбрать конструятшшо-тйхнологичеокую схему яаоооа, обеопечивающую надежное транспортирование по трубам кормоомеоей погашшпоГ. влажности; * ,

- уточнить физико-механичеокш свойства кормосмеоей, в состав которых вклотаны сочные и зеленые корма. Иоодадоаать их влияние на характеристики коловратного насоса о принудительным пи-ташгам;

- провести теоретические исследоганйя г:~ определении основных параметров и режимов работы коловратного насоса;

- провести экспериментальные исследовагчя, на основании ко-toji:x уточнить ооновиые конструктивио-техюлргичоскио параметры г"coca;

- исоледовать зошсшость мохду параметрами насооа и пнта-

толя;

- оптишзиропать основное параметра п peruiM работг коловрат lloro насоса;

- экононагасски обосновать целесообразность прго.юпешш коло-

е

вратного наооса на шлых фермах при подаче корлоомасей пониженно;) влажности.

Во второй глава "Обооноваше конструктивно-технологической схемы наооса для подачи кормосмесей пониженной влажности" приводятся зостехническ :е, технические и экономические требования нп кормонасоо.

Прэдлоаена и обоснована новая конструкция кормонасоса коловратного типа, обеспечивающая надежное транспортирование кормо-смеоей пониженной влаяиости.

Предлагаемая конструкция насоса (см. рио. I) аклшает смонтированный !»а рама корпус I, в котором врасзйтоя а противоположных направлениях два оборшлх ротора 2. Роторы кес-псо соединены с валом, которлй устчновлзп на шрикоподшипниках в боковых опорных отойках, присоединенных к корпусу т болтах. Один из валов (роторов) соединяется с двигателем ч^рез редуктор и является приводным, Второй вал (ротор) привс. ?.итоя в согласованно!} вращение о* приводного пат о пошщьи зубчатых колос, пзрзддгсчноа чполо которых равно единице. Зубчатые колеса размещены в камере о толя-ной ванной. На кавдсгл из роторов закреплено пять лопастей 3, размерила ш равных расстояниях по окружности. При повороте роторов лопаоти входят в опещшльшю углубления, обеопыивая тем самим отделение зоны высокого давления от зоны низкого. Устранение утечки в окружающую ороду и предотвращение попадания кормосмесей в масляную ванну и подойншпш обеспечивается с помощью сальниковых уплотнений. '

Для улучшанкя работоспособности насозй при подаче кормосме-оей погашенной влашоотн в насооз установлен винтовой питатель 6. Кромо' того, шооо опабязн ра здэ/лгалем 4, олукащит для изменения направления поташ в оторону вращения ротора. При этом подаваемая касса на создает тормозящие сплн сопротивления и отдает овою кинатичеокую энергии, приобрэтонную от винтового питателя, ротору, том оашм ошссая потребную мгцнооть тоооа.

Рабочий процосо протекает оледующим образом: кормосмесь загружается через горлов1шу в винтогой питатель и подается в наооо. Вытеснителями являются специальные лошсти 3, уотакавливаемые ня роторе. Вытеснители, они из от^екатели, один за другим входят в приемную камеру, отсекают при взаимодействии с корпусом определенного объеш шосу и переметают ее в камеру нагнетания. После

Рис. I. Схема колозрапюго насоса с винтовым питателем

I - корпус; 2 - рото.р; 3 - логоогь; 4 - разделитель потока; 5 - дополнительная камера; 6 - винтовой питатель

перемещения отсеченного о б юга в камеру кагйетакш? вытеснители возвратегатся снова в приемную камеру для повторений цикла с об печением замыкания и минимального переброса Массы из камеры на нотания в камеру всгсыпания.

С цельк. улучшения условий всасывания входной патрубок нзе са выполнен большего диаметра по сртнецию с патрубком нагнета ния. Установлено, что наиболее экономично 1асос работаем при с дующих соотношениях к. лструктивных параметров:

Ын = (цг5..4з)%,

В=(о,52. . .0.5$)%,

%„ = <Пи.к

зазор медду риторами -

радашльный и торцевой зазоры - 5Г= ((0... 1,5) мм гдо Фр - диаметр ротора, мм;

(¿¿а,с1ц — соответственно диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков, м; В - ширина ротора, м; длит лопаотей, м; диаметр винта питателя, и;

диаметр загрузочной горловины вннтозого питателя, М1 2, - радиус углублений в роторе, м.

В третьей главе "Теоретическая часть" даны расчеты по определению основных факторов трубо: .„эоводного транспорта и методика определения подачи, потребной мощности и давления, создаваемого насосами.

Обоснована необходимость снабжения насоса принудительным питанием (винтовым питателем) и разделителем потог'п, Выбрана форма разделителя и даны формулы по определению опчпглльного угла между рабочш.т гранями разделителя, Определены давления кормосмесей на стонку разделителя, а так"'.о производительность винтового питателя.

Объемный расход кормосмесей (м3/с) определен из условиь неразрывности потока, то есть

Iк/~*Л1Гс{,гс, (I)

где IX - средняя скорость кормосмесей, м/о; Зс~ радиус кормопровода, м.

Для болое точного определения объемного расхода в кормопро-воде выделен цилиндр радиусом Э*, и длиной . При этом условно принято, что свойства кормосмесей неизменны и давление приложенное к торгам цилиндра, равно касательному напряжению на его боковых поверхностях, то есть

(2)

где Р - перепад давления на торцах цилиндра, Па;

& - касательное шпрн::ош1е. на боковых пов ерхностях выделенного цилиндра, Па.

Подача кормосмесей через элементарный слой радиусом Ш и

толстой ¿¿г будет

^ +М^/ч } о)

С ^ о Ов ^

Поскольку в ядре потока при 2„, £■ и гради-

енте окорооти ])(&] - О первый интеграл будет равен нулю, а интегрирование второго слагаемого даст

при э^Рс^Ае и

уравнение (4) прилет вид;

(Б)

где 4 \Х/ - объемный расход корыосмесей, м3/ч; (£о- диаметр ядра потока &-с - напряжение на отанках трубы. Па;

вязкость кормосмесей, Па«с; ¿ - длит кормопровода, м.

Анализ уравнения (5) показывает, что предложенные функциональные зависимости учитывают физико-мезайические свойства кор-мосмееей, режимы двипешш и эначе1ше относительного ядра потока. При сС„=0 преАельное напряжение сдвига отсутствует и кормоомео течет- клк истинно вязкая смесь, а при Ы.0—*- (то еоть пря &0~* &с) функция приближается к.нулю и течение прекращается. Это объясняется тем, что с.увеличением в составе кормосмаси твв! дых чаотиц, то есть концентрации кошосмеси, резко повышаются п'с тори давления в кормопроводе.

Пото£:1_/па_влопия ,_Па , по длине кормопровода определены по (1орг.]улй

Ю

где Р - плотностг кормосмесей, кг/м3;

А - безразмерный коэффициент гццрэвличеогаго трения, Л в 0,04...0,6. Тоороттеокук} пода с оса ,_м^/ч юшю определить по формуле

Qr*60Vntl, (7)

\F„ - полезный объем ra coca sa один оборот ротора, м'3,

Vn~Vf>.¿L; í8?

где - объем рабочей камеры, рассчитанный по ее гос;.хтри-

чесшзм размерам, м3, т^ есть

(9)

Подотавив значение.(8) и (Ь; в форь^лу (7) и сделав некоторые преобразования, получим:

Q^eoBnilf^Ms,^ (ю)

где § - плоаедь поперечного сечения межлопаот. ой камеры, м? I - количество роторов; к - радиус ротора, м; 3 - радиус ваш ротора, м; В, - радиуо углублений вала в роторе, м; П.- частота вращения.ротора, мин ; Ь- ширина ротора, м. Действительная подача шсоса :-эньше теоретической из-за не-полногр заполнения рабочих камэр и из-зг утачек через зазоры из камеры нагнетания в камеру'всасывания. С учетом этого действительная подача наоооа кошт быть определена следующим образом:

> (II)

где $ ч- объемные потери в гаосюо, м3/ч; оС, - утечка через радиальше зазоры; оС2 - утечка -шроз торцевые зазоры; о£$ - уточка через неплотности контакта меэду ротонами; аЦ ~ потери на всасывание.

Значение у еочзк с£, п oi2 зависят от зазоров и концентрации подаваемой шссы. С увеличенгчм вязкости и концентрации кор-мосмесей утечки уменьшаются, причем действительная подача сначала увеличивается, а затем начинает уменьшаться сследотвие более интенсивного возрастания потерь ю всасывание по сравнению о уменьшением потерь от утечки.

Потери на всасывание сЦ гососа определяются в основном заполнением кормосмесяш его рабочих камер 5 (см, рио. I), кот рос происходит во время соединения их о полостью всасывания. Снаб аение насоса принудителышм питателем дает возможнезть уменьшить потери до минимума. Учитывая эти утечки, подача насоса будет

Qr(QJ-cii)féfHj (12)

где ^ - ког?эфицЕе|гг утечек, завиоящий от вязкости корглосме-сей и от зазоров, при 68...75$; => 0,LJ...

jJC - коэффициент наполнения, зависящий от производительности винтового питателя, £ = 0,94...О,96, В предлагаемом насосе основные потери происходят из-за утечки из кэмеры нагнетания в камеру всасывания мезду роторами сС3 , Ее значение мок.".о определить по следующей формуле:

с1А = 60Ьп(2гц&\Пг1г + я£), (13)

*

где fi -угол между роторами;

-зазор мевду роторами. Подставив значение (13) в формулу (12) и оделэв некоторые преобразования, получим:

(14)

¿Jajyiennoj, £озда,заеиое насосами,- определено по общеизвеот-.ioii форду ли :

где Й Р~ давление m виходо и входе в наоос, 11а;

- средняя скорооть корглесмсси на выходе и входо в насос, м/с; ' •

,3, - высота центов тяяести сачсния выхода и входа в насос над уровнем корглосмеси в приемном рзззрвуаре, м;

Р - ускорение свободного падения, г.»/сг% Потрафлю модаость,. кВт гзсоса могло определить по формуле

А1„=0Р/юйо , <16)'

где /3 - подача насоса, ми/с;

Р - давление кормссмосп на выходе из 'гасоСа, Па. ' Однако повышение концентрация' и зязностн корг.госмссей приводит к увеличению потребной мощности. С учотсм этого потребная мощность мояет быть определена так: ,

Мп = йР/ы/юОО, (I?)

где - коэффициент, учитывающий изменение готре бпой мощ-

нооти в завизилостн от'концентрации и вязкости кор-мосмесей, = 1,2... 1,35. Давление кормосмеси, подаваемой с помощью винтового' питателя, создаст в роторе тормозящий момегтт:

Мг° ав) . ■

гдо постоянна'; коэффициент момента, зависший от габа-

ритных размероз (диаметра ротора, длшш лопастей, " мекцентрового расотояния роторов) и конструкции гасоса;

¿л- площадь поперечного сечения лопастей, м2;

- плечо действия равнодействующее силы давления, м.

и»

Этот момент направлен в сторону, противоположную вращению роторов, что приводит к увеллчошлэ потребной мощности. Сшбло-нио насоса разделителем потока нсклотоег допблтяслгдоо сопротивление вращению ротора из-за воздействия давлегЕИ подаваемой шссы. При этом вправление додаваемой кормосмесп си: с

гаправлешгом вращешш роторов, то ссгь г.омзнт, созда^см;:^ .делением подводимой массы, является :.:о;лектом, сс^эр^и:':.';-.: иэ.чёз-ную работу. В отом случае подводе--.л ¡.псо;:; по сои/,ас:1 то;мнящие сил." сопротивления и отдаст моя Г'лнекггаскуз рото-

1.4

рам, тем самым снижая потребную мощность насоса. Учитывая это потребная мощность касоса будет определяться так:

А/п=ОРЛ4/юоо, С20)

где /р - коэффициент мощности, значение которого определя ся в зависимости от формы и размеров разделителя 0,75...0,8.

Как эыше отмечалось, ос нов ной функцией разделителя являем . исключение действия момента противовращегшя, а его основной кс структивиый размер, определяющий его функции - угол оС , обрг ванный плоски® гранями разделителя.

Установлено, что оптишльным углом' Ы- 'работой грани_ра: лителя является тот, при котором результирующая скорость 1/р ': водимой ко'рмосмесп исправлена по касательной'к окруяности рот ров. В этом случае скорость подводимой кормосмеси 1Г. и окру: няя скорость роторов ТЛкр. в точке встречи совпадут по напре ил нио и результирующая скорость достигнет максимума, то есть

= (21)

Значение об южно определить по формуле:

323 + К

1ЩёЩЩ (22>

где В- ширина разделителя, м,

Кормосмесь, подаваемая с помощью винтового питателя, де) ствует на рабочую поверхность стенки разделителя с определен] давле.лем, которое зависит от скорости и размеров поперечное чешш подаваемой массы, формы и размера разделителя (см. рис Значение этого давления можно определить согласно закону изм ния количества двикзния (импульса). При Т/= Уп (потерями э гии на рассматриваемых участках потока пренебрегаем) уравнен изменения количества движения в проекции на ось будет

иметь вид:

Рь±-гтг(1-со&ы.,) (23)

При уравнение (23) примет вид

Р-р №гг (/- сова^збоо

= (24)

я

т .

Рис. 2. Схема к определению давления

кормосмесей на стенку разделителя

Разделив уравнение (24) на й , получим

Ру\Х/и-({-С05<Х1)/збООО , (25)

где время, ч;

&Г- скорость кормосмесей во всасывающем патрубке насоса, гл/с,

$ - площадь рабочей поверхности раЭделителя, м2.

В четвертой главе "Экспериментальная часть" приведено, опи- ' сание экспериментальной установки и ее оснащение, программа исследований, частные методики и результаты экспериментальных исследований.

. Исследованы и уточнены физико-механические свойства кормосмесей, в состав которых включены сочно-зеленые корма.

При введении пасты из травы в кормовую смесь влажностью 74,2% в количестве, равном массовому соотношэнию н^ I кг. комбикорма I : 0,25, влажность смесей возрастает до 78%. Однако смесь густеет и приобретает текучесть, которой обладает кормосмесь без пасты из травы влажностью 68...70$..При этом.транспортабельная способность кормосмеси падает в 2,5...3 раза. Это объясняется тем, что гаста из травы обтадает способностью впитывать в себя влагу, превращаясь в менее текучую при одновременном увеличении содержания влаги в кормовой смеси.

Чувствительность насоса к изменению концентрации кормосмесей зависит от его габаритов, размеров сечений входного патрубка ш-

coca и подачи винтового питателя, то есть подпора со стороны вса| сывания. Экспериментально установлено, что максимальная концентр ция кормосмесей для испытываемого ja coca составляет 30. ,.ЗЬ%, Си пение концентрации смесей ниже 15% приводит к уменьшению подачи насоса. Зто объясняется ростом потерь напора внутри насоса в свя зи с увеличением утечки из камеры нагнетания в камеру всасывания через зазоры.

' Вязкость кормосмесей, в состав которых входит гнета из сочи зеленых кормов, непостоянна, то есть с течением времени изменяет ся. Например, за 24 ч хранения при температура 18°С вязкость уменьшается в 2 раза. Кроме того, вязкость кормосмесей обратно пропорциональна юыпературе их нагрева, но решающее влияние на f згич мне оказывает фракционный состав кормосмесей, а увеличение влажности смесей снижает вязкость. Учитывая это, для снинения ш терь капора при транспортирования таких кормосмесей целесообраз* производить• их нагревание до 30...40°, что .дает снижение вязкой и -уменьшение предельного напряжения сдвига в Т.8...2 раза.

Исследование линейных потерь давления в кормопроводе при ti чеши кормосмесей с пастой из травы при соотношении на I кг ком бикорма 1,0 : 0,6 составляет 0,032.10 Па/м, то есть в 1,8 раза больше, чем ймвеей без паст;: из травы. Увеличение потерь капора с введением в смесь пасты из сочно-зеленых кормов объясняется тем, что при течении таких кормоемзеей по трубач скапливается б лытя таеть твердых частиц в ншшей части трубопровода, а также происходит трение мевду нидкой фазой и твердигл* частицами корма и трение твердых частиц корма о стенки кор:лопровода. •

Результаты экспериментальных исследований по определению оптимального угла. мелэду рабочими гранями разделителя и влияния его на характеристику насоса показывают, что наиболее эффективной является разделитель клиновидной формы при = 100°. Dpi этом потребная мощность шсоса снижается на 20.. .22% относителз но потребной мощности шсоса без разделителя.

Исследование влияния производительности винтового питателе на рабочую характеристику насоса проведал на опытном образце i coca, укомплектованного разделителем и винтовым питателем. При этом диаметр цилиндра винта был равным диаметру всасывающего и рубка шсоса. Производительность питателя регулировали изменен: ем частоты вращения винта с помощью сменных звездочек. Резулье ты исследований показали, что влшше винтового питателя на по

йазателп касоса увеличивается с повыгзнкём вязкости и концентрация кормосмесей (уменьшшем влажности). Установлено, что при транспортировании кормосмесей с влажностью 78# и более достаточно клеть производительность питателя, разную подаче шеоса. С дальнейшим сниженном влажности кормосмесей постепенно уменьшается подача и давление насоса. Для улучшения работы нзсоса при "одаче кор--мосмесей пониженной влаяности Необходимо увеличить производительность питателя; Установлено, что з случае обеспечения винтовым питателем избыточного давления в пределах (0,25...0,3)-Ю5 Па во всасывающей полости, гасос. работает устойчиво и кадеяно. Благодаря Етому создается дополнительшй подпор кормосмесей при подаче ах в насос.

Исследования для получения шпоряо-экергэтиче'ских характеристик шсоса проводили га кормосмесях с вк." гением пасты из травы вдаигостья 72...74^ и без п^сга влаякостьго 65..,68% (см. рис. 3).

Рис. 3. Характеристика насоса: а - при подаче кормосмеси с пастой из травы с

влажностью 72,8$; б - при подаче кормосмесей 6--3 пасть из т] пи с п-аяностью 685?

Анализ результатов экспериментов показывает, что Подача на- VI

ооса о повышением давления уменьшается, а потребная мощность увеличивается. Из графика видно, что при подаче кормооывоей Bio повииинаем давления в нагнетательной линии до 0,6 ЫПа, подача насоса уменьшается на 22$, а при подаче кормосмеоей Л 2 - на 18$, потребная мощность увеличивается соответственно 32 и 25,Ь%.

Наблюдается также снижение к.п.д. насоса 0 увеличением дав-лешш в линии нагнетания, Максимальный к.ц.д, наооса при подачз корлосмеси J3 I составляет 0,58, а ври подаче кОрмосюсн & 2 -0,54. Более низкие показатели шсоса пш подаче коршсыэси J& I с ш за ни о том, что кормосызсь обладает довольно высокими вяэко-- платгдчпымп свойствами.

Изменение частоты вращения ротора насоса при испытании на оказало заметного влияния на характер изменения к.п.д. взноса, поскольку объемный к.п.д. ^ увеличивается, а механический уменьшается.

При сравнении влияния довлештя нагнетания и производительности винтового питателя ш подаиу тооса наблг-ается как в первом, так и во агором случаях существенное ее онваенш. Так, щи увеличешш давления нагнетания до 0,6 Ш1а подапа уменьшилась на 22%, а из-за сшшения производительносги влятоеого питателя от 35 до 20 м3/ч, от снизщась ш 18...20$. В первом случае такое сушение объясняется тем, что с увеличением давлзниг в нагнетательной лиши увеличиваются утечки из нагнв татской полости насоса во всасывающую, Во втором случае, вследотвпе уменьшения подачи винтового питателя в mcoc, m поступает достаточное количество кормосмесей к он работает о неполной нагрузкой. Необходимо отметить, -ITO в первом случае потребная мощность увеличивается, а во втором случае уменьшается вследствие установленного в насос разделиталр.

Таким образом, в результате анализа рабочих характеристик насоса установлено следующее:

- коловратный насос с винтовым питателем надежно транспортирует кормосглеси с пастой из сочно-зеленых кормов о влажностью 72...74%' и более и кормосмеси без пасты о влажностью 66...68J? и более при давлении в линии нагнетания 0,4 Ша;

- для обеспечения устойчивой работы насоса при подаче кормосмесей пониженной влажности должно быть избыточное давление (0,£5...0,2S).I05 lia на всасывающей полости насооа, которое обеспечивается винтовым питателем;

- о увеличением давления нагнетения пропорционально рлотут объемные потери, снижающие подачу гососа;

- о уволичением влажности кормоомесай до 78% и более объемные потери растут в зависимости от зазоров (радиалышх, торцевых И мевду роторами) в насосе и, следовательно, уменьшается подача насоса;

- к.п.д, наооса возрастает о увеличением дарения нагнетания, но незначительно изменяется о изменением частоты вращения-ротора наоооа; ' \

- потребная мэпшооть гасоса растет о увеличением подачи, давления шгнэтания, вязкости и концентрации кормосыесей.

Тайим образом, проведенное исследование то транспортированию кормоом-зсеП повышенной концентрации и пониженной влагшости коловратным насосом показывает, что на работоспособность насоса влияет большое число факторов, а именно: частота вращения ротора, подача винтового питателя, угол мевду рабочими гранями разделителя, давление нагнетания, дазлениз на всасывающей полости насоса, диаметр входного патрубка насоса, диаметр напорного патрубка насоса, диаметр ротора насоса» зазоры в насобе, ширина ротора, длина лопастей ротора, концентрация и вязкость кормосмесей.

Посла проведения априорного ранжирования факторов компетентными специалистами п по результатам отсеивающего эксперимента из всего многообразия факторов» влияющих на процесс транспортирования кормосмесей о коловратным насосом, выделено четыре значимых фактора я реализован ПФЭ с матрицей типа 2^. Получено уравнение регрессии в водэ:

•Ю,96ХХ^+0168ХгХ3^0,92Л3Хч _ (¿6)

Обработку результатов экспериментов и регресоиошшй анализ уравнения (26) выполнен с помощью ЭВМ ДВК-3,2. Программа вычисления была составлена на языке ФОРТРАН-4. Анализ полученных результатов отказывает« что это уравнение адекватно описывает технологический процесс. При этом основные параметры насоса следующие: 0.03 МПа, Рп =0,4 Ша, П? = 250 шн"1, о1=100°, Си = 30 м3/ч, - 0,3 кВт.

В пятой главе "Прикладная часть" излоиекы реко-сцдац:;:: по монтажу, пуску, эксплуатации, техническому о<5слушшан;:я и ремонту насоса, а также его характоршо неисправности в работе, спо-

cotíu их устранения U яробования ко технике безопасности,

В шестой гл?ве внедрение й хозяйственные испытания насоса приведены результаты производстве иных испытаний насоса в совхозе "Кркковск1£и" Солнечногорского района Московской., области. Хозяйственные иопытагош показали, что при транспортировании кормосма-сей виеностью 68$ и более ка■расстояние 150»,,200 м подаче касс са составляет 30 м3/ч, а давление нагнетания - 0,4 Mía,

В седьмой главе "Зкоко-жеская эффективность применения кс ловратпого ьасоса на малых фермах" дани сравнительше расчеты преклоненного гасоса и базового.

Годовая экономическая оТфективность от внедрения одного га-ссое составит не менее 656 руб.

ОБЩЕ МОДУ И ПРЗДЯОШШ

1. Транспортировать и раздачу кормоомес^й шшташой вшк-нооти на малых фермах целесообразно осуществляй с помощь« бопроводного транспорта с шсоскьшл установками. При этой оа^^й-ты рабочего времени ешхавтоя и 4...5.раз по сравнения с мобильными раздатчиками типа КУТ-3,0 и а 8...10 раз по Сравнению о ¿со; мораздатчика:.л РКС-3000, '

2. Существующие цантробе:шие и фекалыше гасоси малоэффект: ны для транспортирования кормосмеоей пошшзшюй вл-.пюоти, в go тав которых вклшиш сочила и зеленые корма. Б'ш насосы шяно ц пользовать для подачи коркосмесей вдаанезтео и более баз включения сочио-годених кормов, Это объясняйте тем, что Франоп табельная способность кормосмесей значительно ухудшается при вв дении в их состав пасты из сочно-зеленых кормов. При stom.gmsoj густеет, снижается ее текучесть, увеличивается вязксоть и йотер давления в корыопровода в 2,.,3 раза, '

2. Транспортирование хсормосмесей пониженной влзшооти, в с став которых вклшекы оочио-аеледае корма, на малых -фермах'цеда сообразно осуществлять коловратными тоосаш с принудительным питанием. ' '

С целью повышения работоспособности насося и снижения вне] гоемкости технологического процесса разработан и внедрен г.оло-враалый насос с винтовга питателем, на который получено положительное решение ВНИИП1Э о выдаче патента по заявке i« 4896II77/] (123716).

| 4. Обоснована необходимость стбнсния насоса разделителем потока, исклтающим дополнительное сопротивлеш:е вращению ротора" наооса из-за воздействия подаваемой г.ассы. Установлен оптимальный угол о£ между рабочими гранями разделителя. Для данного насоса угол оС составляет 90.. .100° при диаметре ротора 260 мм. Применение такой конструкции разделителя позволяот снизить потребную мощность привода на 2С$ по сравнению с тсосами без разделителя.

5. Установлено, что коловратный насос наиболее, уотойчиво работает при следующих конструктивных параметрах: диаметр рото- * ра 260 мм, длина лопаотей ротора 64 мм, радиуо углублений в роторе 30 ш, диаметр всасывающего патрубка насоса 130 мм, диаметр нагнетательного патрубка 80.мм, зазор мевду роторами 30 мм, торцевой и радиальный засоры 1,0...1,5 км.

6. По результатам исследований определены следующие техно-логичеокиэ параметры и решай работы гаооса: подача 30 м3/ч. давление нагнетания 0,4 Ша, частота вращения ротора гасоса 250 мин"1, потребная мощность 6,3 кВт, удельная энергоемкость технологического процесса не более 0,21 кВт. ч/и34 затраты рабочего времени га выполнение технологического процесса 0,034 ч.

7. -Установлено, что при подаче кормостсаВ г»нагонной влажности на всасывающей полости насоса долзшо бита» нэйигсчное давление (0,25,..0,3)*1с£ Па, которое обеспечиваема пантовым питателем. Благодаря этому создается дополнительный подзор кормооме-си при подаче их в насос и юсоо работает йодов падэжно и устойчиво, .

8. В результате экспериментально-теорзтичзайах исследований установлена вашшдооть между параметрами врсоса а винтового питателя. При диаметре ротора насоса 260 ш а частота вращения ротора 250 мин**1 должно быть: диаметр винта шиаталя 130 мм, шаг винта 140. мм, чиоло витков винта 3, чаотота иреденая вгаташтатан 300 мин"1. •

9. На базе нового насоса разработан малагайартшй универсальный агрегат для приготовления, транспортировал к раздачи кор-мосмесай. ВсеоборудотаНие, входящее в оостав универсального агрегата модернизировано о учетом особенностей шли* ферл, Производительность агрегата: на смешивании - 1,0 т/ч, па раздаче -

30 т/ч, установленная мощность - 22 кВт. Использование данного агрегата на малых фермах позволяет снизить затраты рабочего прс-•' . ■ " ' 21

меки в Б рзз по сравнонаэ о мобильным раздатчиком КУТ-3,0.

10. Применение нового половрчтного госооа на калах фершх позволяет снизить металлоегжооть в 2 раза, внергоемкооть технологического процооса не менее чем в 3,5 раза и повыоцть производительность в 2 раза по сравнению с оущес.'вующими центробежными ш-сосами. ■

Годовой экономический еффэкт от применения одного насоса составляет кэ менее 656 руб. (по ценам IS90 г.).

Основное оодершюю диссертации опублшозано в следующих работах. .

1. Рахимов О.Д., Трегуб Л.И., Праватов Н.М. Установка для раздачи влажных кормов / Положительное решение В1ШИГОЭ о выдаче патента по заявке Л 40961177/15(123716).

2. Трегуб Л.И., Праватов Н.М., Рохкгдав О.Д, Перспективные технологии и технические средства для приготовления и раздачи кормов на малых свинофермах // Комплексные проблемы машиностроения для животноводства и кормопроизводства / Тдеды ВНКИШ.И, 1990. - С. 131...137.

3. Рахимов О.Д. Применение трубопроводного транспорта на ма."ых свинофермах / М., 1991. - 13 о. - Деп. в ВПШ'ЭИагропром, ib 96BC-9I // Опубл реф.яурн. Механизация и электргфпк^ция о.х, производства. - 1991. - У 7.. - 17 с»

4. Рахимов О.Д. Паоос для подачи кормосмесей повышенной концентрации по трубам на малых свинофермах. /11.« 1991, - 8 о. - Де1 в НШйТЭИагропром. # 98 PC-9I // Опубл.реф.яурн. Механизация и электрификация, о.х* производства. - 1991. - £ 7. - I? о. •

5. Рахимов О.Д. Определешю некоторых параметров работы объемного кормового насоса коловратного типа. / М., 1991. - II с. Доя. в ВШШТЭИагропром, R 97 ЬС-91 // Опубл.реф.вурн. Механизация и электрификация сх. производства - 1991. - 7. 17 о,

6. Рахимов О.Д,, Трегуб Л,И. Универсальный агрегат. // Сельский механизатор. - 1991. - ib 10. - С. 24...25,

7. Рахимов О.Д., Трегуб Л.И. Новое оборудование для малых свиноферм. // Свиноводство. - 1991, - й 6. - C¿ 26...27,

8. Рахимов О.Д,, Трегуб Л.И., Праватов Н.М. К вопросу расче та некоторых параметров коловратного насоса с разделителем и вин товым питателем. // Комплексные проблемы машиностроения для животноводства и кормопроизводства. Труды В1ШШШ. - 1991, - С,

___ . Подписано к-печати 28.05.92

' ■ Тираг ICO, зак. 4S3'

■■■■■. 1:ссгг?(г:-я РФ