автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Механизация заготовки зеленой массы рапса с консервированием естественным холодом

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕХАНИЗАЦИЯ ЗАГОТОВКИ ЗЕШЕНСЙ МАССИ РАПСА С КОНСЕРВИРОВАНИЕМ • ЕСТЕСТВЕННЫМ ХОЛОДОМ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

На правах рукописи

ГЕЕР ВВДМИР АЛЬБЕРТОВИЧ

УДК 582.683.2

кандидата технических наук

Новосибирск 1991

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Торопов В.Р.

- доктор технических наук, профессор Логин А.Д.,

кандидат технических наук, доцент Окигов В.П.

Ведущее предприятие

- Сибирский научно-исследовательский проектно-техноло-гичеекий институт животноводства (СибВДПТИЖ)

Защита состоится " Ь " (/¿'/¿Л ^ 1991 г. на заседании специализированного совета К.120.32.01 в Новосибирском государственном аграрном университете по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, направлять в адрес спецсовета.-----

Автореферат разослан " Ъ " 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Хусаинов Р.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для увеличения производства животноводчес-:ой продукции в стране необходимо создать надежную сбалансирован-1ую кормовую базу, улучшить качество всех видов кормов, добиться »езкого снижения потерь при ах заготовке и хранении, сосредоточить 'силия на решении проблемы кормового белка.

При сложившейся структуре кормопроизводства основными корма-га для жвачных животных в стойловый период содержания, продолжи-ельность которого в Западной Сибири составляет 7...9 месяцев в •оду, являются сено, силос, сеная. Их кормовая ценность значитель-о ниае зеленых кормов. При производстве сена потери питательных ешеств достигают 50$, силоса - 30...40$, сенажа - 20. ..30^. Зна-ительная часть этих потерь обусловлена процессами голодного обие-а, автолиза, утечкой сока и брожением.

Предлагаемая технология заготовки зеленой массы рапса, замо-огенной на корню естественные холодом, исключает указанные процес-ы. Кроме этого, в растениях перед замораживанием на корню проходит роцесс закаливания, при котором накапливаются питательные ветест-а в виде коллоидного раствора с повышенным содержанием сахара, аеньшается влажность зеленой иассы, повышается количество раство-яных белков и уменьшается доля белков клетчатки. Для осуществлена технологии используются летние посевы рапса, которые можно вызвать поукосно, обычно после однолетних трап. Это позволяет зна-ягельно повысить эффективность пашни, полнее использовать осадки положительные температуры второй половины лета и осени, продлить эриод наращивания зеленой пассы практически на месяц, обеспечив злее полное использование биоклиматического потенциала зоны. Заго-эвка замороженной зеленой массы рапса позволит обеспечить животных течение зимнего периода кормами, близкими по Химическому составу переваримости к зеленым, снизить дефицит протеина и сахара.

Несмотря на очевидные достоинства заготовки и использования !Леной массы рапса, замороженной на корню естественным холодом, ) настоящего времени не обоснованы требования к этому процессу средства иеханизацип для его осуществления. В связи с этим ис-гелования, направленные на определение параметров процесса, обос->зание и разработку технических средств, являются актуальными.

Цель исследований: обоснование и разработка технологического процесса и технических средств для заготовки рапса, замороженного на корню естественным холодом, обеспечивающих получение высококачественного корна, уменьшение потерь питательных веществ, возможность подкормки животных зеленой массой в зимнее время.

Объекты исследований: технологический процесс заготовки стебельчатой массы рапса, замороженной на корню естественным холодом и технические средства для его осуществления.

Научная новизна работы. Впервые определены граничные условия уборки и закладки на хранение зеленой массы рапса, замороженной на корню естественным холодом, получены закономерности технологического процесса заготовки замороженного корма в зависимости от погодных условий. Изучено влияние температуры на физнко-мехакичсс кие свойства замороженной массы рапса: объемную массу; коэффициен ты внутреннего трения, трения в покое и в движении по дереву и стали; коэффициент скольжения и величину удельной работы при реза нии лезвием. Определены особенности применения серийных кормоубо-рочных машин для заготовки замороженного на корню корма. Установлены закономерности процесса отделения снега от зеленой массы рал са при уборке ее роторными машинами в условиях снежного покрова.

Новизна предлагаемых решений защищена авторским свидетельством № 1558332 "Косилка - измельчитель" и положительным решением ВНИИГГО от 13.06.90г. по заявке № 4746332 "Способ укладки кормов на хранение и плошадка для его осуществления".

Практическая значимость работы. Определены параметры и разра ботаны технологический процесс заготовки стебельчатой массы рапса замороженной на корню естественным холодом, оборудование для отделения снега от корма в полевых условиях к косилке-измельчителю КИР-1,5 и плошадка с теплоизоляцией для хранения замороженной мае сы рапса в зимних условиях Западной Сибири. Результаты исследований могут быть использованы непосредственно в хозяйствах, а также в проектно-конструкторских организациях при создании кормоубороч-ннх машн и проектировании хранилищ для замороженной зеленой масс

Реализация результатов .исследований.. Технологический процесс заготовки рапса, замороженного на корню естественным холодом, комплекс машин для его осуществления, оборудование для отделения снега к косилке-измельчителю КИР-1,5 и плошадка для хранения заме

роженного рапса в зимних условиях внедрены в 1990 г. в совхозе "Тыхтинский" Кемеровской области. Рекомендации по технологическому процессу и техническим средствам, конструкторская документация на оборудование для отделения снега, проект хранилища для замороженной зеленой массы рассмотрены научно-техническим советом Агропромышленного объединения Кемеровской области и рекомендованы для внедрения в хозяйствах.

Апробация. Основные положения диссертационной работа доложены и одобрены на региональной научно-технической конференции молодых ученых СибИМЭ (г. Новосибирск, 1987), на секции ученого совета СибИНЭ (г.Новосибирск, 1985-1987), на научно-технических советах Агропромышленных объединений Новосибирской (г. Новосибирск, 1987) и Кемеровской (г. Кемерово, 1990) областей и на научно-технической конференции Севастопольского энергетического института им.' Г.М.Кржижановского (г. Севастополь, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 8 печатных работ, получены авторское свидетельство и положительное решение на изобретение.

Структура и объем, работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 221 странице машинописного текста, вклвчает 3 таблицы, 54 рисунка, список литературы из 116 наименований, 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основе работ В.И.Беленчука, В.Д.Дзарданова, С.Я.Зафрена, В.А.Сакуна, А.И.Тютгнникова, И.И.Филатова и других исследователей проведен анализ традиционных технологий заготовки кормов из стебельчатой массы растений (сена, сенажа, силоса), который показал, что большая часть потерь питательных вепеств обусловлена процессами голодного обмена, автолиза, утечки сойом, брожения. Анализ работ В.И.Брикмана, Р.В.Ван Курена, И.П.Гейде-брехта, Н.Е.Милаиенко и К.В.Паркера позволили прийти к выводу, что при заготовке замороженных кормов из холодостойких растений указанные процессы исключаются.

Для условий Западной Сибири наиболее целесообразным является технологический процесс заготовки и использования замороженных кормов, предусматривающий выдержку холодостойких растений

на корню, до установления отрицательных температур, скашивание с измельчением и погрузкой в транспортное средство, транспортировку на кормовой двор, разгрузку с укладкой в специальное хранилище для замороженной массы с теплоизоляцией от земли и возможных оттепелей, скармливание зимой по мере потребности.

Б результате анализа литературных данных установлено, что для заготовки зеленой массы в замороженном виде целесообразно использовать летние посевы рапса ярового, который переносит заморозки до -Ю°С, а затем, с потеплением до +2...+3°С, продолжает вегетировать.

Однако до настоящего времени не определены требования к условиям уборки и закладки на хранение замороженной массы рапса, при выполнении которых обеспечивалась бы сохранность ее в течение зимы. Практически нет данных по механизации этих процессов.

Установление устойчивых отрицательных температур в Западной Сибири обычно сопровождается снежным покровом, глубина которого превышает агротехническую высоту скашивания рапса. Экспериментал но нами было установлено, что серийные кормсуборочные комбайны с сегментно-пальцевым режущим аппаратом типа КЩУ-75 позволяют ска шивать растения лишь на 0,5..Л см ниже уровня снежного покрова. При скашивании с более низким срезом хеДер жатки забивается смесью снега со стеблями. Роторные косилки-измельчители типа КИР-1,5 могут скашивать растения на агротехнической высоте практически при любой глубине снежного покрова, но при этом в собран ной массе содержится недопустимо большое количество снега. В свя зи с этим роторную косилку-измельчитель необходимо оснастить дополнительным оборудованием для отделения снега.

Исходя из проведенного анализа, в соответствии с поставленной целью работы определены задачи исследований:

- изучить условия заготовки стебельчатой массы рапса, замороженной на корне естественным холодом;

- определить параметры технологического процесса и техничес кие средства для заготовки стебельчатой массы рапса;

- определить параметры рабочих органов для отделения снега от замороженного рапса;

- провести производственную проверку и определить эффективность технологического процесса.

Во второй главе, приведены обоснование технологического роцесса заготовки кормов, замороженных на корню естественным олодом в условиях Западной Сибири, и теоретические исследования, озволяхшие определить параметры решетного отделителя снега и ценить величину потерь замороженного рапса от конструктивных и ехнологических параметров роторной косилки-измельчителя с рентным отделителем снега.

Нами экспериментально установлено, что для обеспечения хра-[ения замороженной массы рапса в течение зимнего периода в усло-1иях Западной Сибири его температура при закладке должна быть [кже -5°С. С другой стороны, при температурах ниже -14 С резко 'величивается хрупкость листьев и соцветий, что приводит к зна-ительному увеличению потерь этой части урожая при уборке. Таким >бразом, заготовка впрок замороженного рапса должна проводиться |ри температурах от -5°С до -14°С. По статистическим данным за югодный цикл были построены графики вероятностей установления температур ниже -5°С и выше -14°С, устойчивого снежного покрова i снега глубиной более 10 см (агротехническая высота скашивания janea) (рис.1).

го

i ;

ч

IÁ /i \

У V

ю го

(КЛЕТЬ

а го

НОЯБРЬ

}О

ю го

ДЖШ1>

з/ АМ «или,.

Рис.1. Погодные условия заготовки замороженного рапса: I - устойчивый снежный покров; 2 - снежный покров более 10 см; 3 - температура воздуха ниже -5°С; 4 - температура воздуха выше -14°С

Их анализ подтвердил, что в условиях Западной Сибири заготовка впрок замороженного рапса будет проводиться при наличии.снежного покрова. Для определения оптимального периода заготовки зеленой кассы рапса, замороженной на корню естественным холодом, были построены кривые вероятностей установления снежного покрова с различной глубиной. На основе их анализа получены следующие выра-кения.

Количество зеленой массы рапса, которое невозможно убрать из-за температур ниже -14°С:

Ц-ур-РЛ*)]!*».,?^У-л<), о

где Рк (В) - вероятность установления температур выше -14°С в к -й срок уборки; - вероятность установления £ -й высоты снежного покрова в к -й срок уборки; Л*- потери корма при I -й высоте снежного покрова в к -й срок уборки, %', к - индекс периода уборки; t - индекс интервала высоты снежного покрова; V - урожайность, т/га.

Количество массы рапса, которое невозможно убрать серийными машинами из-за глубокого снежного покрова (более агротехнической высоты скашивания растений):

в'к = УРк(А)Р,(В)11^Р;л\ (2)

где Рм (А)~ вероятность установления температуры ниже -5°С в к срок уборки.

Количество зеленой массы рапса, которое убирается при температуре выше -5°С и используется на силос:

У\?-рм (А)\^п.1РкО-ПЬ) ■ О)

Используя эти формулы, получили выражение экономической эффективности с учетом погодных условий и срока заготовки:

= К6пКб +X1Л \Р* (А )/>, (В) * (4)

где Се , Сн - приведенные затраты соответственно в базовом и новом вариантах, р/т; - приведенные затраты на уборке рапса при температуре выше -5°С, р/т; Ц кед- цена кормовой единицы, р/т; Кб , Кн - питательность корма соответственно в базовом и новом вариантах, н.ед./т; Кп , - потери питательных веществ соответственно в базовом и новом вариантах.

Анализ расчетов по полученным выражениям (рис.2) показал, что заготовка замороженного рапса эффективней, чем получение силоса из того же количества зеленой массы. Максимальная эффективность достигается в среднем с 10 по 20 ноября.

1.

р/га

40 30

го /о

Чк,

т/га

а

ю

го з/

ОКТЯВИ»

го зо дм ноиврь

Рис.2. Определение срока уборки в средних условиях: I - эффективность заготовки замороженного рапса к заготовке силоса; 2 - количество зеленой массы рапса, используемой на силос; 3 - потери рапса, вызванные низкими температурами (ниже -14°С); 4 - потери рапса, вызванные глубоким снежным покровом (Ьсн > 10 см)

В период заготовки замороженного рапса снежный покров между растениями представляет массу плотностью 0,04...0,08 г/см3. При воздействии ротором косилки-измельчителя снег легко разбивается на мелкую пыль, которая переносится создаваемым воздушным потоком. Кроме этого ротор измельчает на мелкие частицы наледи, которые иногда образуются в результате оттепелей. Вариационные кривые размеров частиц такого снега и частиц измельченного рапса не перекрываются. Это позволяет использовать для их разделения решето. На роторной косилке-измельчителе его целесообразно установить вместо передних стенок кожуха ротора и нижней части материало-провода (рис.3).

Рис.3. Технологическая схема косилки-измельчителя с дополнительным оборудованием для отделения снега: I - ротор; 2 - кормопровод; 3 - решетка; 4 - снегопровод; 5 - козырек снегопровода; б - растения; 7 - снежный покров

т

Технологический процесс уборки осуществляется следующим образом. Ротор I косилки скашивает растения б ниже уровня снежного покрова 7, измельчает их вместе со снегом и швыряет в кор-мопровод 2. Образовавшийся поток смеси частиц рапса и снега ста; кивается под углом с поверхности решета 3 и движется вдоль нее. Частицы снега и мелкие частицы рапса, попавшие на поверхность решета и прошедшие через его отверстия, собираются снегопроводо» и отводятся на убранную часть поля, а рапс с остатками снега по кормопроводу направляется в кузов прицепа.

Так как частицы снега очень малы и неустойчивы по размерам, то размеры отверстий решета определяются исходя из размеров частичек измельченного рапса. Целесообразно применить решето с прямоугольными отверстиями, имевшее большее живое сечение.

Для определения размеров отверстий решета рассмотрим условие прохождения через них частиц рапса. Пусть решето, расположен нов к горизонту под углом V , движется со скоростью Уа , направленной вдоль горизонтальной линии, а частица движется со скоростью Уу , направление которой совпадает с большей осью часи цы, расположенной к горизонтальной линии под углом /и . На рис.

показано положение частицы и отверстия решета в моменты подхода частицы к отверстию и начала выхода ее из отверстия. Примем до-пушение, что сопротивление воздуха и сила тяжести, дейстзуюпие на частицу, равны нулю, чаетица рапса имеет форму прямоугольногс параллелепипеда толщиной Г)ч , длиной Ът и шириной Ъ , материал частицы неупругий. Частица пройдет через отверстие в случае

К. »<

Рис.4. Схема для определеь размеров отверстий решета

;ли центр тяжести ее у другого края отверстия будет по крайней ¡ре выше линии АВ . Чтобы этого не произошло, должно быть ¡блюдено условие:

Х< L, , У < Л-, ie / и V - координаты, определяющие положение частицы, м.

Исходя из рис.4, Lj и h выразим через длину I, и ширит Ъ частицы, длину отверстия решета Sr , толщину решета Сг скорость агрегата Va :

L1 = Va tg-St cosV + + cas/isin//; (6)

7 £ 2sbnju Sun4> 2 ¿

sin Cr eos P+-J- Slnju - cosju ,

ie t2 - время прохода частицы через отверстие, с.

С другой стороны, L} и h можно выразить через скорость ютицы V4 :

L cos/и, h .

:пользуя выражения (6) и (7), определим длину отверстий решетки: sin 4>[bB!+2CrcosWz + lTVasín/7\i2CfV4 slnju

Zsin V [ V4sin (Ч'■*//)- Va sin ^J '

ie D1 = Vacos/J ■+-2VCf , J?2 = Va-V4 cos/j .

сорость частицы в материалопроводе определится в результате южения скорости движения агрегата Vv , скорости схода частицы поверхности ножа VnoB и скорости ножа ротора в момент схода ютицы в материалопровод Vp (рис. 5).

К =т№+V*n+2VaV¿coé8 ; (9)

ie Vn="\/Vp +■ V¿oe + 2 Vp Vno9 cas y' . (10)

'лы, определяющие направление скоростей, находятся по следующим фажениям:

y=90±l(И)

ie S - угол изгиба поверхности ножа, град.

Рис.5. Схема для определения скорости частицы

V = агС51п

¿£¿/4 с /?

(12)

где- I - длина рабочей части ножа, м

£ = (р^-е + 90 , (13)

где Уд- - угол, при котором частица сходит с поверхности ножа, град.

% - агссов

Упов + Ио

(14)

Чп

Двойные знаки (плюс и минус) в выражении (II) соответствуют различным положениям плоскости ножа относительно его радиаль-^ого^оложения (верхний знак-—отклонение поверхности ножа назад, нижний - вперед).

Скорость конца ножа ротора в момент схода частицы в кормо-провод:

60

п

1 >

(15)

где Я - радиус барабана, м; п1 - частота вращения, об/мин;

кс- коэффициент, учитывающий потерю скорости ножа на захват резание и швыряние материала в кормопровод.

Скорость схода частицы с поверхности ножа

Аз

4.г

где Аг = ; Л^Г-АуРТГ;^ ;

и, - координата точки начала движения частицы, м; t0 - время поворота барабана, в течение которого частица находится на нем, с;

т - расстояние от центра барабана до поверхности ножа, м;

Р - коэффициент трения частицы о поверхность ножа; со - угловая скорость ножа, с-1.

Угол наклона траектории частицы к направлению движения агрегата:

Уа+УлСмй

уи = ОГССОЭ-у- . (17)

Величина потерь через решето отделителя снега с отверстиями лирикой, равной толщине частицы лч , и длиной <У , рассчитанной по формуле (8), определится из выражения:

X Ппк,к,= Е спК,к* [( ^спК,к,+р~1ь.СпК,к1)+(Т£пК,к1+2р ~ ^ 18)

ЕС

где Х^лТл " содержание в измельченной массе частиц, относящих-зя по толщине к классу п* , по длине в классе пК к классу Мг , по ширине в классе к1 к классу т ; р - целая часть числа, полученного от деления прироста длины отверстия с изменением размера частицы на класс по ширине л к приросту длины отверстия з изменением размера частицы на класс по длине Л Эд.

В тех случаях, когда длина отверстия к = .„.расчет-те потери¿/1Пк¿¿"пк^-у-Результаты расчетов, проведенных по формуле (18) при использований данных классификации частиц завороженного рапса, измельченного косилкой-измельчителем КИР-1,5, хля частиц толщиной не более 3 м», скорости агрегата Уа = 2 м/с, ггла наклона разделяющего реиета к горизонту Ч1 = 70° и скорости ротора Ур = 44,25 м/с, представлены на рис.6. Они показывают сарактер изменения потерь замороженного измельченного рапса через разделяющую решетку и позволяют оценить возможную их величину в зависимости от длины отверстий.

Выражение (18) позволяет теоретически, оценить характер из-(енения и величину возможных потерь не только для измельченного замороженного рапса, но и для других материалов, классификация застиц которых известна.

Рис.б. Расчетные потери замороженной массы рапса в

зависимости от длины отверстий решета отделителя

снега (ширина отверстий - 3 мм)

Б третьей главе, приведены программа и методика экспериментальных исследований, описание экспериментальных установок и оборудования.

Программой экспериментальных исследований предусматривалось:

- определение физико-механических свойств замороженной массы рапса, и влияние на них температуры;

- определение максимально допустимой' температуры заготовки впрок замороженной на корню массы рапса, обеспечивающей ее длительную сохранность;

- определение граничных условий использования серийных кор-моуборочных машин на уборке замороженного рапса;_

- определение распределения зеленой массы рапса по высоте растений;

- исследование технологического процесса роторной косилки-измельчиталя и проверка теоретических предпосылок;

- определение конструктивных и технологических параметров работы роторной косилки-измельчителя с дополнительным оборудованием для отделения снега;

- определение коэффициентов, учитывающих погрешности, в связи с допущениями, принятыми в теоретических исследованиях;

- определение удельных энергозатрат.

Для выполнения программы исследований были разработаны и изготовлены специальный испытательный стенд и лабораторная установка на базе косилки-измельчителя КИР-1,5 (рис.7), которые

новкой: I - ленточный транспортер; 2 - борта ленточного транспортера; 3 - переоборудованная косилка-измельчитель КИР-1,5; 4 - отделявшее решето; 5 - емкость для сбора измельченной массы; 6 - емкос-ть для сбора выделенного снега; 7 - снег; 8 - растения.

позволяли создать условия для проведения исследований, близкие ■с условиям работы машин б поле. В задней и боковой стенках ла-5ораторной установки были предусмотрены окна для проведения скоростной киносъемки камерой СКС-1М. Кроме этого были изготовлены специальные термоизоляционные емкости для определения максималь-10 допустимой температуры заготовки, оборудование для исследования влияния температуры на физико-механические свойства завороженного рапса и т.д.

Исследование физико-механических свойств замороженного рапса проводили по известным методикам. Для определения классификации частиц по размерам была разработана методика, позво-1йгшая классифицировать частицы материала по толщине, каждый еласс толщины по длине, а каждый класс длины по ширине, и полугены формулы, дающие возможность определить как содержание каж-юй фракции в снеси, так и суммарную массу частиц размерами !еныпе заданной.

За критерий оптимизации в проводимых исследованиях принимались полнота отделения снега от замороженного рапса и потери его через отделяющую решетку. Математические модели процессов отделения снега от замороженного рапса и его потерь через отделяющую решетку получали с помощью композиционного симплексного трехуровневого плана второго порядка для четырех факторов: подачи смеси £ , длины отверстий решетки Ь0 . окружной скорости ножа ротора Ур и содержания рапса в смеси р . Результаты исследований обрабатывались методами математической статистики с применением вычислительной техники.

В четвертой главе, приведены результаты экспериментальных исследований и их анализ.

Физико-механические свойства замороженной массы рапса определяли при температурах, которые изменялись от -3 до -14°С. Получены эмпирические зависимости: - угла естественного откоса

Ц>о = 39,42 + 0,114

/77 »

(19)

где ^- температура массы рапса,°С;

- плотности замороженной массы рапса

р0,262+0,005Ьт ,

- коэффициента внутреннего трения

/8 = 0,816+0,003 Ьт,

- коэффициента трения в покое по дереву

(20)

■т >

(21)

■т у

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

Ае =474-103Ьт+Ю,6±%,

т •

(27)

Их анализ показывает, что угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения, плотность массы, коэффициенты тре-1ия в покое и в движении по дереву и стали измельченной замороженной массы рапса с понижением температуры уменьшаются, а коэффициент трения скольжения и величина удельной работы при реза-гии лезвием увеличиваются. Экспериментальными исследованиями установлено, что химический состав и масса корма, закладываемая ta хранение при температурах ниже -5°С, практически не изменяется.

Исследование технологического процесса работы роторной ко-¡илки-измельчителя КИР-1,5 с помоцью скоростной кинокамеры 1KC-IM позволило определить координаты попадания частиц на нож, >ремя нахождения их на нем и скорость частиц в материалопроводе, l также установить, что угол захвата и резания растений ножом ютора определяется положением противорежупего ножа. Коэффициент, -читываюший потери энергии ножом ротора на захват, отрезание и 1выряние отрезанной порции в материалопровод, равен 0,53.

Проведенные расчеты по теоретически полученным выражениям 9 - 17) с использованием показателей, установленных скоростной иносъемкой, и их сравнение с действительными значениями позволяй установить, что эти формулы дают возможность рассчитывать онструктивно-технологические параметры с достаточной точностью.

По результатам опытов в соответствии с композиционным имплексным трехуровневым планом второго порядка для четырех акторов и статистической обработки полученных данных по критерии Стьюдента, Кохрена и Фишера были получены адекватные мате-атические модели процесса отделения снега от замороженного panai

- полнота отделения снега от смеси рапса со снегом

Г =31,88-4,76а2+-2,73 L2 +4,53 VÏ+5,29L0-7,02 V0+7322P -

^ (28) -1,09(j, Vp-0,74çP-.2,27le Vp + 0,94L0P+0,84 VpP ;

- потери замороженной массы рапса через отверстия разделяю-его решета

7 = 0,403 ~ О,017q,2 + 0,708L2Q * 0,054 V2-0,043Р2-0,094+■ д) + 0,092L0 +0,097Vp -0,026у La -0,056$ Vp + 0,033 Vp P.

Анализ полученных математических моделей позволил определить оптимальные конструктивно-технологические параметры косилки-измельчителя КИР-1,5 с дополнительным оборудованием для отделения снега, при которых полнота отделения достигает максимального значения: длина отверстий разделягазй решетки L0 = 0,07 м; окружная скорость ножей ротора Vp = 37,3 м/с; подача смеси 11: = 6,1 кг/с и содержание рапса в смеси Р = 0,4,

Энергетические затраты на работу косилки-измельчителя КИР-1,5 с дополнительным оборудованием для отделения снега на уборке замороженного рапса цри глубине снежного покрова менее 10 см составляют 2,77 кВ«ч/т, а на уборке замороженного рапса с начальным содержанием снега 60.. .65% они возрастают на 18$?.

В пятой главе приведены результаты производственных испытаний технологии заготовки замороженного рапса, косилки-измельчителя КИР-1,5 с дополнительным оборудованием для отделения снега и определена экономическая эффективность технологии при ее осуществлении серийными машинами и использовании косилки-измельчителя КИР-1,5 с оборудованием для отделения снега.

Проверку проводили в 0IK "Боровское" Новосибирской области и в совхозе "Тыхтинский" Кемеровской области. Комплексы машин для заготовки замороженной массы рапса включали уборочные агрегаты, состоящие из трактора T-I50K с комбайном КПКУ-75 и из трактора ШЗ-82 с косилкой-измельчителем КИР-1,5, оборудованной отделителем снега, транспортные агрегаты из тракторов ИТЗ-80 и прицепов 2-ПТС-4, бульдозер и грейферный погрузчик. Результаты— проверки предлагаемой технологии заготовки замороженного рапса на больших массах корма подтвердили результаты, полученные в лабораторных условиях, в частности, го, что уборку рапса, замороженного на корню естественным холодом, с закладкой на хранение необходимо проводить при температурах от -5 до -14°С. Укладывать его следует на площадку, приподнятую над землей на 0,3...О,5 м, предварительно застеленную соломой толщиной 0,4...0,5 и, а сверху укрывать полиэтиленовой пленкой и соломой.

Испытания в производственных условиях косилки-измельчителя КИР-1,5 с оборудованием для отделения снега от замороженного рапса показали, что полнота отделения снега при его содержании в исходной смеси 60...65$ составляет 83,3$ при потерях корма через отделяющую решетку 0,355?.

Опыты по скармливанию заготовленного замороженного рапса группам животных, проведенные в СибНИПТИЖе и в СибНИИ кормов показали, что переваримость сухого вещества такого корма после грех месяцев хранения составляет 70,4...84,7?. Это соответствует уровню свежескошенной зеленой массы рапса. Использование его на корм в зимних рационах коров увеличивает надои, повышает жирность молока и положительно сказывается на оплодотворяемости. Были проведены исследования по возможности частичной замены им концентратов. При замене в рационе до 29& концентратов замороженным рапсом повысилась в целом переваримость кормовой смеси и продуктивность животных.

Применение предлагаемой технологии заготовки замороженного рапса по сравнению с получением силоса обеспечивает экономическую эффективность при ее осуществлении комплексом машин без отнесения снега - 88,6 р/т.к.ед., с отделением снега - 97,2 р/т.к.ед.

На основании проведенных исследований разработаны рекомен-шции по технологии и комплексу машин для заготовки замороженного эапса, конструкторская документация на оборудование для отделения :нега от замороженного рапса к косилке-измельчителю КИР-1,5 и 1роект площадки для хранения корма в зимних условиях. Рекоменда-даи и проектно-конструкторская документация рассмотрены, одобре-ш и приняты к внедрению Кемеровским Агропромышленным объедине-!ием.

общие вывода

1. При традиционных технологиях заготовки кормов из стебель-ттой массы растений биологические потери питательных веществ

[, как результат, снижение качества получаемых кормов являются ¡еизбежными. Технология заготовки корма из стебельчатой массы :олодостойких культур, замороженных на корню естественным холодом, позволяет практически исключить потери и обеспечить полу-гение корма, близкого по качеству к зеленому. Однако до настоя-1его времени не определены требования к технологии, выполнение :оторых обеспечило бы длительную сохранность корма, отсутствуют [анные по использованию средств механизации для ее осуществления.

2. Лабораторно-полевыми опытами установлено, что для умень-вния потерь наиболее ценной части урожая (листьев и соцветий)

[ обеспечения сохранности корма при длительном хранении без из-

иенения химического состава и массы уборку растений необходимо проводить при температурах от -5 до -14°С.

3. На основе анализа погодных условий Западной Сибири выявлено, что при установлении температур от -5 до -14°С наблюдается устойчивый снежный покров. В период максимальной вероятности указанного диапазона температур вероятность снежного покрова глубиной белее 0,1 м (агротехническая высота скашивания рапса) достигает 503&.

4. Экспериментальными исследованиями установлено, что при понижении температуры от -3 до -14°С угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения, плотность массы, коэффициенты трения покоя и в движении по дереву и стали измельченной замороженной массы рапса уменьшаются и удовлетворительно аппроксимируются полиномом первой степени, а коэффициент скольжения и величина удельной работы при резании лезвием увеличиваются, причем коэффициент скольжения аппроксимируется полиномом первой степени, а величина удельной работы - полиномом второй степени.

5. Серийные прицепные кормоуборочные машины достаточно надежно работают при отрицательных температурах и позволяют скашивать замороженные на корню растения на 0,5...I см ниже уровня снежного покрова. При меньшей высоте срезания у кормо-уборочных комбайнов типа КИИ-2,4 происходит забивание хедера смесью снега со стеблями, а у роторных косилок-измельчителей типа КИР-1,5 в собранной массе содержится недопустимо большое количество снега.--

6. В результате анализа погодных условий получены аналитические выражения, позволявшие определить: массу рапса, которую невозможно убрать серийными машинами из-за глубокого снега и температуры ниже -14°С; массу рапса, которая вынужденно убирается на силос при температуре выше -5°С; сроки заготовки массы рапса, замороженной на корн» естественным холодом. В условиях Западной Сибири наиболее целесообразным сроком заготовки является вторая декада ноября: При этом, если снежный покров более агротехнической высоты скашивания, то уборочные машины должны быт! оснашены дополнительным оборудованием для отделения снега. Собранную массу необходимо закладывать на хранение с теплоизоляцие] от земли и окружающего воздуха. Если в ходе уборки условия изменились, заготовку необходимо приостановить до установления требуемых условий.

7. На основании сопоставления вариационных кривых распре-;еления частиц снега и измельченной массы растений установлено, tTo в роторных кормоуборочных машинах снег от корма может быть сделен с помощью решета. Обоснована принципиальная схема дополете льного оборудования к косилке-измельчителю КИР-1,5 для оголения снега от корма, включающего разделяющую решетку, уста-[овленную вместо передних стенок кожуха измельчающего барабана

нижней части кормопровода, и снегопровод с козырьком, собираю-[Ий и отводящий выделенный снег на убранную часть поля.

8. Теоретическими исследованиями движения частицы раститель-ой массы по поверхностям ножа и материалопровода определены ус-овия отделения снега при заданном уровне потерь частиц зеленой ассы рапса. Установлено, что величина потерь зависит в основном т фракционного состава массы, длины и ширины отверстий, скорос-и ножа ротора.

9. В результате полнофакторных экспериментов установлено птимальное сочетание конструктивных и технологических парамет-ов косилки-измельчителя с оборудованием для отделения снега: одача массы 6,1 кг/с; длина отверстий разделявшей решетки 0,07 м ри их ширине 0,003 м; скорость ротора 37,3 м/с и содержание рапа в смеси 40$. Указанные параметры обеспечивают получение полно-ы отделения снега 83,3$ при потерях массы через решетку 0,35$.

10. Затраты энергии на работу косилки-измельчителя КИР-1,5 дополнительным оборудованием увеличиваются на 18$ по сравнению работой без снега или при высоте снежного покрова менее агро-

ехнической высоты скашивания.

11. Производственной проверкой установлено, что для обеспе-ения длительной сохранности замороженную стебельчатую массу anca необходимо укладывать на специальную плошадку, приподня-ую над землей на 0,3...0,5 м, предварительно застеленную слоем оломы толщиной 0,4...0,5 м, и укрытую сверху полиэтиленовой ленкой и соломой.

12. Применение предлагаемой технологии заготовки заморо-энного рапса по сравнению с получением силоса обеспечивает эко-омическую эффективность при ее осуществлении комплексом машин ез отделения снега - 88,6 р/т.к.ед., с отделением снега -

7,2 р/т.к.ед.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. A.c. 1558332 СССР, ШШ А01Д 34/42. Косилка-измельчитель/

B.А.Геер, В.Р.Тсропов (СССР) - Заявка № 4441708; Опубл. 23.04.90 Бюл. »15. - 2 с.

2. Геер В.А. Заготовка кормов с использованием естественного холода //Научн.-техн.бюл. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - 1986. -Вып. 16: Перспективные направления механизации и электрификации сельскохозяйственного производства в условиях интенсификации. -

C. 29-31.

3. Геер В.А. Заготовка зеленой массы рапса в замороженном виде //Обоснование параметров технологических процессов заготовки кормов: Сб. науч. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1986. - С. 48-54.

4. Использование рапса в кормлении сельскохозяйственных животных: Метод, рекомендации /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибНИПТШ Новосибирск, 1987. - С. 15-16.

5. Геер В.А., Торопов В.Р. Определение условий заготовки зеленой массы рапса, замороженной естественным холодом // Проектирование технологических процессов заготовки кормов: Сб. науч.тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1988. - С. 32-38

6. Геер В.А. Определение размеров отверстий решетки для отделения снега при -уборке замороженного рапса //Проектирование технологических процессов заготовки кормов: Сб. науч. тр. /

ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1988. - С. 38-46._

-7,—Геер В^А^Испытание косилки-измельчителя КИР-1,5 с

приспособлением для отделения снега / Науч.-техн.бюл. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - 1989. - Вьш. 4: Обоснование технологических процессов и технических средств для заготовки кормов в условиях Сибири. - С. 36-39.

8. Геер В.А., Торопов В.Р. Положительное решение по заявке № 4746332/15. (13.06.90). Способ укладки кормов на хранение

и площадка для его осуществления. - 1990 .

9. Геер В.А., Лях В.Е. Заготовка, хранение и использование естественно замороженной зеленой массы рапса. Информ. листок

№ 213/ ЦНТИ. - Новосибирск, 1991.

10. Геер В.А., Торопов В.Р. Приспособление к косилке-измельчителю КИР-1,5 для уборки рапса на зеленую подкормку в условиях снежного покрова //Инфоры. листок № 302. /ИНГИ. - Новосибирск,