автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование процесса и параметров рабочих органов погрузчика-измельчителя грубых кормов

л\ С

украинский 11ауч1ю-иссвд0ватш1ьски11 институт механизации И электрификации смьского хозяйства ' (УНИШЭСХ)

На правах рукописи АЛЕКСАНДРОВ НИКОЛАЙ СТЕПАНОВИЧ

УДК 631.374:636.Ш5

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА И ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОГЕУЗЧИКА-ИЗМЕДШИТЕЛЯ ГРУШХ КОРМОВ

Специальность 05.20.01 -"Механизация сельскохозяйственного производства"

Автореферат диооергации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Глеваха - 1990

.г

<

Работа.выполнена в Научно-производственном объединении по животноводчЬским машинам (НПО "ВШШыщиаш")

Научный руководитель - доктор технических наук, старший . - научный сотрудник Храпач Е.И.

Научный консультант - кандидат экономических наук Синенко М.И.

Официальные оппоненгн: доктор технических наук, старший научный сотрудник Кукта Г.М.;

кандидат технических наук, доцент Звенигородский В.П.

Ведущее предприятие - ПО "Орловсккорммаш"

■ Защита состоится " 5 " С?г/р(-/1$ 1990 г. в /4 часов на заседании специализированного совета К 020.30.03 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Украинском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства по адресу: 255133, Киевская область, Дасильковский район, пос.Глеваха - I, ул. 40^петия Победы, II, УНИШЭСХ, комната 613.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Украинского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

Автореферат разослан "3 " МОрТО 1990 г.

Ученый секретарь

специализированного совета еТТ^ЙДя^-Я^ СОКОЛОВ В.М.

\-.cr-:. .

" Г ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

^тдол Актуальность теш исследования. В система мероприятий,

Реалиэацию Основных направлений гжономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года, одобренных ХХУП съездом КПСС, значительное место отведено дальнейшему развитию комплексной механизации животноводства и, в частности, последовательному совершенствованию технологий и технических средств кормопроизводства. В этой области определяющее значение имеет первоочередное решение проблем подготовки кормов к скармливанию, особенно (как установлено наукой и практикой) проблемы механизации одной из самых трудоемких технологических операций: погрузки и измельчения стебельчатых (грубых) кормов. Для механизации операций погрузки и измельчения стебельчатых кормов широко применяются погрузчики-измельчители, производящие в процессе погрузки измельчение кормов без разрушения остающегося слоя корма в монолите и обеспечивающие забор корма с большой высоты. Однако эти машины не лишены недостатков, которые заключаются: в низких технологических возможностях погрузки относительно вида и состояния кормов, в недостаточно высоком качестве измельчения грубых кормов, в потере кормов при загрузке транспортных средств, что снижает эффективность их применения. Это определило потребность более глубокого изучения основных закономерностей процесса забора и измельчения стебельчатых кормов погрузчиками-измельчителями о более совершенными рабочими органами, что и стало основнымшаправлением и содержанием исследований. Настоящая работа выполнялась в соответствии с комплексным планом НИР и ОКР НПО "ВНИИживмаш" по созданию и совершенствованию технических средств для механизации процессов погрузки и измельчения стебельчатых кормов.

Объект исследование. Технологический процесс погрузки грубых кормов с одновременным измельчением и рабочие органы для его осуществления.

Цель работы. Повышение качества измельчения, снижение затрат труда и средств при погрузке грубых кормов из скирд и штабелей.

Методы исследований и аппаратура. При теоретическом анализе процессов забора, измельчения и транспортирования грубых кормов рабочими органами погрузчика-измельчителя были использованы основные положения классической механики, аэродинамики, теории вероят-

ностей, функционально-стоимостного анализа. Экспериментальные исследования проведены на специально изготовленных установках в лабораторных и производственных условиях. При этом использовались методы планирования эксперимента и математической статистики (вариационного, дисперсионного и регрессивного анализов). Обработка результатов ыногофакторных экспериментов выполнялась на ЭВМ.

Теоретические результаты и новизна. Получены аналитические выражения для определения изменения радиуса фрезерования при шарнирном способе установки режущих элементов; установлены основные факторы, оказывающие влияние на качество измельчения кормов по длине резки; определены основные параметры режущих элементов заборного органа и условия снижения потерь измельченных грубых кормов, загружаемых в транспортное средство дефлектором пневмотранспортера.

Практические результаты и новизна.. Обоснованы конструктивно-технологическая схема, параметры и режимы работы фрезерного заборного органа, а также параметры устройств для снижения потерь измельченных кормов, загружаемых дефлектором пневмотранспортера в транспортное средство. На предлагаемые технические решения получено авторское свидетельство № 1531908 и положительные решения ВНИИГГО по заявкам: № 4323744/30-15, № 4699580/30-15. Применение погрузчиков-измельчителей с разработанными фрезерными заборными органами позволяет повысить качество измельчения грубых кормов по длине резки до 80...88 %, а оснащение дефлектора пневмотранспортера отделителями воздуха снижает потери измельченных грубых кормов при погрузке в 1,3..Л,8 раза по сравнению с погрузчиком ФН-1,4.

На защиту выносятся: теоретико-экспериментальное обоснование типа, основных параметров, способа установки и расположения режущих элементов фрезерного заборного органа; способа и параметров устройств, обеспечивающих снижение потерь измельченных грубых кормов при загрузке.транспортных средств дефлектором пневмотранспортера.

Апробация работы. Основные положения работы освещены в 9 опубликованных работах, доложены и одобрены на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Основные направления развития механизации погрузочно-разгрузочных работ и создание высокопроизводительных погрузочно-разгрузочных машин" (М., ВИСХОг.1, 1985), на республи-

канских научно-технических конференциях "Создание высокоэффективного оборудования для кормоприготовления" (Киев, ВНИИживмаш, 19В7) и "Актуальные вопросы разработки типажа измельчителей и дробилок для кормоприготовления" (Киев, ВНИИживмаш, 1987).

Предмет и степень внедрения. По результатам исследований изготовлены экспериментальные образцы погрузчиков-измельчителей, которые прошли производственную проверку в опытном хозяйстве АН УССР, колхозе "Радянська Укра?на", совхозе "Хотовский" Киевской области. Результаты исследований способа совмещения забора и измельчения кормов за счет установки в кожухе заборного органа в направлении перемещения корма противорезов, а также параметров устройств для снижения потерь измельченных кормов использованы НПО "ВНИИживмаш" при разработке погрузчика-измельчителя ПС-Ф-5, рекомендованного в производство. Кроме того, результаты исследования использованы при разработке проекта технического задания на погрузчик-измельчитель силоса, сенажа и соломы.

ЭМдктивнорть рнедрения. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемых погрузчиков-измельчителей в сравнении с применяемыми в настоящее время техническими средствами составит 1630 руб. на одну машину.

Область применения. Результаты исследования могут быть использованы проектно-конструнторскими организациями при совершенствовании существующих и разработке новых технических средств механизации процессов погрузки и измельчения стебельчатых кормов.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, пять глав, основные выводы, список использованной литературы и приложения. Изложена на 171 страницах, в том числе ПО страниц машинописного текста, 45 иллостраций, 15 таблиц, 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во "Введении" изложены оценка состояния решаемой проблемы, основания для разработки теш, показаны актуальность, новизна темы и основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса" на основании литературных данных приведен обзор и анализ: основных способов заготовки, хранения и подготовки стебельчатых кормов к скармливанию; конструктивно-технологических схем и конструкций рабочих органов

погрузчиков-измельчителей, а такке обзор теоретических и экспериментальных исследований процесса измельчения и погрузки стебельчатых кормов фрезерными заборными органами погрузчиков-измельчителей. В результате анализа установлено, что применяемые в погрузчиках-измельчителях фрезерные» заборные органы с режущими элементами в виде прутков, плоских пластин, сегментов, Г-образ-ных ножей не обеспечивают соответствующего зоотехническим требованиям качества измельчения грубых кормов и имеют низкие технологические возможности погрузки относительно их вида и состояния в местах хранения. Установлено также, что при загрузке дефлектором пневмотранспортера погрузчика i'H-1,4 измельченных грубых кормов в прицеп с сетчатой крьглей имеют место потери кормов.

Вопросам обоснования совмещения процессов погрузки и измель-' чения грубых кормов посвящены работы Г.М.Кукты, Е.И.Резника и др.

Вопросам обоснования параметров и режимов рабочих органов погрузчиков-измельчителей стебельчатых кормов посвящены работы Бойко A.A., Воронкова A.A., Кутлембетова A.A., Ткача В.Д., Хра-пача Е.И., Чумака В.П., Логвина А.И. и др., в которых обоснован выбор сдорости фрезерования грубых и силосованных кормов, влияние скорости фрезерования на энергоемкость и качество измельчения кормов, выбор диаметра фрез-барабана, угла установки режущих элементов и др. На основе анализа результатов исследований установлено, что на процесс забора и измельчения кормов существенное влияние оказывают тип и параметры режущих элементов заборного органа, а потери кормов при пневмотранспортировании обусловлены несовершенством конструкции дефлектора пневмотранспортера.

В соответствии с поставленной целью и с учетом недостаточной изученности вопросов, связанных с забором, измельчением и транспортированием стебельчатых кормов рабочими органами погрузчика-измельчителя вытекают следующие задачи исследования:

1. Определить основные и вспомогательные функции, реализуемые в погрузчике-измельчителе.

2. Разработать теоретические предпосылки для выявления аналитических зависимостей между параметрами процесса и рабочими органами погрузчика-измельчителя.

3. Провести экспериментальную проверку обоснованного типа и оптимальных параметров заборного органа погрузчика-измельчителя.

4. Обосновать тип и параметры устройств, обеспечивающих снижение потерь измельченных грубых кормов при загрузке транспорт-

ных средств дефлектором пневмотранспортера.

5. Определить гехнико-экономические показатели результатов исследования.

Во второй главе "Теоретический анализ процесса" представле-Ш результаты аналитических исследований процессов забора, измельчения и транспортирования кормов. Сформулированы основные и вспомогательные функции, определены коэффициенты значимости и предельно допустимые затрата функций, реализуемых с погрузчике-измельчителе. Приведены основные математические закономерности, описывающие решшно-конструктивные параметры заборного органа и дефлектора пневмотранспортера.

На стабильность процесса забора кормов из монолита оказывает влияние способ установки режущих элементов на фрез-барабане. При шарнирном способе установки режущих элементов на фрез-барабане (рис. I) происходит изменение радиуса фрезерования.

Рис. I. Схема взаимодействия шарнирно установленных режущих элементов с монолитом корма: I - положение режущего элемента до взаимодействия с кормом; 2 - положение режущего элемента при взаимодействии с кормом

Величину изменения радиуса фрезерования при шарнирной установке рекущих элементов определяли из условий

где Яр- радиус фрезерования, м; /?ч- расстояние от оси фрез-барабана до центра тяжести режущего элемента, м; , (л)2 -угловая скорость режущего элемента до и после удара, рад/с; -коэффициент, учитывающий предел прочности на изгиб; - коэффициент, учитывающий длину пути контакта режущего элемента с монолитом корма.

Определенная по зависимости (I) величина отклонения радиуса фрезерования при заборе: соломы озимой пшеницы составила 8...

10 мм; сена люцернового 16,2...21,0 мм, тимофеевки 36. ..48 мм.

При заборе корма из монолита жестко установленными на фреэ-барабане режущими элементами радиус фрезерования и угол установки режущих элементов не изменяются.

При измельчении стебельчатых кормов длина резки стеблей и значение показателя качества измельчения кормов зависят от типа, параметров и взаимного расположения режущих элементов, а также ■ ориентации стеблей относительно направления перемещения режущих элементов.

Зависимость величины показателя качества измельчения кормов от указанных факторов была представлена в виде

(2)

где Х{ » К2 !•••• Х/7 параметры режущих элементов заборного органа; , уЗ, у - углы ориентации стеблей относительно направления режущих элементов.

Приняв, что стебли грубых кормов в скирдах располагаются главным образом в горизонтальных плоскостях, и рассмотрев особенности взаимодействия со стеблями плоских режущих элементов(рис.2а) и режущих элементов с продольной и смещенной поперечной гранями (рис. 26^ очевидно, что вероятность получения расчетной длины резин можно увеличить за счет применения режущих элементов с продольной и смещенной поперечной режущими гранями.

Рис. 2. Схема взаимодей-• ствия режущих элементов с измельчаемыми стеблями: I - плоские режущие элементы; 2 - режущие элемента с продольной и смещенной гранями; 3, 4, 5, 6 - стебли

йасоту смещения поперечной грани режущего элемента выбирали из условий

А

РС

ь ЗЕУ

(3)

где Р - сопротивление стебля изгибу, Н; ( - расстояние от точки защемления до режущего элемента, м; Е - модуль упругости, Па; J - осевой момент инерции стебля,

С учетом изгиба стебля расчетное значение высоты смещения поперечной режущей грани относительно продольной режущей грани и конца режущего элемента составило 20...30 мм.

Длину дуги кожуха фрез-барабана, на которой возможна установка лезвийных противорезов, определяли по формуле

C = fi{r-arccos[/-2(4)

где R - радиус фрез-барабана, м; bt~ ширина выгрузной горловины, м; $ - зазор между фреэ-барабаном и кожухом, м.

Количество одновременно взаимодействующих с монолитом режущих элементов определяли по формуле

■л.= - , (5)

2 яП

где /7 - количество рядов режущих элементов на окружности фрез-барабана; В - длина фрез-барабана, м; if - угол контакта фрез-барабана с монолитом корма, рад.; [ - расстояние между режущими элементами в ряде, м.

Затраты мощности на процесс забора и измельчения кормов заборным органом с установленными в кожухе фрез-барабана пративо-резами определяли из условий

/V = /Vp + A/amS +Щ} + , (б)

где А/р - затраты мощности на резание корма, кВт; Nomb- затраты мощности на отбрасывание корма, кВт; Afo - затраты мощности на доизмельчение корма противорезами, кВт; /Vj( - затраты мощности на холостой ход кВт (определяется опытным путем).

Затраты мощности на резание и отбрасывание корма, отделенного от монолита, определялись по формулам, приведенным В.Д.Ткачем.

/Vp V /Voms - Pcp(KbzhKs + Ma2-,

гДе РСр - сопротивление корма резанию, Н; ¿к - путь контакта, м> Ь - проекция длины ножа,м; Z - количество ножей фрез-барабана; /7 - частота вращения фрез-барабана, с-; К5- коэффициент блокировки; М - массовый расход срезаемой стружки, кг/с; О" -скорость фрезерования, м/с.

Затраты мощности на доиэмельчение корма противорезами определяли из условий

/V -

(?)

V

(8)

где - количество одновременно взаимодействующих реющих элементов; /7„ - количество рядов противорезов; lt - расстояние между противорекущими пластинами, и; ^ - расстояние между противо-резом и режущим элементом, м.

Удельная энергоемкость процесса забора и измельчения определялась из условий

/У

где Q - производительность заборного органа, т/ч.

В погрузчиках-измельчителях типа ФН-1,4 выгрузной дефлектор обеспечивает транспортирование и подачу корма в транспортное средство. Схема движения корма и воздуха при установке в дефлекторе щитков для отделения воздуха показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема движения корма и воздуха в дефлекторе погрузчика: I - дефлектор; 2 - щиток для отделения воздуха; 3 - транспортное средство

Ялощадь поперечного сечения воздуха,не взаимодействующего с кормом на выходе дефлектора,определяли по формуле

FKt*B(H-Hd1 , (9)

где В - ширина дефлектора, м; И - высота слоя воздуха в дефлекторе, м; ha - высота транспортируемого слоя корма, м.

Шсоту транспортируемого слоя корма на выходе дефлектора определяли из условий

кг/с; QK- количество кг/с; W - скорость

к* 1 В о-Р

где - количество смеси корма и воздуха, корма, транспортируемого воздушным потоком,

О

воздуха, м/с; р - плотность воздуха, кг/м ; Ку/- коэффициент влажности корма.

Количество воздуха, не взаимодействующего с транспортируемым кормом, на выходе дефлектора определяли из условий

При отделении от транспортируемого потока корма воздуха 0x5» не взаимодействующего с кормом, и отводе его за пределы емкости транспортного средства энергию потока, подаваемого в транспортное средство, можно определить из выражения

Из уравнения (12) видно, что отвод воздушного потока за пределы транспортного средства, т.е. уменьшение количества воздуха, подаваемого в транспортное средство, приводит к снижению энергии потока корма, подаваемого в транспортное средство. Это позволяет, в своо очередь, снизить потери измельченных грубых кормов при загрузке юс в транспортное средство.

Величину потерь измельченных кормов в зависимости от взаимного расположения ( /}д ) щитков и дефлектора определяли экспериментально.

В третьей глард "Программа и методика экспериментальных исследований" изложена программа и методика лабораторных исследований и производственных испытаний, приведены схемы, общий вид и описаны изменяемые параметры экспериментальных установок с одно-барабанным и двухбарабанным заборными органами (рис. 4), указана точность измерений и методы обработки экспериментальных данных.

Рис. 4. Схема экспериментального погрузчика-измельчителя с двухбарабанным заборным органом:

I - монолит; 2 - энергетическое средство; 3 - вентилятор; 4 -пневмопровод; 5 - фрез-барабан; 6 - заслонка; 7 - противорезы; 8 -дефлектор с щитками для отделения воздуха

Программой экспериментальных исследований предусматривалось изучение влияния способа установки (шарнирное или жесткое) режущих элементов фрез-барабана на процесс забора кормов, определение влияния параметров и расположения режущих элементов заборного органа на процесс измельчения грубых кормов, определение производительности и энергоемкости процесса погрузки, изучение влияния конструктивных параметров дефлектора пневмотранспортера на процесс загрузки транспортных средств измельченными грубыми кормами.

Эксперименты по определению влияния параметров и расположения режущих элементов заборного органа на качество измельчения кормов по длине резки производили по стандартному четырехфактор-ному плану Бокса ( В^). Полученные результаты обрабатывались вероятностно-статистическими методами с помощью ЭВМ ЕС-1035.

Энергетические показатели процесса определялись тензометри-рованием с использованием усилителя 8АНЧ-23, осциллографа НО 441 и специального тензометрического карданного вала.

При проведении исследований производительность, величина показателя качества измельчения, потери и физико-механические свойства .кормов определялись по известным методикам и ОСТ 70.19.2-83. Эргономические показатели определялись по ГОСТ 12.2.019-86.

В четвертой главе "Анализ результатов экспериментальных исследований" изложены результаты исследований и обоснование процесса и параметров рабочих органов погрузчика-измельчителя грубых кормов.

Экспериментальными исследованиями установлено, что при шарнирном способе установки режущих элементов фрез-барабана в процессе забора кормов из мест хранения происходит изменение радиуса фрезерования (рис. 5), что влияет на стабильность процесса забора и не позволяет расширить технологические возможности относительно вида погружаемых кормов. Предпринятое в -олытах изменение формы, параметров и массы шарнирнс установленных режущих элементов не позволило устранить выявленные недостатки, а приводило к увеличению материалоемкости заборного органа и повышению энергоемкости процесса.

Опытами установлено, что шарнирный способ крепления режущих элементов приемлем для забора определенного вида грубых кормов с неизменяющимися физико-механическими свойствами. Жесткая установка режущих элементов нафрез-барабане обеспечивала забор и измельчение различных видов стебельчатых кормов.

Исследованиями установлено, что режущие элементы с продольной и смещенной на 20...30 мм поперечной гранью шириной 25... 50 мм при измельчении грубых кормов позволяют увеличить содержание в измельченной массе частиц длиной 50 мм на 17,5...20,0 %, по срав-

Рис. 5. График изменения радиуса фрезерования монолита в зависимости от глубины фрезерования: I - солома озимой пшеницы; 2 - солома ячменная:, 3 - сено луговое

При смещении поперечной режущей грани на 20...30 мм относительно продольной грани и конца режущего элемента в процессе измельчения кормов захватывания и наматывания стеблей на поперечную грань не наблюдалось.

Критерием оптимизации при определении параметров-и режимов заборного органа выбран показатель качества измельчения кормов по длине резки - Л" , определяемый согласно ОСТ 70.19.2-83.

Опыты по определению влияния взаимного расположения режущих элементов на качество измельчения по длине резки проводились-на соломе озимой пшеницы влажностью 20,4 % при скорости фрезерования 47,5 м/с. В результате исследований установлено, что увеличение количества рядов режущих элементов на окружности фреэ-барабана до 6-8 при расстоянии между режущими элементами 90...130 мм позволяет повысить качество измельчения до 83,0 %, а установка лезвийных прЪтиворезов в кожухе фрез-барабана в направлении перемещения корма позволяет повысить качество измельчения по длине резки от 83,0 до 91,0 % (рис. 6).

Опыты показали также возможность регулирования качества измельчения по длине резки за счет изменения глубины захода проти-ворезов в зону режущих элементов фрез-барабана (рис. 7).

В результате обработки на ЭВМ полученных опытных данных влияния параметров и расположения режущих элементов на качество измельчения кормов по длине резки получена зависимость

нению с плоскими режущими элементами.

Г), шт

У(К)= /3,446 + Щ 7ЫХ, * 0,263Хг + 0,4.95X3 + 1-3,74-вХь -01*22*?- ЦОМХ^-ЦО/Гх^- (13)

где х( - количество рядов режущих элементов, шт.; X1 - расстояние между режущими элементами, мм; Х^ - глубина внедрения лез-вийадх противорезов в зону реющих элементов фрез-барабана, мм;

Х^ - количество рядов лезвийшх противорезов, щт.

Рис. б. Влияние количества рядов противорезов на качество измельчения по длине резки соломы озимой пшеницы. Количество рядов режущих элементов: 1-4 шт.; 2-6 шт.; 3 - 8 шт.

Зависимость (13) позволяет определить параметры и взаимное расположение режущих элементов заборного органа с учетом качества измельчения кормов по длине резки.

Рис. 7. График влияния глубины захода противорезов в зону режущих элементов на качество ,измельчения кормов по длине резки. Количество рядов противорезов:

1-1 ряд; 2-2 ряда; 3-3 ряда

Исследования по определению влияния ориентации стеблей относительно направления перемещения режущих элементов на качество измельчения грубых кормов, сформированных в цилиндрические рулоны диаметром 1200...1500 мм позволили установить, что положение оси рулона относительно оси фрез-барабана оказывает влияние на длину резки стеблей при измельчении. Установлено, что расположение оси рулона перпендикулярно

И, им

оси фреэ-барабана позволяет в 1,8 раза увеличить содержание в измельченной массе частиц длиной до.50 мм по сравнению с параллельным их расположением.

При измельчении грубых кормов качество расщепления стеблей зависело от толщины режущих элементов и составляло 87...95 % при толщине режущих элементов 4...6 мм.

Изучение процесса пневмотранспортирования грубых кормов показало, что установка в дефлекторе пневмотранспортера погрузчика типа ФН-1,4 устройств для отделения воздуха,,не взаимодействующего с транспортируемым кормом, выполненных в виде криволинейных щитков с радиусом 200 мм, длиной дуги криволинейного участка 350 мм, позволяет снизить потери измельченных грубых кормов влажностью 13,1...25,0% при загрузке прицепа 2 ПТС-4 с сетчатой крышей в 1,3.. .1,8 раза.

Установлено также, что при пневмотранспортировании соломы озимой пшеницы влажностью свыше 25,2 % часть ее попадала на поверхность щитка при hb< 0,18м и направлялась с отделенным воздухом за пределы транспортного средства, что приводило также к потере корма (рис. 8).

Рис. 8. График влияния изменения расстояния между щитком и стенкой дефлектора на величину потерь кормов. Солома озимой пшеницы:

1 - VV = 13,1 %\

2 - VV = 25,2 %

■ Для уточнения зависимости (10) при определении с учетом влажности корма определено значение коэффициента , учитывающего влажность корма (табл. I).

' Таблица I .

Изменение величины Км для определения Дэ

Влажность корла, % : 10 : 15 : 20 : 25 : 30 : 36

Kw 1,40 0,93 0,69 0,56 0,46 0,39

При влажности корма более 36 % щитки для отделения воздуха рационально устанавливать в положение, обеспечивающее максимальное поперечное сечение дефлектора.

Результаты исследований процесса забора различных видов стебельчатых кормов показали, что заборный орган с жестко установленными на фрез-барабане режущими элементами с продольной и смещенной поперечной режущими гранями, оснащенный подвижными лезвийными противорезами, производит погрузку из скирд и штабелей различных видов грубых кормов, а также работоспособен на погрузке силосованных кормов. Установлено, что при параметрах и режимах заборного органа, выбранных из условий получения качества измельчения кормов в соответствии с предъявляемыми зоотехническими требованиями для КРС, производительность при погрузке зависит от глубины фрезерования, скорости подачи заборного органа и плотности кормов в местах хранения. Причем, существенное влияние на производительность оказывает плотность кормов в местах хранения, так при погрузке соломц озимой пшеницы плотностью р - 45,0 кг/м^ и глубине фрезерования /? = 0,6 м производительность составила 4,0___

6,0 т/ч, а при плотности р = 90,6 кг/м^ производительность возросла в 1,6.,.2,0 раза. При изменении глубины фрезерования от 0,2 до 0,6 м и скорости подачи заборного органа от 0,02 до 0,055 м/с производительность при погрузке соломы озимой пшеницы плотностью р -- 45,0 кг/м^ составляла 4,0...7,0 т/ч.

Исследованиями установлено, что с увеличением количества рядов лезвийных противорезов энергоемкость процесса погрузки и из-шльчения повышается. Увеличение количества рядов противорезов с I до 3-х при расстоянии между рядами противорезов 100...150 мм, расстоянии между противорезами 50 мм и глубине их внедрения в зону режущих элементов фрез-барабана 30___50 мм повышает энергоемкость при погрузке соломы озимой пшеницы с 8,5 до 13,4 кВт-ч/т, а сена лугового с 10,5 до 16,5 кВт-ч/т. Энергоемкость погрузки силосованных кормов в среднем в 4,5 раза ниже энергоемкости погрузки грубых кормов, что обусловлено различием режимов фрезерования, отсутствием противорезов, а также особенностями их заго- ■ товки и хранения.

В пятой главе "Результаты производственной проверки" приведены результаты производственных испытаний погрузчиков-измельчителей с однобарабанньш и двухбарабанным заборными органами, созданных по результатам выполненных исследований. Кроме того, пред-

ставлены основные сравнительные технико-экономические показатели выполняемого технологического процесса.

Производственная проверка проводилась в совхозе "Хотовский" Киово-Святошинского района на погрузке из штабелей грубых кормов, сформированных в цилиндрические рулоны, в опытном хозяйстве АН УССР и колхозе "Радянська Украина" Васильковского района Киевской области на погрузке из скирд грубых кормов, хранящихся в рассыпном виде. При проведении испытаний определялись производительность, энергоемкость, качество измельчения кормов и эргономические показатели.

Испытания показали, что при врезании в монолит однобарабан-ного заборного органа со встречным фрезерованием имеют место потери кормов из-за фонтанирующего выброса корма, а также не обеспечивается подбор кормов. Двухбарабанный заборный орган со встречным вращением фрез-барабанов, обеспечивает устойчивое выполнение процессов забора, измельчения и подбора кормов из мест хранения, и лишен недостатков, присущих однобарабаиному заборному органу.

Результаты анализа производственной проверки свидетельствуют о целесообразности оснащения погрузчика-измельчителя грубых кормов двухбарабанный заборным органом с жестко установленными на фрез-барабане режущими элементами, имеющими продольную и поперечную грани, и расположенными в кожухе фрез-барабана в направлении перемещения корма лезвийных противорезов.

Измерения уровня вибрации на органах управления в зависимости от способа навески погрузчика-измельчителя на энергетическое средство показали, что установка рамы навесного погрузчика на поверхность почвы в рабочем положении позволяет в 1,5...6,0 раз снизить величину вибрации на органах управления по сравнению с жестко смонтированным на тракторе погрузчиком.

Производственной проверкой установлено, что эффективность погрузчика-измельчителя с разработанными фрезерными заборными рабочими органами и установленными в дефлекторе отделителями воздуха обусловлена повышением качества измельчения до 00...88 %, снижением потерь измельченных грубых кормов в 1,3...1,8 раза и расширением возможностей при погрузке относительно вида и состояния кормов в местах хранения в сравнении с погрузчиком соломы ФН-1,4.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в погрузчиках-измельчителях составляет 1630 руб. на

одну машину.

основные вывода

1. Снижение затрат труда и средств в 1,5...1,9 раза в сравнении с применяемыми техническими средствами на погрузке и измельчении грубьгх кормов в процессе подготовки их к скармливанию сельскохозяйственны.! животным обеспечивается применением мобильных погрузчиков-измельчителей, оснащенных фрезерными заборными органами с комбинированными режущими элементами и установленными в дефлектора пневмотранспортера отделителями воздуха. При этом достигается повышение качества измельчения грубых кормов по длине резки, характеризуемое наличием в измельченной массе частиц длиной до 50 мм, а пределах 80...88 % и осуществляется погрузка грубых кормов влажностью до 30 % и более из скирд, плотностью 45,0...76,5 кг/м^, а также из штабелей цилиндрических рулонов плотностью 90...150 кг/м^ со снижением потерь измельченных кормов в 1,3...1,8 раза.

2. Способ установки режущих элементов на фрез-барабане оказывает существенное влияние на процесс забора кормов из мест хранения. Шарнирная установка режущих элементов в пределах изменения: массы режущих элементов 0,15...О,35 кг, глубины фрезерования 0,22...0,6 м, скорости фрезерования 40,0.. .50,0 м/с, скорости подачи 0,025...0,055 м/с вследствие уменьшения радиуса фрезерования на 20...50 мм и его колебаний при изменении вида погружаемых кормов снижает возможность забора различных видов кормов из мест хранения. Жесткая установка режущих элементов при аналогичных условиях эксперимента обеспечивает за счет постоянства параметров процесса резания устойчивое выполнение забора и измельчения различных видов стебельчатых кормов из мест хранения.

3. Основными факторами повышения качества измельчения грубых кормов при погрузке являются: применение режущих элементов с продольной и смещенной поперечной режущими гранями, которые при скорости фрезерования 40...50 м/с, величине подачи 0,02...О,06 м/с, по сравнении с плоскими режущими элементами увеличивают содержание в измельченной массе частиц длиной до 50 мм на 17,5...20,0 %; установка в кожухе фреэ-барабана в направлении перемещения корма лезвийных противорезов; оптимизация параметров режущих элементов заборного органа и расположения по зависимостям 2.9; 2.10; 4.1.

4. Регулирование качества измельчения различных видов сте-

бельчатых кормов обеспечивается: выполнением лезвийных противо-резов подвижными в пределах 10...50 мм относительно режущих элементов фрез-барабана; изменением числа рядов противорезов; выбором скорости фрезерования грубых кормов 40...50 м/с, а силосованных 20...25 м/с.

5. Подача измельченных грубых кормов дефлектором пневмотранспортера погрузчика ФН-1,4 в емкость загружаемого прицепа сопровождается выдуванием корма воздушным потоком за его пределы, что приводит к потере кормов до 2,0...4,0

Оснащение дефлектора пневмотранспортера погрузчика ФН-1,4 устройствами для отделения воздуха от транспортируемого потока корма, выполненными в виде криволинейных щитков с радиусом 200 мм, длиной дуги 350 мм позволяют снизить потери грубых кормов до 0,5..Л,8 %. Взаимное расположение определяется по формуле 2.17.

6. Производительность при погрузке кормов возрастает с увеличением глубины фрезерования, скорости подачи заборного органа и плотности кормов в местах хранения, так при погрузке соломы озимой пшеницы плотностью р = 45,0 кг/м3 производительность составляла 4...6 т/ч, а при плотности р = 90,6 кг/м^ производительность возросла в 1,6...2,0 раза, что обусловлено более интенсивным взаимодействием режущих элементов заборного органа с измельчаемыми стеблями.

7. Оптимальными параметрами и режимами рабочих органов погрузчика-измельчителя являются: скорость фрезерования при погрузке грубых кормов 40...50 м/с, при погрузке силосованных кормов 20...25 м/с; скорость подачи заборного органа 0,02...0,06 м/с; диаметр фрез-барабана 0,5...О,8 м; жестко установленные режущие элементы высотой 85...120 мм с продольной и смещенной на 20... • 30 мм поперечной гранью шириной 25...50 мм; количество рядов режущих элементов на окружности фрез-барабана 6-8; расстояние между режущими элементами в ряду 90...130 мм; количество рядов подвижных лезвийных противорезов - три; расстояние между противоречащими пластинами 50 мм; расстояние между рядами противорезов 100... 150 мм; положение отделителей воздуха относительно внутренней поверхности дефлектора пневмотранспортера - верхнего 150...220 мм, нижнего 240...280 мм.

8. Производственные испытания экспериментальных образцов погрузчиков-измельчителей с рекомендуемыми параметрами и, режимами рабочих органов показали, что предлагаемый фрезерный заборный ор-

ган работоспособен на погрузке грубых и силосованных кормов. Производительность в час основного времени на погрузке: грубых кормов из скирд 4...6 т/ч; сформированных в цилиндрические рулоны из штабелей 5...? т/ч.Энергоемкость процесса погрузки грубых • кормов 6,5...16,5 кВт-ч/т. При этом качество измельчения кормов отвечало зоотехническим требованиям, предъявляемым к их подготовке для скармливания КРС.

Результаты исследования процесса забора, измельчения и параметров устройств для снижения потерь кормов использованы при разработке погрузчика Ш-Ф-5, рекомендованного в производство. Кроме того, результаты исследования использованы при разработке проекта технического задания на погрузчик-измельчитель силоса, сенажа и соломы.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в погрузчиках-измельчителях составит 1630 руб. на одну машину.

Основные положения диссертации изложены в работах:

1. Хрнпач Е.И., Александров Н.С. Совершенствование погрузчиков-измельчителей грубых кормов // Основные направления развития механизации погрузочно-разгрузочных работ: Тез. док. всесоюзного научно-технического семинара. - М.: ШСХОУ, 1985. - с. 23.

2. Изыскание универсальных средств для погрузки и измельчения силоса, сенажа и солома. - Отчет / ВШИживмаш, ГР № 01,85, 0036815, инв. № 01.87.00338330. - Киев, 1985. - с. 104.

3. Александров Н.С. Обоснование выбора режущих элементов погрузчика-измельчителя грубых кормов // Исследование и конструирование машин и оборудования для животноводства и кормопроизводства / Сб. научных трудов НПО "ВНШживмаш" - ¡{иев, 1987, вып. 12. -с. 8-13.

4. Александров Н.С. Совершенствование погрузчиков-измельчителей стебельчатых кормов /./ Создание высокоэффективного оборудования для кормоприготовления: Тез. док. респуб. научно-технической конференции: НПО "ВНИИживмаш", Киев, 1987. - с. 12-13.

5. Божок Г.И., Синенко М.И., Александров Н.С. Использование методов ЗСА при разработке универсального погрузчика-измельчителя силоса, сенажа и соломы // Актуальные зопросы разработки типажа

измельчителей и дробилок для кормоприготовления: Тоз. док. роспуб. научно-технической конференции: НПО "ИШдивмаш", 1^иев, 1987. -с. 70-71.

6. Божок Г.И., Синенко М.И., Иваньо В.И., Александров Н.С. ¡Гункционально-стоимостной анализ - помощник инженера // Экономика Советской Украины, 1988, № 9. - с. 85.

7. Л.с. I53I908, СССР. Погрузчик кормов / Н.С.Александров, Е.Д.Карпзлов и др. - Опубл. в Б.И., 1989, № 48. - с. 12.

8. Положительное решение ВНИНГГО по заявке № 4323744/30-15,

1988 г. Погрузчик-измельчитель кормой. / Охрименко А.Л., Коваль-чук В.И., Александров Н.С./

9. Положительное решение ВНИИГПЭ по заявке № 4699580/30-15,

1989 г. Измельчитель стебельчатых кормов. /Охрименко А.Л., Александров Н.С./