автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование канатно-скребкового кормораздатчика для птиц с обоснованием его конструктивно-режимных параметров



САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Лянденбурский Владимир Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАНАТНО-СКРЕБКОВОГО КОРМОРАЗДАТЧИКА ДЛЯ ПТИЦ С ОБОСНОВАНИЕМ ЕГО КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ

ПАРАМЕТРОВ.

Специальность 05.20.01. - механизация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, академик, доктор технических наук, профессор В. Г. Коба, кандидат технических наук, доцент В. Н. Стригин.

Саратов -

1997

РЕФЕРАТ

Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 164 страницы, на 31 странице - рисунки, на 12 страницах -таблицы, на 13 страницах - список литературы, состоящий из 137 наименований и на 27 страницах - приложения.

Ключевые слова: стационарный канатно-скребковый кормораздатчик для птиц, скребок, эластичный козырек, кормушка, транспортирование, удельная энергоемкость.

В диссертации дан анализ кормораздающих устройств, применяемых для раздачи кормов на птицефабриках и канатно-скребковых трубчатых конвейеров используемых в других отраслях народного хозяйства. На основе которого определена перспективная конструктивная схема кормораздатчика, представляющая собой кормораздаточную линию, состоящую из загрузочного бункера, кормопровода, протяженных кормушек, эластичных козырьков, поворотных устройств и канатно-скребкового рабочего органа.

Приведен теоретический анализ работы канатно-скребкового кормораздатчика, на его основе установлена оптимальная форма рабочей поверхности скребка, получены аналитические выражения для расчета основных конструктивно-режимных параметров, а также производительности и энергоемкости.

На основе принятой схемы и результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведены производственные испытания, внедрение и дана экономическая оценка кормораздатчиков с предложенными канатно-скребковым рабочим органом и эластичным козырьком.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................7

1. СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЙ КОРМОРАЗ-ДАЧИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СУХИХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ . ..........................................11

1.1. Существующие средства механизации по доставке и раздаче комбикормов на птицеводческих

фермах......................................11

1.2. Классификация и анализ стационарных устройств для раздачи сухих комбикормов .... 19

1.3. Обзор разработок и исследований канатно-скребковых трубчатых транспортеров ..........27

1.4. Цель и задачи исследований..................33

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И СХЕМЫ РАЗДАЧИ КОМБИКОРМОВ КАНАТНО - СКРЕБКОВЫМИ ТРУБЧАТЫМИ ТРАНСПОРТЕРАМИ. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ФОРМЫ СКРЕБКА......................................36

2.1. Технологические особенности и схемы раздачи комбикормов канатно-скребковыми трубчатыми транспортерами ..............................36

2.2. Анализ существующих рабочих органов канатно-скребковых трубчатых транспортеров и обоснование оптимальной формы скребка..............42

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗДАЧИ КОРМОВ КА-НАТНО-СКРЕБКОВЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ..............50

3.1. Обоснование оптимальной формы профиля рабочей поверхности скребка канатно-скребкового

трубчатого кормораздатчика. #................50

3.2. Определение производительности канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика . .

3.3. Определение длины выгрузного отверстия канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика........................................59

3.4. Динамика взаимодействия рабочего органа,

корма и кормопровода................64

3. . Энергоемкость процесса транспортирования

70

корма ...................

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАНАТНО-СКРЕБКОВОГО ТРУБЧАТОГО КОРМОРАЗДАТЧИКА ............73

4.1. Программа экспериментальных исследований . .

4.2. Описание экспериментальной установки для проведения исследований ........................74

4.3. Методика проведения эксперимента ...... 77

4.3.1. Методика определения физико-механических свойств кормов ............................77

4.3.2. Общая методика проведения эксперимента. . . 80

4.4. Методика определения оптимальных конструктивно-режимных параметров канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика....................81

4.5. Методика определения длины выгрузного отверстия и коэффициента выталкивания..........85

4.6. Методика определения предварительного выборочного склевывания корма птицей ......

4.7. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ . . 92

4.7.1. Физико-механические свойства кормов .... 92

4.7.2. Обоснование оптимальных конструктивно-ре-

жимных праметров канатно-скребкового кормораздатчика..................

4. 7.3. Определение длины выгрузного отверстия и

106

коэффициента выталкивания........ . .

4.7.4. Определение предварительного выборочного

склевывания корма птицей ................109

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРЕДЛОЖЕННОГО .ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ПТИЦЫ. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА КОРМОРАЗДАТЧИКА С КАНАТНО-СКРЕБКОВЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ......................114

6- ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОГО КАНАТНО-СКРЕБКОВОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА И УСТРОЙСТВА, ЗАКРЫВАЮЩЕГО ДОСТУП ПТИЦЕ К КОРМУ............................118

6.1. Условия испытаний..............

6. 2. Результаты испытаний................121

6.3. Экономическая оценка внедрения предложенного

оборудования для кормления птиц..............123

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...................................126

ЛИТЕРАТУРА......................................129

ПРИЛОЖЕНИЯ.................. 142

ВВЕДЕНИЕ.

Механизация процессов раздачи комбикормов на птицеводческих Фермах и комплексах осуществляется с помощью разнообразных по принципу действия и конструкции оборудования. При этом раздача кормов, являясь заключительным звеном в технологии кормления, оказывает существенное влияние на продуктивность животных.

Обеспечение высокой эффективности современных технических средств раздачи кормов на животноводческих Фермах является весьма актуальной проблемой. Решение этой проблемы осуществляется в сфере производства созданием кормораздающих устройств, способных наилучшим образом выполнять стоящие перед' ними задачи С 48, 703.

Широкое распространение получила технология раздачи кормов стационарными кормораздатчиками,. действующих по принципу непрерывного транспортера, которые в состоянии обслужить большое количество животных, размещенных в одном помещении. Стационарные установки имеют существенные преимущества перед мобильными, могут быть полностью автоматизирован^! и перезедены на програмное управление, а также более равномерно распределяют корм по фронту кормления С76, 1013.

Наиболее перспективным и применяемым в помещениях для выращивания птицы является канатно-скребковый Стросо-шайбовый) транспортер, у которого гибкий рабочий орган в сочетании с кормопроводом позволяет передавать сыпучий материал в любом направлении, на достаточной для обеспечения заданной производительности скорости и без изменения свойств и структуры перемещаемого корма. Такие кормораздатчики просты по конструкции и удобны в эксплуатации, сокращают потребность в производственных

площадях. Перспективность шайбовых транспортеров определяется также их универсальностью, поскольку на базе этих транспортеров возможно создание из однотипных элементов, семейство унифицированных раздатчиков комбикормов для различных видов животных и птицы с различными способами их содержания.

Транспортеры шайбового типа широко применяются за рубежом в качестве раздатчиков сыпучих кормов, выпускаемых фирмами "Найтровит" Великобритания, "Индико" Шйландия, "Аза" Италия и др. В нашей стране разработаны конструкции шайбовых кормораздатчиков в ВИСХОМ, ВНИИЖИВМАШ, ВИЭСХ, СИМСХ. и ближнем зарубежье в Рижском ГСК5 по механизации животноводства, в которых использован принцип непрерывного или возвратно-, поступательного движения рабочего органа.

Изучение вопроса показало, что при транспортировании материала, в результате давления шайбы на перемещаемый корм, возникают сжимающие массу усилия, направленные паралельно оси кормопровода. Под их действием материал деформируется, а так как стенки кормопровода препятсвуют его расширению в направлении перпендикулярном оси кормопровода, то возникает боковое давление в трубе транспортера, от трения материала о стенки трубы возникают силы сопротивления перемещению корма.

Применительно к условиям работы на птицефермах транспортер обеспечивает подачу корма по комбинированным трассам на сравнительно большие расстояния. Поэтому для обеспечения надежной работы транспортера существенное значение приобретает изучение Факторов, влияющих на величину сил сопротивления £1053.

Исследования подтверждают, что процесс транспортирования протекает неудовлетворительно при увеличении коэффициента заполнения более 0.6-0,7 для горизонтальных закрытых

кормопроводов С64. ..663.

Применение наименее знерго- и материалоемкой конструкции кормораздатчика с совмещенным транспортным каналом и кормовым желобом, приводит к таким существенным недостаткам, как предварительное выборочное склевывание корма и запыленность помещения [99,1013. Предлагаемые в настоящее время устройства, закрывающие доступ птице к корму во время раздачи, приводят к стрес-. совым ситуациям, травмированию и не находят применения.

Все это указывает на то, что необходимо изыскание и обоснование параметров рабочего органа канатно-скребкового транспортера и устройства закрывающего доступ птице к корму во время раздачи, обеспечивающих высокие качественные и количественные показатели работы канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика.

Решению этих вопросов и посвящена диссертационная работа.

В диссертационной работе дан анализ различных технологических схем раздачи комбикормов на птицеводческих Фермах. Предложен новый транспортирующий рабочий орган и устройство закрывающее доступ птице к корму во время раздачи. Обоснованы оптимальные параметры нового рабочего органа. На основе экспериментальных исследований созданы образцы рабочих элементов канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика для птиц и проведена проверка в хозяйственных условиях. Дана экономическая оценка их применения.

На защиту выносятся: - конструктивно-технологическая схема канатно-скребкового трубчатого кормораздатчика;

-теоретические положения по обоснованию конструктивно-режимных параметров кормораздатчика, его производительности и

энергоемкости;

результаты экспериментальных исследований по проверке выдвинутых технологических и теоретических положений, определению оптимальных параметров кормораздатчика.

- результаты производственных испытаний и экономической оценки предложенных рабочих элементов кормораздатчика.

1. СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЙ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И РАЗДАЧИ СУХИХ СЫПУЧИХ КОРМОВ.

1.1. Существующие средства механизации по доставке и раздаче комбикормов на птицеводческих фермах

Птицеводство как и свиноводство, является наиболее скороспелой отраслью животноводства. Оно позволяет при относительно небольших затратах труда, кормов и средств в короткие сроки увеличить производство высокоценного мяса и яиц.

За последние годы птицеводство превратилось в индустриальную отрасль сельского хозяйства, характерной чертой которой стала' узкая специализация и концентрация с широким использованием достижений науки и передовой технологии, нового технологического оборудования, средств механизации и автоматизации

производственных процессов С 22, 243.

Состояние здоровья, продуктивность животных и птицы зависит не только от качества, уровня и полноценности их питания, но и в значительной мере от своевременной и правильной выдачи кормов. Эта операция одна из ответственнейших в животноводстве. По трудоемкости она составляет 40/. общих трудовых затрат по уходу за животными и птицей.

В настоящее время работами ученых и опытом крупных птицеводческих ферм доказано, что наиболее полно требованиям промышленного производства отвечают поточные технологические линии [2,24,45,46,61,62], представляющие собой совокупность машин, оборудования и животных в сочетании с

инженерно-строительными и животноводческими помещениями, обеспечивающими поточно-непрерывное или циклическое выполнение

заданного технологического процесса. Иззестно, что наиболее полно этим свойствам отвечает схема приготовления и раздачи корма на птицеводческих Фермах. Срис.1.1).

Из схемы видно, что доставка комбикорма к птичникам может производится пятью способами, в зависимости от потребности птицефабрики в комбикормах, возможностей комбикормового завода поставлять полнорационные корма и в необходимом объеме в данный промежуток времени:

1. Комбикормовый завод - автокормовоз - приемный бункер птичника.

2. Комбикормовый завод - автокормовоз - кормосклад - автокормовоз - приемный бункер птичника.

3. Комбикормовый завод - автокормовоз - кормоцех - автокормовоз-.

- приемный бункер птичника.

4. Комбикормовый завод - автокормовоз - кормосклад- автокормовоз

- кормоцех - автокормовоз - приемный бункер птичника

5. Комбикормовый завод - автокормовоз - кормоцех - автокормовоз кормосклад - автокормовоз - приемный бункер птичника.

Наиболее рациональным является первый способ доставки комбикормов к птичникам, т.к. нет перевалочных пунктов и затрат на загрузку, выгрузку и перевозку грузов от кормоцеха и кормосклада.

В зависимости от поголовья и рациона доставка корма производится автомобилями-загрузчиками сухих кормов: ЗСК-6,5, ЗСК-Ф-10, ЗСК-Ф-15, АСП-15, АСП-25, в бункера хранилища: 5-6, БСК-6, БСК-10, БСК-25, откуда универсальным унифицированным транспортером-загрузчиком ТУУ-2А или ТШН-А в бункера кормораздатчикоз.

Для раздачи сухих комбикормов при клеточном и напольном содержании взрослой птицы и выращивании ремонтного молодняка при

Рис.1.1. Оборудование и последовательность доставки и раздачи кориов на птицеводческих фермах и комплексах.

меняют несколько типов кормораздатчиков.

Навесные бункерные кормораздатчики Срис. 1.2. а) представляют собой систему из нескольких бункеров 1 по числу рядов и ярусов клеток в батарее, расположенных по обе стороны от батарей и смонтированных на общей несущей раме 2, снабженной колесами 3. По продольным направляющим, проложенным по каркасу батареи, кормораздатчик может перемещатся от одного ее конца к другому с помощью тягового каната или цепи 4, приводимого в действие от ••••стационарного электропривода. Такие кормораздатчики используют, --•в вертикальных, горизонтальных и ступенчатых батареях. Конструкция навесных бункерных раздатчиков позволяет раздавать корм одновременно на всех ярусах батарей независимо от их, числа. Бее поголовье, обслуживаемое кормораздатчиками, обеспечивается кормами одинакового качества. В процессе раздачи не происходит выборочного склевывания корма. Корм раздают при прямом и обратном ходе раздатчика со скоростью движения 8, 6 м/мин.

- Такие кормораздатчики применяют в комплектах оборудования КБУ-3. КБМ-2, КБО-1, КБА-4, КБН-1.

Транспортерные цепные кормораздатчики Срис.1.2.б) С1023 получили широкое распространение в клеточных батареях и комплектах оборудования для напольного содержания птицы и состоят из бункера дозатора 1, поворотных устройств 5, кормушек 6, транспортирующей цепи 7. '

При применении цепного раздатчика корм поступает из бункера дозатора на движущуюся цепь, которая транспортирует корм по вс©£ длине кормушек. Важное приимущество цепных кормораздатчиков состоит а том, что совмещение транспортяоге канала с кормовым бои обусла$ли®аат сравнительно м-а-ду* штрм^-Ж'Ямкос'гь л тановки. .........

Рис.1.2. Кормораздатчики: а - навесной бункерный, б - транспортерный цепной; 1 - бункер; 2 - несущая рама; 3 - колеса; 4 - тяговая цепь; 5 - поворотное устройство; 6 - кормушка? 7 - транспортирующая цепь.

Применение цепного кормораздатчика дает возможность полное тью автоматизировать раздачу корма в комплектах оборудования БКМ-3, КБР-2, ОБН-1 С СССР]: 1-112, 1-134 [ГДР]; КХН-4, ЕКТ, ККТ [ ВНР].

Некоторое приимушество имеют цепочно- и канатно-дисковые раздатчики [102], используемые для раздачи корма курам-несушкам, ремонтному молодняку, бройлерам, уткам и индейкам в комплектах оборудования:

-цепочно-дисковый 11БК-10, ЦБК-20, ЦБК-30 [СССР], Р-15, Б-200, Л-120 [ГДР];

-трос о-шайб о вый КРМ, КМУ, КРУ, ИМС, ИРС, КНУ, ИВС, УПТЛ, БГ0-140, 2Б-3, БКН-3 [СССР], Л-121 [ГДР], "Тоска эмилиана", "Джи э Джи" [Италия], "Найтровит" [ Великобритания], "Индико" [Голландия].

Канатно-дисковые кормораздатчики С рис. 1.3,. аЗ состоят из бункера дозатора 1, поворотных устройств 2, трубчатого транспортера с канатно-дисковым рабочим органом 3, транспортера загрузчика 4, электропривода 5, протяженных 6, или набора бункерных 7 кормушек.

При использовании кормораздатчика в клеточных батареях канатно-дисковый рабочий орган размещают непосредственно вну�