автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование оборудования для приготовления кормовых смесей крупному рогатому скоту

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи ЛАХОНИН НИКОЛАЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

УДК 631.22.014

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ КРУПНОМУ РОГАТОМУ СКОТУ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного

производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1994

Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете (НГАУ) на кафедре механизации животноводства и кормопроизводства.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент,

старший научный сотрудник Ожигов В.П.

Официальные оппоненты - заслуженный деятель науки и техни-

Ведущее предприятие - Сибирский научно-исследовательский проектно-технологический институт животноводства

Защита диссертации состоится " ор уп/^гоЛ 1994 г. на заседании специализированного совета Й'120.32.01 при Новосибирском государственном аграрном университете по адресу: 630039 г.Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим выслать в адрес спецсовета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАУ.

ОС

киРФ, чл-кор. Академии инженерных наук РФ, доктор технических наук, профессор Земсков В.И.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бахарев Г.Ф.

(СибНИПТИЖ)

Ученый секретарь специализированного совета, кандитат технических наук, доц

Р.И. Хусаинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время наибольшее распространение на фермах крупного рогатого скота Российской Федерации получили кормоцеха на базе комплектов оборудования КОРК-15, технологической схемой которых предусматривается измельчение-смешивание всех компонентов рациона. Однако во многих хозяйствах в этих кормоцехах осуществляется измельчение-смешивание предварительно измельченных кормов, что приводит к неоправданно высоким энергозатратам и увеличению капитальных вложений.

Устранение этого недостатка возможно за счет разработки кормоцеха с более широкими функциональными возможностями, созданию которого препятствуют недостаточная обоснованность режимов работы и конструктивное несовершенство его оборудования. В связи с этим решение вопросов, связанных с обоснованием режимов работы и совершенствованием оборудования кормоцехов, и разработка на этой основе технологической схемы кормоцеха, перенастраиваемого в зависимости от принятых в хозяйствах технологий заготовки и подготовки кормов, является актуальным.

Цель исследования - повысить эффективность функционирования кормоцеха за счет обоснования режимов работы и совершенствования его оборудования и разработки на этой основе технологической схемы кормоцеха, перенастраиваемого в зависимости от принятых в хозяйствах технологий заготовки и подготовки кормов.

Объект исследования - процесс получения кормовой смеси.

Предмет исследования - оборудование для дозирования-транспортирования и измельчения-смешивания кормов.

Научная новизна:

- обоснованы конструкция и параметры режущих органов измельчителя-смесителя кормов с бесподпорным резанием с регулируемым углом их отклонения от радиуса ротора;

- изучены закономерности изменения параметров потоков материалов на транспортерах кормоцехов;

- разработана конструктивно-технологическая схема кормоцеха, перенастраиваемого в зависимости от технологий заготовки" и подготовки кормов.

Практическая ценность. Усовершенствованный измельчитель-смеситель кормов с учетом выбора рациональных режимов работы оборудования кормоцехов позволяет значительно снизить энергопотребление. По результатам исследований разработаны исходные требования на перенастраиваемый в зависимости от технологии заготовки и подготовки кормов кормоцех на базе комплекта оборудования типа КОРК-15.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены:

- на научно-техническом совете управления сельского хозяйства администрации Новосибирской области в 1994 г.;

- на заседаниях ученого совета факультета механизации сельского хозяйства НГАУ, кафедр "Механизация животноводства" Новосибирского и Алтайского ГАУ;

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава НГАУ в 1985-1992 г., на международной научно-практической конференции НГАУ "Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы" в 1993 г.

Публикация. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ общим объемом 6,8 печатных листов, получено авторское свидетельство на изобретение.

Внедрение. Производственная проверка усовершенствованного измельчителя-смесителя кормов ИСК-ЗМ проводилась в учхозе "Тулинское" НГАУ, акционерных обществах "Маяк" и "Калачин-ское" Карасукского района Новосибирской области. Результаты исследований одобрены научно-техническим советом управления сельского хозяйства администрации Новосибирской области в 1994 г. Его решением рекомендован выпуск опытной партии режущих органов для измельчителя-смесителя ИСК-3 на опытном заводе СО РАСХН.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Она включает 12 таблиц, 31 рисунок, 16 приложений и содержит всего 163 страницы. Список литературы включает 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дана

ее краткая характеристика, сформулирована цель исследования.

В первой главе выполнен анализ существующих кормоцехов для ферм крупного рогатого скота и показано, что основным направлением их совершенствования является снижение энергопотребления и расширение функциональных возможностей.

По вопросам разработки новых видов машин для приготовления кормов, совершенствования существующих и повышения надежности оборудования кормоцехов успешно работают ученые многих научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, СКБ, МИС, вузов. Большой вклад в решение этих вопросов внесли Мельников C.B., Аргюшин А.А., Голиков В.А., Земсков В.И., Карташов Л.П., Коба В.Г., Кукта Г.М., Мкртумян B.C., Передня В.И., Сыровапса В.И., Аблаутов В.М.. Алеппсин В.Р., Башков А.Ф., Бахарев Г.Ф., Жабко В.А., Мохнаткин В.Г., Нюшков Н.В., Ожигов В.П., Резник Е.И., Сидашенко А.И., Стремнин В.А. Трусов Н.А., Шангин Г.Ф., Штельмах Л.И., Хлебников И.К., Яковлев Н.С. и другие ученые.

Однако в работах отечественных и зарубежных ученых не получили должного отражения вопросы, связанные с обоснованием режимов работы оборудования кормоцехов и параметров режущих аппаратов измельчителей-смесителей кормов с бесподпорным резанием. До сих пор не разработано кормоцеха, удовлетворяющего запросам хозяйств с различными технологиями заготовки и подготовки кормов.

Приведенный в диссертации обзор исследований по дозированию кормовых материалов и обоснованию режимов работы оборудования кормоцехов показал, что работ, связанных с исследованием закономерностей изменения параметров смешиваемых компонентов при их движении по технологической цепи, проведено крайне мало. Показано, что наиболее важным фактором, влияющим на равномерность потоков компонентов, подаваемых в смеситель, является скорость движения сборных транспортеров кормоцехов. В то же время теоретические исследования по этому вопросу носят противоречивый характер, а экспериментальных исследований не проводилось вообще.

Анализ исследований по режущим аппаратам измельчителей-смесителей кормов показал, что наиболее перспективны аппараты с бесподпорным резанием, одним из основных параметров которых является направление и величина отклонения режущего ор-

гана от радиуса ротора. Однако результаты исследований по этому вопросу противоречивы, а экспериментальные исследования проведены на фиксированных углах отклонения режущих органов, в связи с чем полученные данные не могут расцениваться как объективные.

Высокая энергоемкость существующих кормоцехов обусловлена в основном необходимостью двукратного измельчения кормов. Объясняется это отсутствием схемы кормоцеха, перенастраиваемого в зависимости от принятых в хозяйствах технологий заготовки и подготовки кормов.

В связи с изложенным в диссертационной работе решались следующие задачи исследования:

1. Разработать конструкцию режущего органа измельчителя-смесителя кормов с бесподпорным резанием и обосновать его параметры.

2. Обосновать скорость движения транспортирующего органа сборного конвейера кормоцеха.

3. Разработать технологическую схему кормоцеха с возможностью его перенастройки в зависимости от различий в технологиях заготовки кормов и подготовки их перед подачей в кормоцех.

4. Провести производственную проверку полученных результатов исследования и оценить их эффективность.

Во второй главе теоретически рассмотрены вопросы взаимодействия различных кормовых материалов с лентой конвейера и характер их перераспределения в процессе движения; проведено исследование развития режущих устройств измельчителей-смесителей кормов, обоснование конструкции и параметров рабочего органа измельчителя кормов с бесподпорным резанием.

При исследовании закономерностей перераспределения масс материалов на транспортирующем органе сборного конвейера в зависимости от его скорости сам конвейер и дозатор рассматривались как единое технологическое устройство. На частицу материала с массой т и начальной скоростью равной нулю в момент ее соприкосновения с лентой конвейера, движущегося со скоростью V (рис. 1), действует сила тяжести Р, сила инерции Ей и сила трения Ргр . Частица будет находиться в равновесии, если сила трения равна или больше силы инерции:

Ртр > Ей или т^ > та , (1)

где g - ускорение свободного падения, м/с2; Г - коэффициент внешнего трения; а - ускорение частицы до приобретения ею скорости

ленты, м/с2; га - масса частицы, кг.

Рис. 1 Схема взаимодействия частицы материала с лентой конвейера

Из выражения (1) следует, что для обеспечения равновесия частицы на ленте конвейера должно соблюдаться следующее неравенство:

(2)

Определим путь, проходимый частицей до приобретения ею скорости ленты (путь скольжения). Поскольку время скольжения

1 = У/а < (3)

то формула для определения пути скольжения

Б = 3^^1*72 (4)

может быть записана в следующем виде:

Б > \212§{ (5)

Таким же закономерностям будет подчиняться движение верхних слоев материала, не соприкасающихся непосредственно с лентой, а только друг с другом. Разница будет заключаться в том, что в этом случае в выражение (3) вместо коэффициента внешнего трения материала будет входить коэффициент его внутреннего трения. На рис. 2 приведены графики пути скольжения частиц различных материалов по прорезиненной ленте в зависимости от ее скорости. То есть при соприкосновении материала с лентой конвейера путь скольжения нижних и верхних слоев будет различным, что приведет к их перераспределению и соответственно изменению равномерности его распределения на ленте конвейера. При этом, раз-

Э.м 0,8 0,6 0,4 0,2

0,50 1,00 1,50 V, м/с

Рис. 2 Зависимость пути скольжения кормов от скорости движения ленты: 1 - соломы зерновых культур; 2 - неизмельченного овса; 3 - дробленной кукурузы; 4 - горохо-овсяной соломы; 5 - сена разнотравья; 6 -кукурузного силоса; 7 - рассыпного комбикорма - по самой ленте; Г; 2'; 3'; 4'; 5'; 6'; V - слоев материала относительно друг друга.

ность путей скольжения слоев материалов будет выражаться зависимостью:

ДБ = УЧщи - Ь) (6)

где Ъ - коэффициент скольжения по ленте;

(г - коэффициент внутреннего трения. Еще большее влияние скорость движения транспортеров будет оказывать на потоки поступающих на них материалов вследствие различий в коэффициентах их внешнего и внутреннего трения. В этом случае перераспределение слоев материалов будет более значительным. При этом, чем стабильнее соотношение поступающих на ленту конвейера материалов, тем проще их последующее смешивание (рис. 3).

Изучение закономерностей развития режущих органов измельчителей-смесителей кормов с бесподпорным резанием проведено на основе информационного фонда отечественных и зарубежных изобретений. Установлено, что основным фактором развития устройств этого типа является возможность использования для разрушения кормов их центробежной энергии при ударном взаимодействии с режущими органами.

а

(

б

Рис. 3 Распределите материалов на транспортере: а - идеальные потоки; б - реальные потоки

В связи с этим происходил постепенный переход (рис. 4) от прерывистой кромки режущих элементов к кромке с поперечными выступами. Последующее совершенствование шло за счет придания поперечным выступам функции резания. Далее следует переход к регулируемым пластинам режущих элементов.

После исчерпания ресурсов за счет изменения формы режущей кромки, развитие переходит на следующий уровень: регулируется угол отклонения, а форма режущей кромки остается неизменной -плоской (а.с. 1477317). В устройствах этого типа для изменения угла отклонения режущих органов от радиуса ротора используется принцип смещения центра их масс.

На основе изучения закономерностей развития режущих элементов измельчителей кормов с бесподпорным резанием синтезирован рабочий орган с регулировкой его отклонения путем перемещения ножа в поперечном направлении относительно держателя. Этот вариант является наиболее совершенным и относительно законченным, защищен авторским свидетельством (№ 1517840). В диссертационной работе на его основе выполнены теоретические и экспериментальные исследования.

С целью обоснования угла отклонения режущего органа от радиуса ротора, охарактеризуем процесс измельчения им кормов при допущении, что корм является абсолютно неупругим материалом, а скорость его до соударения равна нулю. Корм, поступающий в камеру измельчителя (рис. 5а), ударно взаимодействует с его режущими органами. Ударные импульсы возникают вследствие наложе-

1.С. 528113 Рабочая кромка выполнена прерывистой

С

а-с. 934995 Режущие элементы выполнены с поперечными выступами

а.с. 1034652 Поперечные выступы спабжены клинообразными ножами

а. с. 1091881 Режущие элементы снабжены регулируемыми пластинами

а. с. 1477317 Регулируется угол резания с помощью шлидевого соединения

а.с. 1517840 Регулируется угол резания с помощью элемента в пазу

~7

о

О

Рис. 4 Схема развития рабочих органов измельчителей-смесителей кормов

ния связей, обусловленных прочностью корма и его инерционностью.

При этом процесс измельчения, несмотря на скоротечность его протекания, распадается на две фазы. Первая фаза - это процесс ударного взаимодействия частицы корма с режущим органом. Причем, если разрушение частицы происходит в первой фазе, то она является и заключительной. Если же разрушение частицы в первой фазе не происходит, то она, приобретая скорость рабочего органа, то есть переносную скорость, начинает в то же время скользить по его режущей кромке участвуя в относительном движении.

Рис. 5 Схема взаимодействия частицы корма: а - с прямым режущим органом; б - с отклоненным режущим органом

На частицу корма в первой фазе действует ударный импульс 81, а на режущий орган - соответственно Бг. Во второй фазе на частицу корма действует сила трения, центробежная и кориоли-сова силы. Применяя к движению режущего органа теорему об изменении главного момента количества движения системы материальных точек в приложении к мгновенным силам, а к корму -теорему об изменении количества движения при ударе и учитывая, что Эг = вг, а начальная скорость равна нулю, запишем

а

б

1(®1 - юо) = - БЬ ; шУк = Э ,

(7)

(8)

где I - момент инерции режущего органа относительно оси вращения;

ой, со о - угловые скорости режущего органа до и после удара;

Ь - расстояние от оси вращения режущего органа до точки соударения;

Ук - переносная скорость корма; ш - масса частицы. Поскольку Ук = ©гЬ , то Б = то гЬ. (9)

Подставляя выражение (9) в уравнение (7) и решая его относительно ©1, получим

©1 = 1©о/(1+тЬ2), (10)

тогда Б = 1тЬ<во/(1 + тЬ2). (11)

Кориолисова сила инерции Ек - 2олгаУо (где Уо - относительная скорость частицы) приложена в точке приложения ударной силы Гуд = Б/^ (где Д1 - время удара) и имеет то же направление. Тогда ЕТр = (Б/д* +2шо1У0)Г, (12)

где Г - динамический коэффициент трения корма о режущий орган. Центробежная сила Ец = шЬеп2. (13)

Полагая, что действие всех этих сил ввиду скоротечности процесса происходит практически одновременно, видим, что кориолисова сила Ек создает дополнительный ударный импульс, суммирующийся с импульсом Бг , а вдоль режущего органа действует центробежная сила Бц и противоположно ей - сила трения Етр-

Если бы динамический коэффициент трения частицы корма о режущий орган был бесконечно велик, то произошло бы исчезновение относительной компоненты скорости частицы и центробежная энергия корма превратилась бы в центробежный ударный импульс, направленный на разрушение частицы. Однако в реальном процессе измельчения динамический коэффициент трения частицы о режущий орган имеет какую-то конечную величину и сила трения недостаточна для ликвидации (или резкого уменьшения) относительной компоненты скорости частицы. Частица начинает скользить по лезвию и дальнейшее ее разрушение происходит за счет защемления между стенкой камеры и концами режущих органов, что существенно повышает энергоемкость процесса измельчения. Вектор абсолютной скорости движения корма в этом случае направлен под углом к продольной оси режущего органа в сторону его переферии.

Одним из путей исключения скольжения корма вдоль режущей кромки является отклонение режущего органа по ходу вращения на некоторый угол а (см. рис. 56). В этом случае в первой фазе возникнут такие же по величине ударные импульсы 81 и Бг, как и при не-отклоненном режущем элементе. Если в первой фазе частица не будет разрушена, она подвергнется действию центробежной силы, но вследстие наклона рабочей кромки режущего органа движение частицы по ней происходить не будет. Следовательно, нулю будет равняться и кориолисова сила. За счет центробежной энергии частицы произойдет ее косой удар о рабочую кромку режущего элемента. Возникший при этом центробежный ударный импульс Бц будет направлен по нормали к режущему органу, то есть будет суммироваться с прямым ударным импульсом, обусловленным прочностью корма и его инерционностью. Вследствие этого должны улучшаться качественные и энергетические показатели процесса измельчения.

В третьей главе изложены программа и методика экспериментальных исследований, при проведении которых необходимо было решить следующие задачи:

1. Определение статических характеристик потоков материалов при дозировании-транспортировании в зависимости от скоростного режима.

2. Исследование влияния скоростного режима и длины участков ленты на равномерность распределения материала.

3. Исследование влияния угла отклонения режущих органов измельчителей-смесителей на их энергетические и качественные показатели.

Экспериментальные исследования по установлению взаимосвязей динамических процессов дозирующе-транспортирующих операций проводились в лабораторных условиях, а исследования по обоснованию параметров режущих органов измельчителей кормов с бесподпорным резанием - в производственных. Для исследований по режимным параметрам дозирования-транспортирования был разработан специальный стенд, включающий ленточный транспортер и два дозатора (рис. б). Скорость движения ленты транспортера изменялась с помощью сменных шкивов и принималась равной 0,25; 0,50; 0,75 и 1,00 м/с. В качестве дозируемых материалов использовались измельченная кукуруза, рассыпной комбикорм, неиз-

Рис. 6 Схема лабораторной установки: 1 - лента конвейера; 2 - привод; 3 - натяжное устройство; 4 - дозатор ДТК; 5 - дозатор МТД-ЗА

мельченный овес. Указанные материалы были выбраны, исходя из существенного различия их физико-механических свойств.

Влажность материалов, модуль помола, эквивалентный диаметр частиц определяли по стандартным методикам, массу материалов при проведении опытов - на весах ВЛТК-500. Разделение материалов при совместной подаче их на ленту транспортера осуществляли с помощью сит. При проведении исследований изменения параметров потоков материалов при дозировании-транспортировании на ленту транспортера подавали одновременно по два материала - овес с дробленой кукурузой и дробленую кукурузу с рассыпным комбикормом при скоростях движения ленты У, равных 0,25; 0,50; 0,75 и 1,00 м/с. Сочетание материалов выбирали исходя из близости их коэффициентов трения (внешнего и внутреннего) в первом случае и различия - во втором. Отбор проб производили с длины ленты Ь, равной 0,25; 0,50; 0,75 и 1,00 м. Массу пробы определяли в целом и отдельно по каждому компоненту.

Для оценки влияния факторов V и Ь на коэффициент вариации С (функция отклика) использовался метод многофакторного планирования экспериментов. Функция отклика, представляющая собой коэффициент вариации С, выбрана из предварительных экспериментов, как определяющаяся прежде всего неравномерностью распределения материалов. С учетом нелинейной взаимосвязи целесообразно применять апроксимацию отклика полиномом второй и третьей степени.

Экспериментальные исследования измельчителей-смесителей кормов с бесподпорным резанием проводились в производствен-

ных условиях на установке, включающей скребковый подающий транспортер, измельчитель-смеситель кормов ИСК-ЗА со снятыми противорезами и выгрузной траспортер. На ИСК-ЗА было усга-новленно восемь экспериментальных режущих органов, по два в каждом ряду. У режущих органов можно было изменять угол их отклонения как по ходу вращения ротора, так и наоборот за счет изменения положения их центра масс от 0 до 9° с определенным шагом (0; 3; 4; 5; 8; 9°).

Эксперименты проводились на ячменной соломе со средней длиной стеблей 242 мм и влажностью 9%. Скорость подающего транспортера равнялась 0,75 м/с. На каждом значении угла отклонения режущих органов контролировались фракционный состав измельченной соломы и расходуемая мощность, в том числе мощность холостого хода и мощность на измельчение. Для определения фракционного состава измельченной соломы на каждом угле отклонения режущих органов отбирались пробы массой 0,2 кг непосредственно с выгрузного транспортера.

Обработка опытных данных экспериментальных исследований осуществлялась на ЭВМ ЕС-!022 и IBM PC/AT.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований. В результате исследований установлено, что распределение масс материалов на ленте конвейера при любой скорости ее движения и при любой длине участка ленты для отбора проб подчиняется, в основном, логарифмически нормальному распределению, а часть - экспоненциальному.

На изменение коэффициента вариации распределения масс материалов на ленте конвейера как при раздельном, так и при их совместном на нее поступлении, влияют коэффициенты внешнего и внутреннего трения. Установлено (рис. 7а), что у материалов с высокими значениями коэффициентов внешнего трения (рассыпной комбикорм, f=0,98) при раздельном поступлении на ленгу конвейера увеличение коэффициента вариации наблюдается со скорости более 0,5 м/с. При меньших значениях скорости коэффициент вариации остается неизменным. У материалов же с малыми значениями коэффициента трения (дробленая кукуруза, f=0,40) (рис. 76) происходит линейное изменение коэффициента вариации распределения масс материалов на ленте конвейера при отборе проб с участков ленты, равных 0,25 м. При отборе проб с

участков, равных 0,5 и 1 м, при росте скорости до 0,5 м/с коэффициент вариации практически остается неизменным, при увеличении скорости до 1 м/с наблюдается существенное его увеличение. При этом для обоих видов материалов коэффициент вариации выше при отборе проб с участков ленты меньшей длины.

Характер закономерностей распределения материалов существенно меняется при совместном их поступлении на ленту. В частности, характер распределения комбикорма на ленте при совместном поступлении с дробленой кукурузой практически не зависит от скорости ее движения (см. рис. 7а). Характер же распределения дробленой кукурузы при совместном ее поступлении на ленту с комбикормом практически такой же как при раздельном поступлении но в то же время более сложный (см.рис. 76).

Рис. 7 Изменение коэффициента вариации потока материалов в зависимости от скорости движения:

1 и Г - отбор проб на участке ленты конвейера 0,25 м;

2 и 2* - на участке 0,5 м;

3 и У - на участке 1,0 м;

а - комбикорм при его отдельной подаче на ленту /------/

и совместно с кукурузой /-/

б - кукуруза при ее отдельной подаче на ленту /------/

и совместно с комбикормом /-/

Коэффициенты вариации соотношения материалов в зависи-

мости от скорости ленты при отборе проб с участков ленты 0,5 и 1,0 м становятся практически одинаковыми для материалов с коэффициентами трения существенно отличающимися друг от друга (рис. 86). В то же время они существенно отличаются от коэффициентов вариации распределения соотношения материалов при отборе проб с участков ленты, равных 0,25 м.

а б

Рис. 8 Изменение коэффициента вариации распределения соотношения материалов:

1 - отбор проб на участке ленты конвейера 0,25 м;

2 - на участке 0,5 м; 3- на участке 1,0 м;

а-кукуруза и комбикорм; б - кукуруза и овес

Из результатов исследований следует, что распределение соотношения материалов имеет тенденцию к стабилизации при скоростях транспортера выше 0,75 м/с. Невысокие значения коэффициентов вариации распределения соотношения материалов при отборе проб с участков ленты, равных 0,5 и 1,0 м позволяют сделать вывод о возможности непосредственной раздачи этих смесей видам животных со значительным фронтом кормления.

Экспериментально установлены зависимости степени измельчения кормов и энергоемкости процесса измельчения от угла отклонения режущих органов от радиуса ротора (рис. 9).

Приведенные данные свидетельствуют о подтверждении теоретических предпосылок об улучшении качественных и энергети-

Рис. 9 Зависимость степени измельчения X, удельного расхода энергии ЛУ и удельной энергоемкости Эц от угла отклонения режущих органов (углы со знаком "+" - при отклонении режущих органов по ходу вращения ротора, со знаком "-" - против хода вращения)

ческих показателей измельчения кормов при отклонении режущих органов по ходу вращения ротора. В частности, для ячменной соломы с влажностью 9% улучшение этих показателей происходит при углах отклонения режущих органов по ходу вращения ротора свыше 2°. Количество частиц длиной до 50 мм и расщепленных вдоль волокон составляет при этом положении режущих органов 70 - 75 % .

Уменьшение степени измельчения соломы примерно в 1,3 раза при нулевом отклонении режущих органов и при их отклонении до 2°, как по ходу вращения ротора, так и в обратную сторону объяс-яется, вероятнее всего, неудовлетворительными условиями защемления и измельчения материала, отбрасываемого к стенкам ротора. При этом количество частиц длиной до 50 мм и расщепленных вдоль волокон составляет всего 55 % . При таком положении режущих органов работают измельчители кормов ИСК-ЗА.

При отклонении режущих элементов против хода вращения ротора на 3-5° измельчение материала осуществляется рубкой краем режущей кромкой. Функции противореза при этом положении режущих элементов выполняют рифли дек. Кроме того, в этом случае улучшаются условия защемления материала между взаимодействующими поверхностями. За счет этих факторов улучшается измельчение материала, но в то же время возрастает

примерно в три раза энергоемкость процесса. При таком положении режущих органов работают дробилки зерновых материалов с шарнирно-подвешенными молотками.

При увеличении угла отклонения в сторону, противоположную вращению ротора свыше 5° при сохранении величины степени измельчения материала, происходит снижение энергоемкости процесса. Объясняется это, скорее всего, увеличением длины режущей кромки, участвующей в измельчении. Вследствие того, что измельчение материала при нулевом отклонении режущих элементов и при их отклонении в сторону, противоположную вращению ротора, осуществляется их концами, то будет происходить их интенсивное изнашивание, что вызовет, в свою очередь, снижение долговечности ножей.

В пятой главе приведена комплексная оценка результатов проведенных исследований, что позволило с несколько иных позиций подойти к выбору рациональной технологической схемы кормоцеха. Разработанные к настоящему времени технологические схемы кормоцехов, по существу, не учитывают ни особенностей заготовки кормов и подготовки их в хозяйствах, ни технологии раздачи смесей и систем содержания животных. Во многих случаях это приводит к неоправдано высоким капитальным и эксплуатационным издержкам (более всего из-за необходимости двойного измельчения кормов), дискредитирует саму идею приготовления кормосмесей.

Полученные в диссертационной работе результаты исследований по выбору скорости движения сборного транспортера, а также по обоснованию режущих элементов измельчителя-смесителя ИСК-3 позволили разработать технологическую схему кормоцеха, перенастраиваемого в зависимости от технологий заготовки и подготовки кормов, пришлых в хозяйствах. Такой кормоцех может работать как при подаче неизмельченных кормов, так и измельченных, соответственно с измельчителем-смесителем и без смешивающего устройства вообще. Применение модернизированного измельчителя-смесителя ИСК-ЗМ в составе комплекта оборудования КОРК-15 позволяет примерно на 15 % снизить энергоемкость кормоцеха в целом.

Приведенные затраты в перенастраиваемом кормоцехе по сравнению с КОРК-15 снижается на 0,21 р/т (в ценах 1984 г.), а в

кормоцехе без смесительного устройства - на 0,24 р/т. Годовой экономический эффект при применении смесей в упомянутых ценах составляет соответственно 1398 и 1884 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ существующих кормоцехов для ферм крупного рогатого скота показал, что основным направлением их совершенствования является снижение энергоемкости и расширение функциональных возможностей.

2. Теоретическими исследованиями установлено, что равномерность распределения компонентов рациона на ленте сборного транспортера, а, следовательно, и эффективность их последующего смешивания, зависит от ее скорости и физико-механических свойств материалов, главным образом коэффициентов внешнего и внутреннего трения.

3. Теоретически обоснована возможность снижения энергоемкости измельчения кормов режущими органами измельчителей-смесителей с бесподпорным резанием за счет отклонения их по ходу вращения ротора. Предложена конструкция режущего органа с бесподпорным резанием с регулировкой в достаточно широком диапазоне угла его отклонения путем изменения положения центра масс.

4. Экспериментально установлено, что коэффициент вариации соотношения материалов на сборных транспортерах кормоцехов имеет тенденцию к стабилизации при скоростях выше 0,75 м/с для материалов с существенно различающимися коэффициентами трения и выше 0,5 м/с - для материалов с коэффициентами трения близкими друг к другу. Наиболее существенно при этом снижаются коэффициенты вариации соотношения материалов при отборе проб с участков ленты, равных 0,5 и 1,0 м, что свидетельствует о возможности непосредственной раздачи этих смесей видам животных со значительным фронтом кормления, например, крупному рогатому скоту.

5. Экспериментальными исследованиями установлено, что при отклонении режущих органов измельчителей-смесителей кормов с бесподпорным резанием на угол свыше 2° по ходу вращения ротора обеспечивается, по сравнению с существующими измельчи-телями-смеситеяями (с нулевым углом отклонения режущих орга-

нов и с отклонением против хода вращения ротора), примерно втрое снижение энергоемкости процесса измельчения и в 1,3 раза -повышение степени измельчения материалов.

6. Предложенная технологическая схема перенастраиваемого кормоцеха позволяет обеспечить его работу, в зависимости от технологий заготовки и подготовки кормов, как без дополнительного перемешивания компонентов рациона в специальном смесительном устройстве, так и с их измельчением-смешиванием.

7. Применение модернизированного измельчителя-смесителя ИСК-ЗМ в составе комплекта оборудования КОРК-15 позволяет примерно на 15% снизить энергоемкость кормоцеха в целом. Приведенные затраты в перенастраиваемом кормоцехе по сравнению с КОРК-15 снижаются на 0,21 р/т (в ценах 1984 г.), а в кормоцехе без смесительного устройства - на 0,24 р/т. Годовой экономический эффект при приготовлении смесей в упомянутых ценах составляет соответственно 1398 и 1884 р.

8. Дальнейшую работу следует сосредоточить на исследованиях по изучению поведения компонентов рациона (особенно изменения их соотношения) по всей технологической цепи приготовления и раздачи смеси. Необходимо также продолжение исследований по обоснованию углов отклонения разработанного режущего органа измельчителя-смесителя с бесподпорным резанием на различных кормах.

Основные материалы диссертации опубликованы

в следующих работах:

1. Лахонин H.A., Конрад В.Д., Алифиренко В.Д. Технология и оборудование цехов ферментно-дрожжевой обработки грубых кормов // Механизация животноводческих ферм и комплексов: Сб. научн.тр. / НСХИ. - Новосибирск, 1986. - С.13-16.

2. Мефодьев М.Н., Ожигов В.П., Лахонин H.A. Классификация кормоприготовительных предприятий для ферм крупного рогатого скота // Научно-технический бюллетень / СО ВАСХНИЛ, вып. 11 - Новосибирск, 1985. С.42-49.

3. Механизация животноводческих ферм и комплексов: Метод. ' указания / НСХИ; Сост. H.A.Лахонин, Л.Н. Бедина. - Новосибирск, 1986. - 80 с.

4. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Анализ технологий приготовления кормов с использованием незерновой части урожая и их технико-экономическая оценка // Использование вторичных ресурсов в АПК: Сб.науч.тр. / НСХИ. - Новосибирск, 1988. - С.70-75.

5. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Обоснование скорости движения сборных транспортеров кормоцехов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 1989. - № 2. - С.78-84.

6. A.c. 1517840 СССР. МКИ3 А01 F 29/00. Рабочий орган к измельчителю кормов / В.П.Ожигов, Н.А.Лахонин, В.С.Мкртумян. - № 4266552/30-15; Заявл. 22.06.87. Опубл., 1989. Бюл. № 40.

7. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Определение влияния режущих элементов измельчителей-смесителей на их энергетические и качественные показатели // Энергосберегающие технологии производства кормов в Западной Сибири: Сб.науч.тр. / Новосиб.гос.аг-рар.ун-т. - Новосибирск, 1992. - С.27-32.

8. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Исследование закономерностей изменения параметров потоков материалов на транспортерах кормоцехов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. -1992. - № 4. - С.82-86.

9. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Обоснование скорости движения транспортеров кормоцехов // Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы / Тезисы докладов научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава НГАУ, - Новосибирск. - 1993. - С.207.

10. Ожигов В.П., Лахонин H.A. Обоснование конструкции и параметров режущих органов измельчителей кормов с инерционным подпором // Техника в сельском хозяйстве (в печати).