автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологическое обоснование и разработка параметров очистителя стойл коровников от навоза

Саратовский- ордена "Зяак Почета" институт механизации сельского хозяйства тет Ы.Й.Калинина

На правах рукописи ЩЕРБАКОВ СоргеП Иванович

УДК 631.223.2.018

тттоптсш обоснование п ра^аботм параметров

0чотгеш1 скш коровников от навоза

Специальность 05.20.01 - Мехагазацяя сельскохозяйственного прсязводства

А вт ОРБ«ВРАТ дяссертацгш на соискание ученой степени наадздата тохиячоскях паук

Саратов - 1992

-г -

Работе выполнена на кафедре "Механизация кивотноводчвскях ферм" Саратовского ордена "Знак Почета" института ывкашеацяи сельского хозяйства им.М.И.Калинина

Научные руководители: заслуженный деятель наукн к техники

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор В.Г.МОБА;

кандидат технических наук, доцент А.К.СВИРВДШКО .

ч

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А.И.ЗЛВРМНОВ; .. кандидат технических наук, доцент

. в.и.волаов.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский

и проектно-технологинеский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ВИйТкН) г.Тамбов

Защита диссертации состоится. и дня 1992 года

в 12 часов на заседании специализированного совета К 120.04.01 в Саратовском ордена "Знак Почета" институте механизации сельско хозяйства им.М.И.Калинина по адресу: 410740, Р.Саратов, ул.Советская, 60.

С диссертацией можно.ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ^¡^¡^ 1992 г. .

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

С.А.ИВШЙЮ

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБОШ

Актуальность темы. Увеличение производства продуктов животноводства прежде всего требует повышения продуктивности скота, что может быть осуществлено за счет улучшения его породных качеств, кортления и содержания. Условия содержания животных, в частности, микроклимат помещения, п значительной мере оказывают влияние на их продуктивность. На микроклимат животноводческого помещения существенно влияет скопление навоза, которое создает попиленную загазованность, в воздухе накапливаются сероводород, аммиак и другие вредные вещества. Все это отрицательно сказывается на продуктивности скота. Например, нарушение микроклимата коровника снижает привесы, удои в ряде случаев на 20% и более, ухудшает общее состояние животных.

Кроме того, несвоевременная и некачественная уборка навоза создает благоприятные условия для яизнедеятельности и развитая микробов и болезнетворны* бактерий. Рявотные, лояась на пол занавоженного стойла, не только загрязняют туловище и ноги, ко и вымя с соска;«?, что в дальнейшем мочет привести к заболеванию самих животных, приплода и даже людей, употребляющих в пищу загрязненное молоко."

Таким образом, своевременное удаление навоза из животновоц-ческих помещений является важным залогом нормального физиологического состояния кивотных, его продуктивности и качества производимой продукции,.

Процесс удаления навоза из коровников является весьма трудоемким. Он занимает от 40 до 50% всех затрат труда по уходу за животными.

Если удаление навоза из помещений в настоящее время механи-

зировано, то очистка стойл животных практически везде осуществляется вручную. Так, скотник при уборке помещения на 200 голов перебрасывает (сметает, сгребает) в навозный канал до 5 тонн навоза в смену, затрачивая на это 2,5...3 часа, а.при подпольном навозохранилище трудозатраты возрастают в 2...3 раза. '

Чесовершенность технологической операции по очистке стойл оказывает отрицательное влияние не только на производство продукции, а также на ее себестоимость.

В связи с этим, для получения наивысшей продуктивности \

крупного рогатого скота, снижения и ликвидации ручного труда необходимы устройства для своевременной, качественной, с малыми энергозатратами очистки стойл от навоза.

Среди существующих технических средств, изготовленных в настоящее время в единичных экземплярах сотрудниками отдельных научно-исследовательских и проектно-технологичоских институтов, широкого распространения не получил ни один очиститель.

Устройства скребкового типа в виде дополнительных скребков различной конфигурации и исполнения, устанавливаемые на тяговые органы навозоуборочных транспортеров типа ТСН, не отвечают современным зоотехническим требованиям, ненадежны и недолговечны в работе, не могут быть использованы при подпольном навозохранении.

Средства с гиправлическими. насадками более надежны в работе, очищают стойла с достаточным качеством, более производительны. Однако резко увеличивают влажность в помещении, расход воды, накапливается много стоков, переработка которых затруднена.

Комбинированные (механические и гидравлические) устройства, обладая всеми преимуществами перед перечисленными выше очистителями, лишены мобильности, универсальности, сложны и дороги, а увеличение средних и мелких арендных к фермерских хозяйств под-

тверждает неперспентивность тагах устройств.

Всо это свидетельствует о том, что задача создания и внедрения очистителей стойл коровников простых, нацеяных а обслужва-1ши и работе, малознергсемкия и обеспечивающих достаточную степень спссты? поверхности, прсизводителышх» мобилышх и универсальных явлпется весьма актуальной, имеет вакное народнохозяйственное значение и требует вполне определенного рзтетп.

Цель работы - технологическое обоснованно и разработка параметров очистителя стойл коровников от навоза, обеспечивающего высокое качество выполнения рабочего прс ;есса с наименьшими Затратами труда, энзргтпт, с требуемой производительностью.

Объект исследований - технологический процесс очистки поверхности стойла крупного рогатого скота от бесподстилочного на-поза щеточным цилиндрическим барабаном.

Общая методика исследований предуматривала разработку теоретических положе!П1й и получении на их основе расчетных формул для определения параметров щеточного барабана, а также проведения экспериментальных исследований с целью проверю* достоверности основных пололений теории и обоснования оптимальных параметров устройства. Предусматривались также производственные испытания очистителя и экономическая оценка его использования.

Теоретические исследования проводились с использованием известных положений теории работы щеточных устройств, а также законов и методов классической механики и математики. Эксперимен-•Гальные исследования выполнялись на основе разработанных частных методик и соответствующих ГОСТов. Производственные испытания и экономическая оценка работы устройства, проводились также с учетом ГОСТов и ОСТов на машины и технологическое оборудование для

- б -

кивотновоцства, и тоа числе и на очистители навоза. Результат экспериментальных исследований обрабатывались мзтодазд; ьариациои-ной статистики с использованием олектронно-витаслитольной ыагикы.

Научная новизна результатов исследований заключается в математическом опистпш рабочего процесса щего^зюго очистителя стойл коровников от навоза, получений аналитических выражений для расчета основных параметров устройства, а такие мйтекатнчес-кой модели процесса и экспериментальных савксимостеЯ оценочного показателя от параметров устройства, поовоягазис вдодт? ' '

N

оптимальные значения.

Практическая ценность я реализация результатов исследований.

На основе «езуяьтатов исследований п.нового технического решения СПР Госкомизобретшшй по Заявке I? 4833274) создан экспериментальный образец очистителя стойл коровников от иосподсп?лочного невоза с улучшенным технологически процессов га счет использования в его конструкции .щеточного барабана, обоснованы ого оптимальные параметры. Получен необходимый исходный натер;ал и аналитические выражения для расчета и проектирования щеточных очистителей стойл от навоза. ...

Опытные образцы щеточного очистителя стойл испытали и. .внедрены на животноводческой комплексо совхоза "Констаитеновский" Пензенского района Пензенской.области и на ферме совхоза им.Куйбышева Энгельсского района Саратовской области..

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсувдены и одобрены на научно-технических конференциях Саратовского ордена "Знак. Почета", института механизации сельского хозяйства имени М.И.Калинина (1990-1992 г.г.); Пензенского СХИ (1991-1992 г.г.); Всероссийского научно-исследовательского и

прэзатяз-'гзяЕОлогяпссаого иистяту^а мозаккэавдн и электрк[шса-ЦГ.Т7 есяъсяого хоэл-Яс-гса (ЙШПТИМЗСХ) г.Зарнограда (1991 г.).

Публзкалкк. По маузр-:слау диссертации опубликовано 6 работ о.?~т:.! объемом 2 я. л о

Структура и обтом диссертации. Общий объем работы 160 . п ю.ч.вдело -106 страниц иаазшощеного текста,, 29. страниц рисунков, ■•> стракгц то.б;;лц0 И страниц списка литсргтуры ;г 1? етрзюц приложений. На 118 наицеиовшпгВ списка использованной литератур! 4 - на иностранном яеыко.

ШДЕРШШЕ РАБОТЫ

Во взоцеггпи обосновала актуальность рзботн и изложены ос-иовныэ научшэ пояогсапя, пото^ыэ вьзгоеятся ла. аэщнту.

. В .перзс-.; раздела "Сог-тсл&тв• иехашгздт и псслецовагай о^тстя* сгсЗя ко$оюп8Э9..от казоаа" дастся характеристика атойл крупного рогатого скота и анализ пх загрязненности экскрементами тазотньк. ...

Приводится класснфайоцпясуществующих устройств и механизмов для ог;нсткг стойл, ггх оценка и краткий аяахяз. Стмсгаэт-.. ся, что промипшпгость нз выпускает для этой цвлл средств мехатг-

^ЛЦГПТ.

Дается анализ состояния механизации убор:!:: поверхностей с тверды;! покрытием в отраслях, ке. связанных с гнвотноводством, и покапывается, что. нокболыгле преимущества при очистке и подметании, поверхностей ¿шеэ? щеточные устройства, как обладающие наялуч-птгми возможностям?. .эшолнйкя- технологического процесса, надежностью, простотой и универсальностью.

Отмечается перспективность и возможность использования этих

- о -

устройств и на очистке от навоза стойл коровников» Эта зесъма трудоемкая работа ш животноводстве выполняется» как правило, вручную. Исследований процесса очистки поверхностей от бесподстилочного навоза щеточными устройствами ке обнаружено.

Исходя из вышеизложенного, в заключения раздела определена цель исследований к поставлены следуощяв задачи:

- выявить на основе анализа литературных материалов по очистке стойл коровников от навоза и очистки других поверхностей перспективное техническое средство, определить направление его разработки и на основания этого я предлоненного решения обосновать для исследований конструктивно-технологическуо схему очистителя; ... . ...

- провести теоретический анализ рабочего, лроцесса принятого для исследований очистителя и получить аналитические выражения для расчета его конструктивио-решшыз? и технологических параметров, производительности, потребной мощности;

- на основе принятой конструктивно-технологической схемы очистителя и результатов теоретических исследований создать экспериментальный образец машны и ла его Сазе провести проверну опытным путем основных теоретических положений и обосновать оптимальные параметры устройства;' .

- разработать рекомендации по использованию очистителя в помещениях крупного рогатого скота и на выгульных площадках, систематизировать методику его инженерного расчета;

- апробировать работу очистителя в хозяйственных условиях, дать экономическую..оценку, егоИспользования, осуществить реализацию результатов исследований, в производство. '•. ''

Во втором разделе "Теоретические исследования рабочего

процесса щеточного очистителя стоЯл и обоснованно его параметров" обосновывается конструкция щеточного барабанного очястателя,дается описание ого конструктпвно-технолотческой схемы, теоретичес-етгй анализ рабочего процесса и аналитические выражения для расчета устройства.

Исследуемый цеточниЛ очиститель (рпс.1) содержит силовой агрегат I с рпчаггия? управления, цетощпхП барабан 2 с опорными колесами, перздаточгшй механизм 3.

Устройство работает следуткцим образом. При движении силового агрегата I вперед, вдоль ряда стойл, деточзшЯ барабан 2, приводимой во лращзгаго сггловш агрегатом I, через передаточный механизм 3, счищает нааоз со стойла 4 в навозный канал 5. Щеточный барабан 2 а транспортном положении закрепляется вертикально вверх на силозсм'агрегате I, который может перемещаться вперед и назад.

Для определения конструктивио-технологичесигх параметров щеточного барабана использовали известнув теорию движения частицы по лопаста (рис.2). Рассматривая-действие всех сил на частицу навоза, находящуюся на ворсине, составим дифференциальное уравнение движения частицы по ворсине. Преобразовывая :т решая его, получаем формулу для определения .диметра щеточного барабана:

где С, и С2 - постоянные коэффициенты, определяемые при Ъ » 0, в начальный момент;

1 - время поворота ворсины до полного сбрасывания частицы навоза, с;

О - ускорение свободного падения, м/с;

Рис.2 Л. ¡£снструктивно-техколог»?чоо:иш схеий

.-.¿тройства для очистки стойл от навоза: I - силовой агрегат; 2 - щетка; 3 - перодаточл;/»! 4 - стойло; б - канал.

Рис.2.2, Схема сил, действующих на частицу навоза в момент схода ее с ворсини.

£ - угол максимального изгиба ворсины, град; и>6 - угловая Скорость цетки, рэ,д/с;. - радиус сердашшка, ы. Продифференцировав уравнение пути движения частицы по ворсине, получим выражение скорости движения частицы вдоль ворсины:

(2)

(3)

С учетом того, что ось вращения барабана установлена под

углом и к направлению движения, то абсолютная скорость будет

' о -

определяться (рас.З). где

«Ссг = ОТст«.-003^,1 .

С учетом ? р =

системы уравнений (4), получим:

(4)

после преобразований

(5)

17„я UrH.-si.njv;

Тогда, скорость частицы навоза в момент отрыва от ворсины будет определяться выражением

Вектор скорости определяется двумя углами:

со

С05Г'~- й7

(б)

(7)

Рис.2.3. Определение скорости движения счищаемого материала.

Рис.2.4. Определение размеров направляющего щитка I - стойло; 2 - щеточный барабан; .3 - навозный канал; 4 -.щиток..

Траекторию движения частиц навоза определим,рассматривая полет частицы навоза, на которую действует только сила тяжести (рис.3).

Силами сопротивления воздуха, трения между частицами навоза, влиянием упругих сил пренебрегаем в связи с тем, что движение тела на участке от щатни до навозного канала или до защитного кожуха. является быстропротекающим процессом и время воздействия отих сил составляет от 0,04 до 0,001 с.

Запишем дифференциальные уравнения движения в проекциях ОХ« ОН » ОН . После математических преобразований системы дифференциальных уравнений получим систему уравнений:

й^Щйр " (9)

Так как величины скорости ^ и угла ^ приняты постоянными, а угол й> может быть различным, то полученные урав-

•

нения (9) приводят к образованию двух параболических поверхностей, линия пересечения которых и будет являться траекторией движения частиц навоза.

Чтобы счищаемый со стойла ворсинами щеточного барабана навоз не разбрасывался по помещению коровника, необходимо определить размеры и место установки защитного кожуха (направляющего щитка) (рис.4).

Для этого определим дальность и высоту полета частиц смета, подставляя в уравнение полета частицы начальные условия. После преобразований получим:

-с/

Ь = , (Ю)

Т

. О ' 9- (II)

Необходимо определить, какой величины участок очищается лопастью за один оборот, то-есть установить зону очистки стойла одной лопастью.

При 0 лопасть 0До за время ¿о , поворачиваясь на

угол 2% ♦ очищает участок длиной Бл (рис.5). Угол поворота лопаити

2% =и?Ц

где (л) - угловая скорость щетки, рац/с;

^ - время контакта лопасти с поверхностью стойла, с. За время ¿6 . щетка, двигаясь со скоростью » прой-

дет путь Бр = . Следовательно, полная зона очистки .6£ ,

очищаемая лопастью й>0 , определится как

Из дАДО . находим:^д-5^0з1п^=

4>»агсс<)5 •

Тогда, с учетом Е -лопастей и 2гв3) , полная зона очистки будет: . г-дЬ«

. I ОГСС05—=--\

^ 25,65 Ш • (13)

Для качественной очистки поверхности стойла необходимо, чтобы лопасти очистителя работали с перекрытием.

где зона перекрытия двух соседних лопастей, м;

йр - длина пути, проходимая щеткой со скоростью Л?^ за

время Ь , м; ^ - рремя, за которое лопасть повернется на угол

; ^Тогда ^^.¿.СО^ ; . ,

'/7-77Г?/

Рис.5. Определение зоны очистки лопастью щетки.

-

Рис.6. Возможные варианты очистки поверхности щеточным очистителем. С учетом этого, получаем:

а(~соо5'

г-дЬс

(14)

Из формулы (14) видно, что величина зоны перекрытия является функцией от X) » » СО , 2 ■ и аЬ9 .

С изменением этих переменных величина перекрытия будет иметь различные значения. Наиболее характерными являются три случая (рис.6): I. $,>0; 2'Д,- 0; 3.^<0.

Из всех трех случаев зоотехническим требованиям очистки отвечает первый и частично'второй. Третий является неприемлемым, так как при этом остаются участки (пропуски), на которые лопасти щетки не воздействуют. Определив значения, и , можно определить коэффициент перекрытия:

1Й" ' (15)

который показывает, какая часть от полной зоны очистки предыдущей лопасти перекрывается последующей.

При очистке юасстояние £>Л щетка проходит за время один оборот - tn- 60/г» . Промежуток времени, через который в точку fio (рис.5) подходит следующая лопасть, = i-v.jl При условии t, - ¿ д и после математических преобразований, получим: . •

ЗРКр-и

" г-z-slnarccos c^ftbt .eosj, _ > • . ÍI6)

где • - коэффициент отрыва частиц навоза от навозной массы;

У - радиус щеточного барабана, м;

Z - количество лопастей на щеточном барабане, шт;

¿L„- величина упругой деформации, м.

В формулу (16) введен коэффициент отрыва, учитывающий связность счищаемого материала, определяемый опытным путем.

Важным показателем машины является ее онергоемкость. Затраты мощности на привод Щеточного барабана складываются из следующих составляющих:

N^tíc+Mr+Ú + Ñb+Ñb г CI7)

где - общая мощность привода щетки без учета потерь в

трансмиссии, Вт; //с иЛ/г- затраты мощности на преодоление сопротивления сдвигу частиц и трение прутка по поверхности, Вт;

Л/0 - мощность на отбрасывание отделившихся частиц, Вт;

Л/& - мощность на преодоление аэродинамического сопротивления вращению щеточного барабана, Вт;

Л/8 - безвозвратные потери на деформацию прутков щетки, Вт.

Сдвиг частиц, их вырывание из связной массы и трение прутка о поверхность очистки обусловлено силой Р , воздействующей

на эту поверхность. Поэтому суммарное значение составляющих и /К может быть найдено из выражения

= 1РС,Л5; , где! - суммарная работа по отделению и сдвигу частиц за время Т

Работа силы Р может быть найдена из выражения *

где К - коэффициент жесткости прутка, определяемый из выражения к=т, 2)-'Ес|»7£

2

гдэ Е - модуль упругости ворсины, Н/м ; - диаметр ворсины, м; Ь - рабочая длина ворсины, м;

окружная скорость ворсины, м/с; К^.- коэффициент, учитывающий влияние скорости вращения щетки на усилие! ворсины,- К,,. >« 2,5-10~г1 Н/м. Мощность, затрачиваемая на отбрасывание отделившихся частиц смета с очищаемой поверхности:

Л-Ж ' ; <й>

где 3* - кинетическая энергия, сообщаемая ворсинами щетки частицам смета, Дж. После математических преобразований поручим:

< Во

где Зст. _ загрязненность стойла, 'кг/м^; " Во - ширина очищаемой поверхности, м; К^ - коэффициент эффективности очистки. Мощность на преодоление аэродинамического сопротивления может быть найдена по формуле:

Уа" 2.0^ 38^8 V <21>

где Н0 - общий коэффициент сопротивления воздуха вращению , щетки;

плотность воздуха, кг/м^; I - общее количество ворсин на щеточном барабане8 шт. Затраты мощности на деформацию неметаллического ворса щеток

л -

в первом приближении могут быть найдены по следующей эмпирической формуле е-ж : ^

"6600 и * (22)

где ^ - наименьший момент инерции поперечного сечения ворсины,см^; ^ы,- максимальный угол поворота граничных сечения прутка при

заданной деформации дЬс , рад. Одной из важнейших характеристик машины является ее производительность, которую можно определить по формуле __ с-лЬа

п ., п-н гылагссоз -р-2- аь>.

п с-зо^—~~ т- ' (23)

где Кс - коэффициент использования ширины захвата; Б - ширина щетки, м.

В третьем разделе "Экспериментальные исследования щеточного очистителя стойл коровников" изложены программа исследований, методика, разработка и описание экспериментальной установки, методы обработки экспериментальных данных.

Программа экспериментальных исследований предусматривала:

- определение некоторых физико-механических свойств бесподстилочного навоза; -

- проверку аналитических выражений, полученных в результате

теоретических исследований;

- оптимизация конструктивно-технологических и регимных параметров щелочного очистителя по качественному показате." : (степени очистки) процесса.

Исследовании проводились на экспериментальной установке, в комплект которой входило (pic.7): цилиндрический барабан I со смскпл! габс'г::^ органом, подвивая тележка 2 с приводом 3 бара-бака, приводная стшаугя 4 со сменнк»я! икявамт на выходном валу. Загряспу -иссть стойла я степень очистки определялись-взвеетрачи-ем наэоэд с контдолышх площадок с помощью весов ВЛКТ-5СЭ г-М, производительность »• по размерам, загрязненности усчтролыпхх площадок к вромкп :îx очистки. Мощность привода щеточного барабана вххлллялась с помощью прибора К-50'.

П-ьред началом экспериментальных исследований определялись 'J'tcîîко-:s ехаки чесше свойства навоза, в том числе коэффициент трения навоза по капрону i нк. (максимальное значение - 0,81} п коэффициент отрыаа ( к, «=> 1,14.. Л»5Ь).

Для определения значимости факторов, влияющих на процесс очистки, оптимязацгга конструктивно-режимных параметров оч>.стите-лл,испольгоэали ."^годику планировании факторюго эксперимента.

Несомненно,-что главным требованием является достижение требуемой степени очистки стойл. Она определяется по следующей формуле

-100'/ ■ '(«)•

где M - масса навоза на поверхности стойла до очистки, кг;

ЭД, - масса навоза на поверхности стойла после очистки, кг.

Поэтому, при проведении факторного эксперимента,критерием оптимизации являлась степень очистки стойл, а производительность

и энергоемкость использовались в качестве ограничений.

По результатам априорной информации и отсеивающего эксперимента были выявлен? три .значимых фактора, Зто - частота вращения щеточного барабана, поступательная скорость движения, количество лопастей.

.3 результате обработки матрицы эксперимента получили уравнение регрессии, адекватно описывающее показатель степени очистки У « 95,38-0,2064Х1+0,185X2-0,269Х3~0,2875Х^-0,312ЪУ^Х-3+

Рис.7. Схема экспериментальной установки I - щеточный барабан; 2 - подвижная тележка; 3 - привод щетки; 4 - приводная станция; 5 - пульт управления с измерительными приборами.

Изучение поверхности отклика проводили ~ помощью двумерных

"7Г" !.-<■ Рис.8. Дзумерное сечение поверхности отклика, харак-теризугщей показатель степени очистки при Хд « 0.

щ

Я frl-

ÍSHS

«в

sai

л

■76

1/2

- t^rfc

W

: raiitpv» жталы1.

10 '.!> V «С Л

Рис.9. Зависимости степени очистки Со и удельных затрат энергии от Л .

60 rf/Wfc.

Рис.10. Зависимости степени очистки.С» и. производительности П от угла установки щетки л .

.сечений. Для отого строили линии равного выхода, хоторые соответствовали определенным значениям критерия оптимизации. Одно из двумерных сечений приведено на рнс.8. Анализ полученных двумерных сечений показал.оптимальные значения параметров, значения которых даны в общих выводах.

При изучении удельной энергоемкости процесса очистки и производительности очистителя были получены зависимости степени очистки и удельных затрат энергии от кинематического коэффициента 71 (отношение окружной скорости ворсин барабена к его поступательной скорости5 (рис.9), а также степени очистки и производительности от угла установки щеточного барабана (рте .10).

Анализ зависимости степени очистки стойл свидетельствует о том, что с увеличением "А. до ' значения равному 7 степень очистки достигает. .92% (по зоотехническим требованиям С0> 95%).

Зто объясняется тем, что прг таком значении рабочий орган частично перебрасывает прилипающий к ворсинам напоз через барабан. К тому же, для л--тижения требуемой степени счистки, лопасти должны несколько раз воздеГ.с-юовйть на одну и ту же площадь поверхности.

При А. от 5 до 15 четко обозначается тенденция к выравниванию степени очистки, затем процесс практически стабилизируется, так как под действием центробекных сил частицы навоза сходят с ворсин. Прг этом увеличивается также интенсивность воздействия ворсин на очищаемую поверхность.

Удельные затраты энергии при увеличении А. , пак видно из графика, возрастают. Это объясняется тем, что при росте А. посыпаются затраты энергии на преодоление сил трения ворса о поверхность стойла, на отбрасывание щеткой частиц смета за один оборот.

Анализ зависимости степени очисткн стойл от навоза свидетельствует о том, что. характер их изменения одинаков при обоих материалах (дерево, резина) покрытия стойл. С увеличением угла с( до 60 градусов степень очистки уменьиается незначительно. При сА от 60 до 60 градусов наблюдается более интенсивное ашезиио показателя степени очистки. При рС в 80 градусов степень очистки достигает своего минимально возможного по зоотехническим требованиям значения - 95%. Это объясняется тем, что с увеличением угла оС более 60 градусов происходит ухудшение процесса транспортирования ворсинами щеточного барабана частиц смета к навозному каналу. Начинается сгруживание и перебрасывание навоза через барабан.

Анализируя зависимость производительности устройства от угла установки щетки, следует отметать, что производительность с увеличением угла оС возрастает, так как увеличивается площадь очищаемой поверхности.

Полученные экспериментальные зависимости хороао согласуются

с расчетным!, что подтверждает достоверность теоретических иссле-дова)шй.

Величи :ы оптимальных значений Т{ и сА приведены в общих вняодах.

В четвертом разделе "Рекомендации по использовашю разработанного щеточного очистителя и расчета его параметров" приводятся схемы и описание возксжтгх вариантов использования щеточного очистителя. Подчеркиваются пирокио возможности использования устройства, особенно па средгах и малых арендных и фермерских хозяйствах. Кро;.!е того, дано изложение методики расчета очистителя на стадии проектирования.

В пятом разделе "Производственные испытания предложенного очистителя и экономическая оценка его использования" приводятся результаты хозяйственных испытаний предлагаемого очистителя в совхозе "Константиновский" Пензенской области и совхозе имени Куйбышева Саратовской области.

Испытаниями установлено, что очиститель осуществляет рабочий процесс в соответствии с зоотехническими требованиями. Производи-

Р

тельность установки составила 7 т/ч (1440 м /ч) при оптимальных значениях конструктивно-режимных параметров. Энергозатраты находятся в соответствии с расчетными. Технологическая надежность очистителя высокая.

Экономическая оценка использования предложенного очистителя дана в сравнении с ручной очисткой. Результаты расчета экономической эффективности отражены в выводах.

. ОБЩИЕ вывода

I. В настоящее время практически не решена проблема механизированной очистки стойл крупного рогатого скота от навоза. Промыт-

ленностъю устройства для очистки стойл коровников не выпускаются.

Анализ литературных материалов и практика показывают, что существующие в единичных экземплярах устройства для очистки стойл не отвечают возросшим современным требованиям. Одни не достигают в процессе работы необходимой по зоотехническим требованиям степени очистки, другие сложны по конструкции,, дороги по изготовлению, третьи требуют большого расхода воды, значительно увеличивают стоки, ограничены в использовании.

2. Исходя из анализа состояния механизированной очистки стойл коровников от навоза, очистки поверхностей с тверди/ покрытием в сферах производства, не связанных с животноводством, и исследований по подметанию улиц, дорог, аэродромов показали, что оддам из перспективных направлений в повышении качественных и т&хнико-око-номических показателей таких машин является применение мобильного устройства со щеточным рабочим органом, как обладающего наилучшими возможностями выполнения технологического процесса, надежностью, простотой и универсальностью использования.

С учетом выбранных направлений было обосновано и разработано техническое решение, новизна которого подтверждается положительным решением Госкомизобретений по заявке № 4839274/15 от 28.05.91 г. Предложенное техническое решение было положено в основу создания лабораторного и производственного образцов очистителя.

3. Теоретические исследования технологического процесса исследуемого очистителя позволили:

- обосновать целесообразность применения предложенного щеточного очистителя стойл коровников от навоза, при этом, путем анализа предложенной модели рабочего процесса, установить закономерности движения частиц навоза по ворсинам лопасп я после схода с них;

- получить формулы для определения основных конструктивно-

режимных параметров щеточного очистителя: длины ворсины, диаметра барабана, траектории движения очищаемого материала, размеров защитного кож„ха, зоны очистки, коэффициента перекрытия лопастей;

- выявить зависимости частоты вращения щеточного барабана от физико-механических свойств бесподстилочного навоза, рабочей скорости движения очистителя и его производительности от конструктивно-режимных параметров и загрязнённости стойла;

~ получить аналитическое выражение для определения мощности, затрачиваемой на процесс очистки с учетом физико-механических свойств навоза.

4. Экспериментальные исследования очистителя позволили установить, что степень очистки поверхности стойл (95...9В/о) соответствует зоотехническим требованиям, полученные величины энергоемкости и- производительности подтверждают теоретические исследования.

Методом планирования факторного эксперимента получена математическая модель процесса очистки стойла щеточным барабанным очистителем в виде уравнения, связывающего между собой конструктивные н режимные параметры.

Проведя анализ проверхности отклика с помощью двумерных сечений, получены оптимальные значения конструктивно-режимных параметров устройства: П * 1,0...5,0 с" ; 1Г- О ,15...О,45 м/с;

2. » 2...7 шт. Полученные зависимости степени очистки и удельных затрат энергии от кинематического коэффициента 71 показывают, что наилучший режим работы обеспечивается при значении Л, к 15...20. Наилучший показатель производительности, при условии выполнения процесса очистки в соответствии с зоотехническими требованиями, получен при установке щетки под углом оС «. 70,..80°.

5. Разработанные рекомендации по использованию предложенного щеточного очистителя позволяют сделать вывод о широкой возможности

применения его при загрязнении экскрементами не только для очистки стойл, но и других околоферлских площадок с твердым покрытием.

6. Производственные испытания предложенного щеточного устройства для очистки о-Лл и бго эксплуатация в хозяйственных условиях показали, что машина работоспособна пр! очистке стойл коровников от бесподстилочного навоза, имеет высокую технологическую надежность, при этом качественные показатели (степень очистки, энергоемкость и производительность) находятся в пределах зоотехнических требований и норм технологического проектирования,

7. Расчетом показателей экономической эффективности использования очистителя.стойл установлено, что производительность по сравнению с ручной очисткой возросла в 4,7 раза, прямые эксплуата- ' ционные затраты снизились в 1,5 раза, в том числе зарплата - в

6,4 раза. Общие годовые затраты труда уменьшились в 7 раз.

Основные положения .диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Классификация к анализ работы устройств для удаления навоза из стойл//Механизация приготовления, раздачи кормов и удаления навоза: Сб. науч.работ/ Сарат. с.-х. ин-т им,Н.И.Вавилова, Саратов, 1991. С.117-120.

2. Экспериментальные исследования очистки стойл коровников механическим устройством счесывающего типа//Механизация приготовления, раздачи кормов и удаления навоза: Сб.науч.работ/Сарат. с.-х. ин-т им.Н.И.Вавилова, Саратов, 1991. С.120-125.

3. Созцание оборудования для очистки стойл в родильном отделении молочной фермы-завода.//Отчет по НИР СИМСХ. ВНТЦ

V Г.Р. 01910030625. - Саратов: 1991. - 43 с./Соавторы Коба В.Г.,

Свириденко А.К.). г, л

ш

4. Устройство для очистки стойл коровников. - Инф.листок, _ Саратов, ЦНТИ. - 1992. - 2 с.

_Тираж ¿ОС Закм ////

Типография N0 б п-о „Полиграфист"