CC BY
31
работе агрегата. При а = 8° смесь вовремя отводится верхними шнеками и распределяется по всему объему бункера, что положительно влияет на качество смешивания. Дальнейшее увеличение угла наклона шнеков приводит к образованию застойных зон и сво-дообразованию массы корма в верхней части бункера.
Это вызывает ухудшение однородности смеси.
На основании анализа полученных результатов можно отметить, что в качестве оптимальных конструктивных и технологических параметров целесообразно принимать значение угла наклона верхних частоте вращения рабочих органов 100 мин-1 и вре-шнеков смесителя-раздатчика кормов, равным 8, при мени смешивания 8 мин.
Литература.
1. Адлер 10.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Программированное введение g планирование эксперимента. — М.: Наука, 1971. — 283 с.
2. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях процессов.— Л.: Колос, 1980. — 168 с.
3. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования экспериментов. — М.: Наука, 1970. — 77с.
100 98 96 у = -0.001: х*-0Л781хї + 1.5833Х ■ ■——— \ \ 6
х" •15х*-0,10 R* Их2 +1,79* > 0,9997„.„ 6х +89,98$ - -♦—
А У4 S К •" у = 0,0013х* -1 >,10Э4хг + 1,9167х + 8S
Уі 1 1-і 88 /■ R?= 1
*' 7" у'' - — — — —
ОО " 84 ( / 5 ! Угол накл і 1 она, град 0 12 1 4 1
> г 4
Рис. 3. Зависимость однородности смеси от угла наклона шнеков и частоты вращения рабочих
органов: ♦ п = 75мшг1 ■п=100мин'1 ‘п = 125мшг1
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ КОРМОВ
Б.А. Карташов, кандидат технических наук
A.Н. Токарева, кандидат технических наук Азово-Черноморская ГАА
B.Ф. Хлыстунов, доктор технических наук ВНИПТИМЭСХ
В технологических линиях приготовления и раздачи кормов крупному рогатому скоту (КРС) основные операции — дозирование и смешивание кормовых ингредиентов.
Смешивание — сложный механический процесс, для описания которого разработаны различные математические модели. Одно из наиболее перспективных направлений его изучения — это представление в виде графов, ребра которых можно считать зонами идеального смешивания и вытеснения. Результаты, полученные для подобных моделей двух различных конструкций смесителей [1, 2], подтверждены экспериментально. Следовательно, такое моделирование можно применить и для стационарного шнекового смесителя с наклонным бункером (рис. 1).
Как показали предварительные испытания [3], с увеличением угла наклона бункера наблюдалось сни-
жение энергоемкости процесса вследствие замены принудительного смешивания гравитационным осыпанием кормов из поднятой части бункера в нижнюю. В результате этого возникают ярко выраженные контуры потоков циркуляции смешиваемого материала. Масса корма захватывается снизу (см. рис. 1) двумя шнеками и транспортируется вверх, где на их валах установлены отсекающие пальцы и отбойные витки. С помощью этих устройств поток корма меняет направление своего движения и поддействием гравитационных сил опускается вниз. В нижней части бункера осыпавшаяся масса опять захватывается шнеками и процесс циркуляции кормового материала повторяется.
Модель исследуемого смесителя можно представить в виде полного ориентированного графа циркуляции кормов (рис. 2). Его вершины характеризуют геометрическое место точек, где поток меняет свое направление. Для каждого ребра графа можно [3] записать дифференциальные уравнения изменения концентрации индикатора в зависимости от длительности процесса во всех рассматриваемых зонах.
В изучаемом смесителе-раздатчике имеются следующие характерные зоны (см. рис. 1): 12, 34 — идеального транспортирования шнеком; 25, 45, 56 —
Достижения науки и техники АПК, №6-2007
27
кером.
>
(1)
идеального смешивания, 61, 63 — запитки шнеков (идеального смешивания).
Для такой модели система уравнений имеет следующий вид:
Си(0=С„(г-Г„) Л
С34 (0= С« О _ Ти )
Т25 ^ С12 (О- С25 (<)
г-«^^=см(0-с«(0
г ¿С 56 (0 _ (*)б« + С 45 (<)б« / \
Т*~А~- ”()
г„^^«сЛ(0-св(О
где 7’25, Т49 Т5(Р Т61, Т6} — постоянные времени зон идеального смешивания; Т12, Т}4 — постоянные времени зон идеального вытеснения.
Постоянные времени Т.. (от вершины I к вершине у)
Г,-У (2* (2) '
где V.. — объем //'-ой зоны, м3; £>. — объемная подача кормосмеси в гу-ой зоне, м3/с.
Рис. 2. Полный ориентированный граф циркуляции потоков в смесителе: 0 — подача корма; С — концентрация контрольного ингредиента.
28 ---------------------------------------------------------
На основе уравнений (1) было проведено компьютерное моделирование процесса приготовления кормосмеси с помощью программного комплекса «МВТУ» (для расчета рациона кормления, включающего 25 кг силоса, 3 кг грубого корма и 1,3 кг концентратов на одну голову КРС).
С учетом этих норм по известным формулам [3] получены следующие значения постоянных времени зон: 7*=7’,=4,09 с; Т, =10,1 с; 7;=7;Г1,21 с; 7у=7;,= 35,4с.
Контрольный ингредиент, из расчета 1 % от вместимости смесителя, при моделировании условно вносился в зону 61, где его концентрация в начальный момент составляла С61(0) =100 %, а во всех ос-тальных зонах равнялась нулю.
Передаточные функции, необходимые для составления структурной схемы моделирования, полученные на основе системы уравнений (1), после ее преобразования по Лапласу [4] при нулевых начальных условиях, имеют следующий вид:
,. \
П7- .-V .
^12^)= - , , = е
С6,{з)
ш (г)- См(*) С 25 (д)
= е
ш45(*)=
С34 (0
СО
Т45й + 1 0.5
Иг«С0=
Кбз(*)=
С 2, к)
С56 к) С 45 (О
С61 (0_
С 56 С5 ) С 63 (0 .
Тзб* +1 0.5
Т,6з +1 1
Т6,* +1
(3)
Т"3 + Г
¿5« (О 163л
где С^),..., С63(и) — изображения поЛапласу концентраций контрольного ингредиента в каждой зоне.
В результате компьютерного моделирования вереде ПК «МВТУ» [5] на основе структурной схемы системы уравнений (1) с учетом передаточных функций (3) и полного ориентированного графа (см. рис. 2) были получены графики переходных процессов для всех семи типовых зон смесителя. Их анализ показал, что в ряде зон (12 и 25) наблюдается вначале резкое увеличение, а затем уменьшение концентрации индикатора с постепенным гармоническим приближением к требуемому значению ее величины С д. В зонах 56 и 63 процесс изменения концентрации индикатора носит аналогичный характер только с меньшей амплитудой колебаний. В зонах вытеснения (34 и 45) в начальный период времени (примерно 40 с), пока нет взаимодействия с другими зонами, индикатор отсутствует, а затем процессы смешивания протекают в них, также как и в упомянутых ранее.
Текущее значение неравномерности смешивания для всего смесителя рассчитывалось в процессе компьютерного моделирования по формуле
__ Достижения науки и техники АПК, N96-2007
ГУП «Племптицесовхоз Знаменский» —
одно из старейших птицеводческих предприятий Республики Башкортостан. Совхоз расположен на юго-западе Республики в 14 км от железнодорожной станции Глухов-ская и в 180 км от города Уфа.
Хозяйство было образовано в 1928 г. Сейчас его возглавляет заслуженный работник сельского хозяйства Республики Башкортостан Яковлев Анатолий Степанович. Коллектив птицефабрики — 520 человек. Основной костяк специалистов имеют высшее и среднее специальное образование, давно работают в птицеводстве.
ГУП «ППС Знаменский» производит яйцо и мясо птицы кроссов «Родонит» и «Конкурент-2».
Проектная мощность хозяйства 301 тыс. птицемест, в том числе 115 тыс. птицемест для кур-несушек.
Предприятие ежегодно производит не менее 30 млн шт. яиц, из них 10 млн шт. и более — племенное яйцо, которое реализуют инкубаторно-птицеводческим станциям и ФГУП МПО «Микроген».
Справа: Инкубаторий. Заведующая Кирьянова Валентина Васильевна, оператор Михайлова Любовь Григорьевна
Директор ГУП «ППС Знаменский РБ» Яковлев Анатолий Степанович — заслуженный работник сельского хозяйства РБ
Яйценоскость птицы достигает 283 шт. в год. Расход кормов на 1000 яиц в 2006 г. составил 1,8 ц корм, ед., на 1 ц привеса — 4,8 ц корм, ед., сохранность кур — 92,9 %, молодняка — 96,2 %.
За годы своего существования хозяйство претерпело ряд изменений — его укрупняли, узкоспециализировали и вновь укрупняли. Сегодня у предприятия 2 полеводческих отделения, площадь пашни составляет 5200 га. Зерновые (в основном — пшеница и ячмень) возделывают на 4260 га, их урожайность из года в год растет. В 2006 г. она составила 28 ц/га. Это позволяет 6-7 месяцев в год кормить птицу зерном собственного производства.
В хозяйстве 240 га многолетних трав (клевера и люцерны), которые используются для изготовления травяной муки на корм птице. В 2006 г. ее было произведено 701 т. Такого количества хватает до нового урожая. Приготовление кормосме-си для птицы осуществляется в собственном кормоцехе. Кроме того, имеется цех забоя птицы, яйцесортировальный цех, цех инкубации, цех производства яичного порошка.
В хозяйстве есть молочно-товарная ферма, на которой содержится 390 голов крупного рогатого скота, в том числе 100 коров.
Работники ГУП «ППЗ Знаменский» живут в современном селе, все дома которого газифицированы и оснащены водопроводом, дороги и улицы заасфальтированы. В селе имеется школа на 400 мест, детский дошкольный комбинат на 140 мест, Дом культуры на 300 мест, амбулатория, столовая, магазины, киоски, цех по производству макаронных и хлебобулочных изделий.
У потребителей Республики и соседних областей товарное яйцо ГУП «ППС Знаменский» из-за высокого качества пользуется повышенным спросом.
За добросовестное отношение к труду и высокие производственные показатели многие работники предприятия удостоены почетных грамот и других наград. Птицевод-оператор Шулепова Лидия Сергеевна награждена орденом Трудовой Славы, Рак Гульсина Раисовна — удостоена звания Заслуженный работник сельского хозяйства БАССР, пять человек награждены бронзовыми медалями ВДНХ СССР.
В марте 2007 г. на заседании Совета директоров ПНС «Свердловская имени Г.П. Грачевой», состоявшемся в г. Пятигорске, ГУП «ППС Знаменский» был вручен сертификат соответствия требованиям к репродукторам 2 порядка по кроссу «Родонит 2».
Справа: Птицеводы-операто-ры птичника № 8 Ялаева Замира Хамидулловна и Газизов
Яйцесортировочный цех, сортировщицы Бушуева Татьяна Николаевна, Сухарева Оксана Александровна
Главный бухгалтер ГУП «ППС Знаменский» Нуриева Фарида Зуфаровна
1977 г. — Переходящее Красное Знамя Совета Министров РСФСР и ВЦСПС.
1988г. — почетная грамота Президиума Верховного Совета Башкирской АССР.
2000 г. — Диплом I степени за обеспечение стабильного производства сельскохозяйственной продукции, присужден Кабинетом Министров Республики Башкортостан.
2001 г. — Благодарственное письмо Президента Республики Башкортостан.
2001 г. — Диплом III степени за успехи, достигнутые в области племенного животноводства, за разведение кур кросса «Родонит», присужден Министерством сельского хозяйства и продовольствия РБ.
2004 г. — Диплом за получение стабильного урожая зерновых культур и выполнение плана поставок зерна в республиканский фонд.
2005 г. — Диплом за активное участие в 11 -ом Международном Форуме птицеводов «Байкал-2005».
Заведующая зооветла-
бораторией Авдонина Птицевод-оператор птичника № 2 Мякиннова Надеж-
Ольга Ивановна и лабо- да Ивановна
рант Ахмадуллина За-
= 100 1т-С)2 (4)
с с V к^-1 ’
где С — текущая концентрация индикатора в /-зоне, %; С — средняя текущая концентрация индикатора, %; — суммарное количество зон идеаль-
ного смешивания и идеального вытеснения.
Согласно полученным результатам (рис. 3) в отличие от классического представления кинетики процесса на графи-кеесть 2 участка конвективного смешивания. Можно предположить, что на первом из них наблюдается взаимодействие стартовых (относительно больших) объемов ингредиентов кормосмеси, в ре-зультатечего достигается первый уровень неравномерности смешивания (в нашем случае 60 %; 40 с). Он фиксируется в момент, когда завершается поступление ингредиента из одной зоны первоначального размещения (61) во все остальные, то есть такое состояние можно назвать периодом равной готовности к смешиванию.
На следующем участке начинается конвективное «домешивание». Этот процесс протекает еще интенсивнее, чем предыдущий и, в конечном итоге, достигается второй уровень показателя неравномерности смешивания (10 %; 50 с). На третьем участке имеет место характерное для циркуляционных смесителей равновесное состояние между собственно смешиванием и сегрегацией с убывающей амплитудой колебания пока-
зателя неравномерности смешивания. При ее значении близком или равном нулю можно считать, что смешивание теоретически завершено. В нашем случае этому соответствует длительность процесса в пределах 220 с, что согласуется с экспериментальными данными [3].
Обобщая изложенное можно заключить следующее:-полученные в результате моделирования технологические
параметры (продолжительность и коэффициент неравномерности смешивания)—основные исходныеданныепри проектировании перспективных раздатчиков-смесителей кормов; применение метода структурного моделирования на основе элементов теории смешивания ингредиентов, реализованного в среде современного отечественного программного комплекса «МВТУ», существенно упрошзет задачу определения рациональных параметров установок для приготовления кормов, сокращает интеллектуальные и временные затраты на их разработку.
Литература.
1. Смешивание кормов в порционных аппаратах с вертикальным коническим шнеком./ В.Ф Хлыстунов., М.А Тищенко, С.В.Брагинец и др.//Техника в сельском хозяйстве. — 2004.— №3,— с. 13-15.
2. Хлыстунов В.Ф. .Моделирование процесса смешивания кормов в смесителе —раздатчике мотовильно — лопастного типа/В.Ф Хлыстунов., Б.А. Карташов, А.Н. Токарева //Вестник РАСХН. -2002.-МЗ- с.7-9.
3. Хлыстунов В.Ф. Механико-технологическое обоснование технического оснащения системы жизнеобеспечения свиноводства: Дис. ... д-р. техн. наук; ВНИПТИМЭСХ. — Зерноград, 2000. — 513 с.
4. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразований Лапласа / Г.Деч. - М.: Наука, 1963. - 287с.
5. Практикум по автоматике. Математическое моделирование систем автоматического регулирования /Под редакцией Б.А. Карташова. — М.: Колос, 2004. — 184 с.
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КОРМОВ В БЕЗРЕШЕТНЫХ ДРОБИЛКАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЕПАРАТОРА-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ
А. И. ЗАВРАЖНОВ, доктор технических наук
С.В. ДЬЯЧКОВ, инженер Мичуринский ГАУ
На основании изучения опубликованных в разное время работ [1,2], посвященных теоретическим
Достижения науки и техники АПК, №6-2007 _
и экспериментальным исследованиям рабочего процесса молотковых дробилок открытого типа, действующих в замкнутом цикле с сепараторами, было принято решение о необходимости новой принципиальной схемы измельчения кормов. Для ее разработки создана экспериментальная установка на основе дробилки зерна ДБ-5 (одна из лучших на сегод-
