CC BY
20
The results of researches device for crushing various forages are described. Keywords: cereals crops, time of harvesting, silage, hay, grain, fractional composition.
УДК 631.16:631.223.2
Результаты исследований многофункционального измельчителя-раздатчика кормов
В.К.Скоркин,
В.П.Карпов,
Н.В.Повалихин,
В.П.Аксёнова,
О.Л.Андрюхина,
Т.Н.Колесникова
Приведены результаты исследований по смешиванию и выгрузке кормовых смесей из многофункционального измельчителя-раздатчика нового поколения. Ключевые слова: многофункциональный измельчитель-раздатчик-МИР-1, коэффициент вариации, влажность проб, индикатор.
Приготовление и раздача кормов на животноводческих фермах являются затратными и трудоемкими технологическими операциями.
Существующие мобильные раздатчики-смесители в процессе движения по кормовому проходу обеспечивают совмещенный процесс доизмельчения и раздачи кормовой смеси по кормушкам.
Импортные раздатчики-смесители более совершенные, но процесс смешивания у них энергоемкий, требующий большую мощность, очень металлоемкие дорогие.
Во ВНИИМЖ ведутся работы по созданию современного технического средства по смешиванию кормов и раздаче кормов животным.
Создание многофункционального измельчителя-раздатчика кормов обеспечит повышение производительности труда в 2...2,5 раза, сокращение потерь корма на 5. 7% и снижение энергоемкости в 1,5.2 раза по сравнению с зарубежными измельчителями-раздатчиками кормов (рис.1).
Применение цилиндрического бункера, в котором процесс смешивания выполняется за счет перевалки и пересыпания кормов внутри вращающегося цилиндрического бункера, т.е. за счет использования гравитационных сил, позволяет значительно сократить частоту вращения цилиндра, обеспечивая подачу массы на крыльчатку выгрузки кормовой смеси за 1 секунду - 7,5 кг или 18 кг на корову. Время прохождения трактором расстояние 1,2 м равно 2,4 сек.
Рис. 1. Многофункциональный измельчитель-раздатчик кормов (МИР-1):
1 — барабанный бункер; 2 - торцевая крышка с измельчителем роторного типа; 3 - рама с ходовой частью; 4 - система передач от ВОМ к измельчителю; 5 - механизм радиального поворота и опускания бункера; 6 - механизм осевого вращения барабанного бункера; 7 - механизм осевого перемещения барабанного бункера при стыковке и расстыковке с торцевой крышкой; 8- система гидропередач
В цилиндрическом бункере с горизонтальной осью вращения корм, находящийся внутри бункера поднимается по стенкам до угла, примерно соответствующего углу естественного откоса, и осыпается вниз (рис.2).
Рис. 2. Подъем и осыпание корма внутри вращающегося бункера
Направленное перемещение всей массы корма достигается наклоном оси бункера к горизонту (рис.3) или установкой на внутренней поверхности бункера спиральных направляющих пластин (рис.4).
Рис. 3. Горизонтальное перемещение корма внутри вращающегося бункера
Рис. 4. Фрагмент направляющих витков внутри бункера-смесителя для перемещения и смешивания корма
При наклоне оси бункера к горизонту масса корма до осыпания движется по окружности цилиндра перпендикулярно его оси, т.е. под тем же углом к вертикали, что и наклон оси к горизонту. После осыпания корм падает по вертикали, т.е. при каждом цикле «подъем-осыпание» каждая частица корма перемещается в осевом направлении на величину:
А = Н ята, (1)
где: Н - высота его подъема по стенке бункера. При угле естественного откоса 60° (рис.2) и наибольшем заполнении бункера: Н = В,
где В - диаметр бункера, м. Производительность выдачи при этом составит:
Q = F ф В ята 60 п у т/ч (2)
О2
где: Б = п — - площадь поперечного сечения бункера,
п - скорость вращения бункера, об/мин.; у - плотность корма, т/м ; ф - коэффициент заполнения бункера.
С учетом этого:
о
Q = 47,1 В ята п у ф т/ч Главным параметром в данном процессе является угол наклона бункера, определяем от чего он зависит и какова его реальная величина:
б
Бта = з (3)
47.1О пуср
Для реального раздатчика натуральных размеров, где:
"5
D = 2м, п = 4,8 об/мин, у = 0,25 т/м , ф = 0,8, а требуемая производительность (см. выше) составляет величину порядка 30 т/ч, Бта = 0,0825, что соответствует а = 4°.. .45'
При разработке конструкторской документации предусмотрен наклон оси бункера до 10°.
Вместе с тем малая в абсолютном значении величина наклона говорит о том, что в реальных условиях выдержать ее может быть сложно, т.к. при буксировке раздатчика трактором возникают естественные колебания раздатчика в вертикальной плоскости, что может сказываться на величине выдачи кормов. Отсюда возникает необходимость дополнительной регулировки дозы другими способами, в первую очередь установкой на внутренней поверхности бункера спиральных направляющих. Такая спираль является по существу внутренним шнеком, к расчету которой можно применить известные методы:
Q = 47,1 (В2 - й2) Б п у ф т/ч (4)
где: й - диаметр по внутренней кромке спирали;
Б - шаг спирали, м.
Изменять производительность барабана со спиралью можно только изменяя скорость его вращения. Оценим его величину при указанных выше средних условиях, высоте спирали 70 мм, и наиболее характерных для шнеков
5 = D.
п =-^-= 3,5 об/мин (5)
47.1(О2 - ^
При разработке конструкторской документации для вращения бункера предусмотрен гидродвигатель РПГ-1000 производства Липецкого завода «Гидромаш», имеющий при питании от гидросистемы трактора МТЗ скорость вращения 3-4,8 об/мин.
Необходимо отметить, что два способа регулировки нормы выдачи кормов позволяют, во-первых, дополнять друг друга и повышать точность, во-вторых при включении их в противоположных направлениях (например, спираль подает корм к выгрузному отверстию, а наклон барабана направляет их в противоположную сторону) обеспечивать более интенсивное перемешивание кормов по длине бункера.
Для изучения качества смешивания компонентов кормов (сенаж и силос), нами проведены исследования измельчителя-смесителя кормов. Чтобы оценить качество смешивания одной случайной величиной, смесь как минимум должна быть двухкомпонентной.
О качестве смеси судят по равномерности распределения контрольного компонента в массе. Отношение содержания контрольного компонента в анализируемой пробе к содержанию того же компонента в смеси представляет собой степень однородности, которая является количественной характеристикой завершенности процесса смешивания:
Э = 5Т / Б (6)
где 5т - теоретическое среднее квадратическое отклонение;
5т = & . . .р-р )2 /(т-1 )
(7)
- содержание контрольного компонента в 1-й пробе; р - заданное расчетом содержание контрольного компонента; т - общее число проб;
Б - эмпирическое среднее квадратическое отклонение,
Б = х(х4. . .р-Ю /(т-1) (8)
X - среднее арифметическое значение контрольного компонента во всех пробах.
В качестве исходного материала использовали силос и сенаж, а контрольным компонентом в первых двух опытах служила полиэтиленовая крошка, в 3-ем, 4-ом опытах - цветная фасоль. Для оценки полученной смеси применяли методику разделения материала на фракции с помощью классификатора.
В качестве критерия оптимизации было выбрано качество смешивания компонентов. При этом реализованы планы эксперимента для приготовления смеси, состоящей из двух компонентов (силос + сенаж). Подготовленные фракционные компоненты кормовой смеси с имитаторами частиц соответствующего размера загружали в смеситель по частям.
Исследования проводили при 2-х режимах:
- Режим №1. Компоненты смеси закладывали в смеситель поочередно в пропорции 50:50 и затем включали в работу устройство.
- Режим №2. Компоненты смеси также загружали поочередно в той же пропорции, но перед выгрузкой проводили предварительное смешивание в течение 5 минут.
Расчет равномерности, коэффициента вариации, среднее квадратическое отклонение, среднее значение концентрации силоса в смеси кормов, влажность корма представлены в расчетах и таблицах №№ 2-4.
Таблица 2. Влажность готовой смеси
Показатель Номера проб 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Средний показатель
% 68 67 63 67 66 70 68 67 69 67 66 65 66 67 66 10 14 29 47 45 00 39 82 02 89 83 81 44 31 37 67,25
Примечание: - в числителе целые числа
- в знаменателе - десятые, сотые
Таблица 3. Результаты статической обработки работы смесителя на разных режимах
№ опыта Режим 1 Режим 2
№ образца 7 8 5 9 10 12 13 14 18 20 21 22
66,95 70,00 67,97 68,38 67,82 69,02 67,89 65,62 65,81 66,44 67,31 66,37
С, % 67,95 66,48
п 8 4
Б 2,00 0,62
и, % 2,94 0,93
Таблица 4. Качественные показатели смеси
Режим работы Показатели
Ск Б и Р
№ 1 29,28 29,53 80,38 19,62
№ 2 54,89 18,62 33,92 66,08
где, равномерность смешивания - Р коэффициент вариации - и среднее квадратическое отклонение - S среднее значение концентрации силоса в смесях кормов - С
Равномерность смешивания компонентов рассчитывалась по коэффициенту вариации концентрации силоса (%) в смеси методом математической статистики.
Коэффициент вариации и определяем по формуле
и % (9)
-"К
где 8 - среднее квадратичное отклонение;
Ск - среднее значение п параллельных измерений концентрации компонента в смеси:
Ск = С1+С2п+' ' 'Сп' (10)
Среднее квадратичное отклонение Б рассчитывается по формуле:
S-J(С к ~ С 1 )2 + (С к - С 2 )2 +.....(С к - Сп)2 ^^
Равномерность смешивания Р далее определяется как
Р = 100 - и (%) (12)
Расчет коэффициента вариации и для режима работы смесителя №2 выполним по концентрации силоса в кормовой смеси. Среднее значение концентрации силоса для проб 18, 20, 21, 22 составили:
„ _ 69,50+40,02+72,43+37,63 _ . „по/
Ск----— 54,89% (13)
Среднее квадратичное отклонение Б:
_ /(69, 5 0 ~ 54,89)2+ (54,89-40,0 2)2+ (72,43 - 54,89)2- (54,89- 3 7,6 3)2
213,45+221,12+307,65+297,91 --- —18,62 (14)
Коэффициент вариации и составит:
5X100 18,62 Х100
и =-= —-—33,92% (15)
Ск 54,89 ' 4 '
Равномерность смешивания Р:
100 - 33,92 = 66,08% (16)
Аналогично рассчитывается равномерность смешивания для режима 1. Она составила 19,62% Здесь: Ск = 11713 = 29,28%
^ = I (29,28-17,74)2 + (29,28-64,43) 2 + (29,28-14,77)2 + (29,28-20,19)2 =
I1
= Д661,85 = 23,53
3
и = 23,53 х100 = 80 38 %, тогда Р = 100 - 80,38 = 19,62 % 29,28 '
Поскольку значения влажности исходных образцов существенно не различаются, не следует ожидать и значительных различий в коэффициентах: вариации влажности смесей, полученных при работе установки на режимах 1 и 2. Однако все же коэффициент вариации режима 2 несколько ниже, чем для режима 1 (0,93% против 2,94%), что может служить подтверждением того, что режим 2 обеспечивает лучшую равномерность смешивания, чем режим 1 (рис.5).
Д индикаторы засыпаны в середине, число оборотов 19 в мин.
х индикаторы засыпаны полностью в середину бункера, коэффициент заполнения 0,43, число оборотов бункера 19 в мин, с углом наклона 3 град.
2 линейный фильтр (индикаторы засыпаны в середине, число оборотов 19 в мин.)
-- - 2 линейный фильтр (индикаторы засыпаны полностью в середину бункера, коэффициент заполнения 0,43, число оборотов бункера 19 в мин, с углом наклона 3 град.)
Рис. 5. Распределение индикатора при различных условиях испытаний, %
Проведенные исследования показали, что предварительное смешивание корма в течение 5 минут обеспечивает более равномерное смешивание компонентов. Замена прямолинейных направляющих внутри бункера на спиральные пластины обеспечивает более интенсивное смешивание в центре смесителя.
Литература:
¡.Материал патентно-информационного поиска // Отчет лаборатории, 2011. - 133 с. 2. Соловьев, С.А. Методика оценки качества смешивания кормов на основе вероятностных методов / С.А.Соловьев и др. // Техника в сельском хозяйстве.- 2003. - №2. - С.55-56.
Скоркин Владимир Кузьмич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. отделом Карпов Виктор Петрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Повалихин Николай Васильевич, ведущий инженер-конструктор Аксенова Валентина Пименовна, ведущий инженер Андрюхина Ольга Леонидовна, ведущий инженер
Колесникова Татьяна Николаевна, кандидат химических наук, зав. химлаборатории ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. 8(4967)674333 E-mail: [email protected]
The results of studies on mixing and unloading of feed mixtures from multi-chopper distributor of new generation are given.
Keywords: multi-chopper distributor MMP-1, coefficient of variation, humidity of tests, indicator.
УДК 631.331:636.086
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ АРИДНЫХ ПАСТБИЩ УЗБЕКИСТАНА
М.Т.Байиров А.А.Садыров С.М.Байиров
Статья посвящена вопросам укрепления кормовой базы пустынно-пастбищного животноводства. Приведены результаты НИР по разработке технологий и технических средств для улучшения низкоурожайных и восстановления деградированных пастбищ, а также заготовке сена с естественных пустынных и полупустынных пастбищ. Описаны конструкции комбинированного агрегата для улучшения пастбищ и косилки-копнителя для сенозаготовки.
Ключевые слова: каракулеводство, кормопроизводство, естественные аридные пастбища, улучшение пастбищ, опустынивание, экология, кормоприготовление, саксаул, изень, полынь, технология заготовки сена, косилка-копнитель.
Одной из весомых отраслей сельскохозяйственного производства Узбекистана является каракулеводство и аридное животноводство в целом. Спецификой аридного животноводства является круглогодовое содержание животных на подножном корме естественных пустынных и полупустынных (аридных) пастбищ, занимающих площадь более 20 млн. га.
Основой сохранения и дальнейшего увеличения поголовья каракульских овец и других животных является кормовая база. Поэтому состояние естественных пастбищ, наличие в них достаточного количества кормов, во все сезоны года являются определяющими условиями дальнейшего развития отрасли. Несмотря на низкую урожайность кормовой растительности естественных пастбищ (2 - 5 центнеров с гектара), сильное колебание по годам и сезонам года они признаны как самые дешевые источники кормов.
