CC BY
13
УДК 631.3:636
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
НАВОЗОУБОРОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА С КОНСОЛЬНО-СКРЕПЕРНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
П.А. Савиных, В.А. Филипчик
Приведены результаты исследований навозоуборочного транспортера с кон-сольно-скреперными рабочими органами. Скрепер состоит из ползуна, на котором с помощью шарниров, имеющих две степени свободы, закреплен скребок. Скребок имеет прямоугольную форму шириной 579 мм и высотой 346 мм. Ключевые слова: скрепер, навозоуборочный транспортер, штанга, ползун, цепь, рабочий ход, холостой ход.
Экологическая безопасность реконструируемой или новой фермы в значительной степени определяется принятой в проекте системой уборки, транспортирования и хранения навоза. Также до сих пор существует проблема низкой производительности и высокой энергоемкости в процессе навозоудаления с использованием различных технических средств, таких как ТСН, КСУ, УС, КОШ и др. Из числа применяемых механических средств уборки навоза наиболее распространены (более 50%) скребковые транспортеры кругового движения, отличающиеся техническим несовершенством и, как следствие, высокой энергоемкостью и низкой надежностью [1, 2].
Для повышения эффективности системы удаления навоза нами разработан экспериментальный образец скреперной установки для удаления навоза при привязном содержании животных (рис. 1) [3].
Рис. 1. Принципиальная схема скреперной установки для удаления навоза: 1 - рабочий
орган; 2 - продольный канал; 3 - приводная цепь; 4 - поворотный ролик; 5 - редуктор; 6 - электродвигатель; 7 - приводная звездочка; 8 - поперечный канал с транспортером ТШГ
Основной рабочий орган - консольный скрепер - состоит из ползуна на котором с помощью шарниров, имеющих две степени свободы, закреплен скребок. Ползун с двух сторон имеет крепление для цепи. Скребок имеет прямоугольную форму шириной 570 мм и высотой 346 мм. Угол раскрытия скребка
при рабочем ходе 750, а при холостом ходе 150. Нижняя часть скребка (основание) выполнена в виде полого квадрата, в который заливается бетон для увеличения веса скребка (рис. 2).
Рис. 2. Рабочий орган консольного скрепера для удаления навоза: 1 - ползун малый; 2 - скребок левый; 3 - штанга; 4 - цепь; 5 - болт М16-6gx65; 6 - гайка М16-6Н; 7 - шайба 16,65Г
Установка работает в двух продольных закрытых решеткой каналах шириной 600 мм и высотой 400 мм по принципу возвратно-поступательного движения с приводом от электродвигателя мощностью 1,5 кВт.
При движении рабочего органа вперед под действием сил трения и действующей нагрузки со стороны навозной массы на рабочий орган, скребок раскрывается и всей площадью перемещает навозную массу вдоль продольного канала по направлению к поперечному каналу (рис. 3, 4).
Рис. 3. Рабочий ход скребка навозоуборочного транспортера
При достижении рабочего органа определенной точки включается реверс электродвигателя и скребок начинает движение в обратную сторону. При этом под действием сил трения нагрузки на полезную площадь рабочего органа, скребок складывается и происходит холостой ход, при котором отсутствует перемещение навозной массы по каналу.
Количество рабочих органов в установке - по три в каждом канале. Экспериментальный образец навозоуборочного транспортера установлен в действующем коровнике хозяйства ТНВ «Новомедянское» Кировской области.
Для определения оптимальных конструктивно-технологических параметров совместно с Кировской МИС проведены предварительные экспериментальные исследования скреперной установки в условиях рабочего коровника.
План экспериментальных исследований включал четыре этапа.
Первый этап - разработка, изготовление и монтаж экспериментальной установки.
Второй этап - экспериментальные исследования, которые проводились на одной (правой) ветви установки, при этом изменяли высоту навоза в канале от 50 мм до 150 мм. Начальные конструктивные размеры каналов, рабочих органов и их количество не изменяли. При проведении исследований измеряли тяговое усилие, потребляемую мощность, при этом скорость движения рабочих органов, физико-механические свойства навоза (плотность, влажность и фракционность состава) оставались постоянными при разном уровне навоза в канале. Тяговое звено динамометра устанавливалось на правой ветви установки перед первым скребком. Интервал измерений составлял 30 с. Измерения потребляемой мощности производились измерительными клещами в цепи блока управления, интервал измерений 30 с. После проведения опытов измеряли остаток навоза в канале.
Для сокращения количества опытов и оптимизации экспериментальных исследований, параметры второй продольной ветви транспортера условно принимаются равными испытуемой ветви. Влажность навоза определялась методом выпаривания, плотность определялась путем отношения массы навоза к его объему. Фракционный состав после выпаривания массы определялся по количеству составных частиц в процентном отношении к общему количеству.
Рис. 4. Измерение высоты навоза в канале испытуемой ветви транспортера
Второй этап экспериментальных исследований проводился в соответствии с программой испытаний по ГОСТ Р52777-2007, п.5.7; СТО АИСТ 2.32009, п.5.5.3. Проведено два опыта в трехкратной повторности, как при холостом ходе скребков, так и при рабочих ходах.
По результатам проведения первого опыта получены следующие параметры навоза: влажность - 87,1%, плотность - 1,07 т/м , средняя высота навоза в канале до уборки - 61 мм, средняя высота навоза в канале после уборки - 19 мм, общее время работы транспортера - 28,52 мин., скорость движения скребков -0,092 м/с, температура навоза в канале - 13.9°С.
Фракционный состав навоза приведен в таблице 1.
Таблица 1. Фракционный состав навоза (первый опыт)
Размер частиц, мм Количество, % Размер частиц, мм Количество, %
0-5 74.4 20-25 0,4
5-10 23,6 25-30 0,2
10-15 0,2 Свыше 30 0,2
15-20 0,4
Результаты измерения хода скребка до полного его раскрытия приведены в таблице 2, а результаты измерения тягового усилия и потребляемой мощности приведены в таблице 3.
Таблица 2. Ход скребка до полного раскрытия (первый опыт)
Номер повторности Длина хода, м
1. 0,90
2. 1,25
3. 1,10
Таблица 3. Результаты измерения тягового усилия и потребляемой мощности
(первый опыт)
Период измерений, мин. Рабочий ход
Показания тягового звена, кг Потребляемая мощность, кВт.
1 п. 2 п. 3 п. 1 п. 2 п. 3 п.
0,5-1,0 460 323 351 0,65 0,64 0,63
1,0-1,5 540 350 363 0,70 0,66 0,64
1,5-2,0 580 346 357 0,72 0,68 0,66
2,0-2,5 600 360 375 0,76 0,69 0,67
2,5-3,0 620 490 342 0,75 0,70 0,68
3,0-3,5 385 0,76 0,71 0,69
3,5-4,0 490 401 0,73 0,72 0,70
4,0-4,5 620 421 0,73 0,71 0,70
4,5-4,8 500 490 380 0,72 0,71 0,69
По полученным результатам расчетная производительность и удельная энергоемкость по измерениям первого опыта составила:
^ 0,618-66,8-(0,061-0,019>1,07-60 . „ _ .
О = ---:——-х2 = 7,8 т/ч
^ 28,52 '
Э = ^ = 0,0873 кВтч/т
7,8 '
Во втором опыте средняя высота навоза в канале до уборки была увели-
-5
чена до 82 мм, при этом его влажность составляла 84,8%, плотность 1,047 т/м , скорость движения транспортера - 0,091 м/с, общее время работы транспортера - 28,8 мин., температура навоза в канале - 11,5°С. Фракционный состав навоза приведен в таблице 4.
Таблица 4. Фракционный состав навоза (второй опыт)
Размер частиц, мм Количество, % Размер частиц, мм Количество, %
0-5 85,2 20-25 0,6
5-10 12,1 25-30 0
10-15 1,3 Свыше 30 0,5
15-20 0,3
Результаты измерения хода скребка до полного его раскрытия приведены в таблице 5, а результаты измерения тягового усилия и потребляемой мощности приведены в таблице 6.
Таблица 5. Ход скребка до полного раскрытия (второй опыт)
Номер повторности Длина хода, м
1. 0,95
2. 1,15
3. 1,10
Таблица 6. Результаты измерения тягового усилия и потребляемой мощности (2 опыт)
Период измерений, мин. Рабочий ход
Показания тягового звена, кг Потребляемая мощность, кВт.
1 п. 2 п. 3 п. 1 п. 2 п. 3 п.
0,5-1,0 370 340 370 0,68 0,69 0,68
1,0-1,5 400 391 407 0,74 0,71 0,70
1,5-2,0 460 420 444 0,78 0,81 0,75
2,0-2,5 480 495 496 0,82 0,80 0,78
2,5-3,0 500 508 506 0,84 0,81 0,79
3,0-3,5 520 580 470 0,88 0,83 0,80
3,5-4,0 600 620 520 0,96 0,84 0,79
4,0-4,5 715 775 670 0,93 0,81 0,82
4,5-4,8 585 620 570 0,88 0,80 0,78
По второму опыту расчетная производительность составила 8,6 т/ч, а удельная энергоемкость - 0,091 кВтч/т.
Результаты проведенных исследований показали, что увеличение высоты навоза в канале ведет к увеличению производительности устройства при незначительном увеличении энергоемкости. Анализ полученных результатов также показывает, что потребляемую мощность на холостой ход можно снизить за счет снижения коэффициента трения скребков о дно и стенки канала. Поэтому в дальнейшем при строительстве фермы в СПК «Искра» Кировской области будут использовать навозоуборочные каналы из композитных материалов (рис. 5). Образец такого канала изготовлен и испытан на прочность.
Рис. 5. Навозоуборочный канал из композитных материалов
Литература:
1. Рекомендации по системам удаления, транспортирования, хранения и подготовки к использованию навоза для различных производственных и природно-климатических условий. М.: Росинформагротех, 2005. 180с.
2. Опыт реконструкции и технологической модернизации молочных ферм. М.: Росинформагротех, 2010. 192с.
3. Пат. 123293 РФ. Транспортер скребковый горизонтальный консольный для животноводства / Ю.А. Пахтусов [и др.]. Опубл. 06.02.13, Бюл. №36.
4. Савиных П.А., Филипчик В.А. Энергосберегающая молочная ферма крупного рогатого скота СПК «Искра» Кировской области // Вестник ВНИИМЖ. 2012. №2(6). С. 26-31.
Савиных Пётр Алексеевич, доктор технических наук, заведующий лабораторией Филипчик Виталий Анатольевич, соискатель
ГНУ зональный НИИ сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Тел. (8332) 33-10-23 E-mail: [email protected]
The manure-removing transporter which has consol scraper as a labour body is designed. Scraper consists of slide-block with blade fastened by joints having two degree of freedom. Blade has rectangle shape 579 mm width and 346 mm height. Keywords: scraper, manure-removing transporter, beam, slide-block, chain, travel, idling.
