Ледвянкин Алексей Александрович. Снижение энергоёмкости очистки стойл от навоза с обоснованием конструктивно-режимных параметров очистителя

Краткое описание

Ледвянкин Алексей Александрович. Снижение энергоёмкости очистки стойл от навоза с обоснованием конструктивно-режимных параметров очистителя : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 : Пенза, 2004 161 c. РГБ ОД, 61:05-5/1638

ФГОУ ВПО Пензенская государственная сельскохозяйственная академия
Ледвянкин Алексей Александрович
СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЁМКОСТИ ОЧИСТКИ СТОЙЛ ОТ НАВОЗА
С ОБОСНОВАНИЕМ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТИТЕЛЯ
Специальность 05.20.01 — технологии и средства механизации
сельского хозяйства
Диссертация на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: к.т.н., доцент Щербаков С.И.
Пенза - 2004
Реферат
Диссертационная работа выполнена на 125 страницах машинописного текста (без приложений), содержит 7 таблиц и 55 иллюстраций.
Ключевые слова: стойло, навоз, очиститель, щёточный барабан, скреб¬ковый погрузчик, энергоёмкость, качество очистки.
В диссертационной работе на основе анализа литературных источников и практики показана необходимость совершенствования рабочего процесса своевременного и качественного удаления навоза из стойл крупного рогатого скота.
Предложена перспективная конструктивно-технологическая схема очи-стителя, основой которой является очистка стойл щёточным барабаном с од-новременной погрузкой навоза в кузов скребковым погрузчиком.
Представлены теоретические исследования работы очистителя. Получе¬ны выражения для расчёта его основных конструктивно-режимных парамет¬ров.
Приведены результаты экспериментальных исследований по определе¬нию влияния различных факторов на качество и энергоёмкость очистки стойл.
Изложены возможные варианты использования очистителя стойл и ре-зультаты испытаний в производственных условиях.
Приведены расчёты экономической эффективности его использования.
з
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 6
1 Состояние механизации очистки стойл от навоза. Цель и задачи
исследований 8
1.1 Характеристика стойл коровников и анализ их загрязнённости
экскрементами животных 8
1.2 Классификация и анализ средств механизации очистки стойл
коровников от навоза 12
1.3 Динамика использования щёточных очистителей в различных
отраслях 28
1.4 Состояние исследований щёточных очистителей 31
1.5 Цель и задачи исследований 34
2 Теоретические исследования очистителя стойл коровников от навоза и
обоснование его параметров 38
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы очистителя стойл
коровников от навоза 38
2.2 Определение конструктивно-режимных параметров очистителя 41
2.2.1 Определение длины ворсины, диаметра барабана и скорости
движения частицы 43
2.2.2 Траектория движения пучка ворсин. Определение зависимости
частоты вращения щёточного барабана от конструктивно-режимных параметров очистителя 48
2.2.3 Траектория движения частицы навоза. Определение параметров
приёмника сметаемых частиц 56
2.2.4 Определение производительности щёточного очистителя 60
2.2.5 Транспортировка навоза шнеком Определение критической частоты
вращения шнека 60
2.2.6 Определение диаметра шнека, производительности и мощности
привода 62
2.2.7 Определение конструктивных параметров и мощности привода
наклонного скребкового транспортёра 63
2.3 Анализ силового взаимодействия рабочих органов с навозом.
Энергетический баланс очистителя 65
2.4 Выводы по разделу 69
3 Экспериментальные исследования очистителя стойл коровников
от навоза 70
3.1 Программа экспериментальных исследований 70
3.2 Методика экспериментальных исследований 71
3.2.1 Выявление структурного состава навоза и загрязненности
стойл крупного рогатого скота 71
3.2.2 Определение суточной динамики загрязнений стойл 72
3.2.3 Оценка физико-механических свойств бесподстилочного навоза 73
3.2.4 Отсеивающий эксперимент 77
3.2.5 Описание лабораторного очистителя. Методика определения зависимостей качества очистки, энергоёмкости и мощности
при различных режимах работы очистителя 79
3.2.6 Методика определения рациональной скорости движения
скребкового погрузчика 83
3.3 Результаты экспериментальных исследований очистителя стойл
от навоза и их анализ 83
3.3.1 Структурный состав и загрязненность стойл 83
3.3.2 Динамика суточного загрязнения стойл 84
3.3.3 Физико-механические свойства бесподстилочного навоза
крупного рогатого скота 85
3.3.4 Реализация отсеивающего эксперимента 86
3.3.5 Определение рациональных параметров и режимов работы
мобильного щёточного очистителя 88
3.3.6 Определение рациональной скорости движения скребкового
погрузчика 99
3.3.7 Выводы по разделу 100
4 Рекомендации по использованию разработанного очистителя и расчёту
его параметров 101
4.1 Рекомендации по использованию очистителя 101
4.2 Методика расчёта конструктивно-режимных параметров
разработанного очистителя 105
5 Испытания очистителя в производственных условиях и экономическая
оценка его использования ..107
5.1 Испытания очистителя стойл в производственных условиях 107
5.2 Экономическая оценка использования очистителя стойл 110
5.3 Выводы по разделу 112
Общие выводы 114
Список литературы 115
Приложения 126
ВВЕДЕНИЕ
Животноводство - одна из ведущих отраслей сельскохозяйственного производства, которая на современном этапе остаётся наиболее трудоёмкой и наименее механизированной в отношении многих технологических опера¬ций. Причина этого в том, что приходится иметь дело с животными, получе¬ние продукции от которых связано с решением целого комплекса не только технических, но и технологических, биологических, физиологических и дру¬гих проблем.
Перевод животноводства на промышленную основу выдвигает новые требования к машинам и заставляет по-новому решать многие вопросы механизации, зачастую создавать новую машинную технологию выращивания и содержания животных. Это возможно только на основе коренного улучшения условий содержания животных, поддержания оптимального микроклимата в помещениях [1.. .6].
На микроклимат животноводческого помещения существенное влия¬ние оказывает скопление навоза, которое создаёт повышенную загазован¬ность сероводородом, аммиаком и другими вредными веществами.
Несвоевременная и некачественная уборка навоза способствует раз¬витию микробов и болезнетворных бактерий, которые могут привести к за¬болеванию не только животных, но и людей, употребляющих в пищу про¬дукцию животноводства (мясо, молоко и др.).
Таким образом, своевременная очистка стойл от навоза является важ¬ным залогом нормального физического состояния животных, его продуктив¬ности и качества производимой продукции.
Процесс очистки стойл - весьма трудоёмкая операция, которая зани¬мает почти половину всех затрат по уходу за животными. Удаление навоза из помещений в настоящее время механизировано, однако, очистка стойл прак¬тически везде осуществляется вручную. Трудоёмкость и несовершенность технологии очистки стойл оказывает отрицательное влияние не только на производство продукции животноводства, но и на её себестоимость.
Попытки механизации очистки стойл не достигли ожидаемого ре¬зультата. В настоящее время разработаны различные устройства для очистки стойл в виде дополнительных скребков различной конфигурации и исполне¬ния, закрепляемые на тяговые органы навозоуборочных транспортёров типа ТСН. Также существуют комбинированные машины. К сожалению, широко¬го распространения не получил ни один очиститель в силу ряда причин. Од¬ни не отвечают современным зоотехническим требованиям, ненадёжны в ра¬боте, другие увеличивают влажность и навозные стоки, ухудшая экологиче¬скую обстановку, третьи - слишком сложны, дороги, узкоспециализированы в использовании.
Всё это свидетельствует о том, что задача создания и внедрения про¬стых, надёжных, малоэнергоёмких, производительных, мобильных и деше¬вых очистителей стойл, является весьма актуальной и требует вполне опре¬делённого решения.
Цель работы - снижение энергоёмкости очистки стойл коровников от навоза с обоснованием конструктивно-режимных параметров очистителя, обеспечивающего высокое качество выполнения процесса очистки с наи¬меньшими затратами труда и энергии.
Объект исследований - процесс очистки стойл коровников от навоза очистителем щёточного типа.
Предмет исследований - закономерности, условия и режимы очистки стойла от навоза.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
- конструкция очистителя стойл коровников от навоза;
- аналитические выражения, описывающие процесс очистки стойл от навоза;
- результаты расчётов конструктивно-режимных параметров мобиль¬ного щёточного очистителя.

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. На основании анализа существующих очистителей стойл и способов уборки навоза, предложена конструктивно-технологическая схема очистите¬ля стойл коровников от навоза, позволяющая снизить энергоёмкость и уве¬личить качество очистки.
2. Теоретические исследования процесса очистки стойл коровников от навоза, позволили получить аналитические выражения для определения его конструктивно-режимных параметров: длины ворсины; диаметра барабана; угловой частоты вращения. Получены аналитические выражения для опреде¬ления мощности, затрачиваемой на очистку стойл и производительности очи¬стителя.
3. Экспериментальные исследования мобильного щеточного очистителя позволили установить:
□ основные факторы, влияющие на качество очистки стойл коровников от навоза (угловая частота вращения, поступательная скорость, количество лопастей на барабане);
□ оптимальные конструктивно-режимные параметры мобильного щё¬точного очистителя, при которых наблюдается минимальная энергоёмкость с наилучшим качеством очистки (95...97%): угловая частота вращения - 2 с'1; поступательная скорость - 0,3 м/с; количество лопастей - 3 шт.
4. Испытания очистителя в хозяйственных условиях показали его рабо-тоспособность, простоту, манёвренность, возможность многоцелевого ис¬пользования (очистка кормовых проходов, тамбуров и других площадок). На основе испытаний мобильного щёточного очистителя стойл от навоза в про¬изводственных условиях разработаны рекомендации по его использованию в коровниках, на выгульных площадках и прилегающих территориях с твёр¬дым покрытием. Применение мобильного щёточного очистителя стойл за счёт снижения энергоёмкости, улучшения качества очистки, увеличения производительности позволяет получить годовой экономический эффект по приведенным затратам - 46 177 рублей, годовую экономию - 38 904 рубля, срок окупаемости капитальных вложений 0,7 года. Трудоемкость снизилась на 82%.