Сысоев Денис Петрович. Параметры раздатчика-смесителя кормов для малых ферм крупного рогатого скота

Краткое описание

Сысоев, Денис Петрович. Параметры раздатчика-смесителя кормов для малых ферм крупного рогатого скота : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Сысоев Денис Петрович; [Место защиты: Дон. гос. техн. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2011.- 191 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1279

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ - КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи

Сысоев Денис Петрович
ПАРАМЕТРЫ РАЗДАТЧИКА-
СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ ДЛЯ МАЛЫХ
ФЕРМ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Специальность 05.20.01 - Технологии и средства
механизации сельского хозяйства
Диссертация на соискание ученой
степени кандидата технических наук
Научный руководитель доктор технических наук, профессор Фролов Владимир Юрьевич
РОСТОВ-НА-ДОНУ -2011

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
* Состояние вопроса и задачи научного исследования ^
1.1 Характеристика производственной деятельности малых ферм
крупного рогатого скота 7
1.2 Анализ поточно-технологических линий и технических средств
приготовления кормов на фермах крупного рогатого скота 22
1.3 Анализ и техническая характеристика раздатчиков-смесителей 43
1.4 Классификация бункерных раздатчиков-смесителей с рабочим
органом ножевого типа и их анализ 50
1.5 Цель и задачи исследований 53
2 Теоретические исследования рабочего процесса раздатчика-
смесителя кормов 55
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы
раздатчика-смесителя кормов 55
2.2 Анализ работы отделяюще-смешивающего рабочего органа и
обоснование его параметров 57
2.3 Определение производительности раздатчика-смесителя 66
2.4 Определение энергоемкости процесса одновременного
измельчения и смешивания кормов 72
2.5 Моделирование процесса смешивания во вращающемся шнеке с
. учетом влияния осевого движения материала 74
3 Программа и методика экспериментальных исследований 86
3.1 Программа и задачи экспериментальных исследований 86
3.2 Описание экспериментальной установки 88
3.3 Методика экспериментальных исследований 92
3.4 Методика определения оптимальных конструктивно-режимных
параметров отделяюще-смешивающего рабочего органа 100

з
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 108
4.1 Физико-механические характеристики материалов 108
4.2 Определение математической модели, описывающей процесс
одновременного измельчения и смешивания 110
4.3 Результаты и анализ многофакторного эксперимента 112
4.4 Влияние длины частиц на неоднородность получаемой смеси 124
4.5 Результаты исследования подачи и потребной мощности 125
ВЫВОДЫ 128
5 Производственные испытания, экономическая оценка результатов
исследований и методика инженерного расчета параметров раздатчика-смесителя 130
5.1 Производственные испытания раздатчика-смесителя кормов 130
5.2 Экономическая эффективность усовершенствованных технологий и средств механизации для приготовления
’ полнорационных кормосмесей 133
5.3 Методика расчета параметров раздатчика-смесителя 137
Общие выводы 139
Список использованных источников 141
Приложения
151

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Выявлены современные тенденции развития агрегатов для приготовления полнорационных кормовых смесей на малых фермах КРС, предполагающие создание универсальных машин с использованием шнековых рабочих органов, выполняющих технологические операции одновременного измельчения и смешивания компонентов кормовой смеси послойно загруженных в бункер мобильного кормораздатчика.
Усовершенствована классификация раздатчиков-смесителей бункерного типа и определено перспективное направление, предполагающее использование в качестве рабочих органов шнеков, с закрепленными по наружному периметру винтовых поверхностей сегментами. Шнеки расположены таким образом, что винтовая поверхность одного шнека перекрывает межвитковое пространство другого шнека.
Разработана и обоснованна рациональная функциональная конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя кормов, техническая новизна которой подтверждена патентами на изобретение и полезную модель (№ 67815, № 2331191).
2. Разработаны аналитические зависимости (2.14), (2.34), для расчета основных конструктивно-режимных и технологических параметров раздатчика-смесителя кормов, при которых обеспечивается качественное выполнение технологических процессов измельчения и смешивания: частота вращения шнека - со = 3,82-6,7 с'1; вылет сегментов на витке шнекового рабочего органа 1п = 0,042-0,048 м; наружный диаметр навивки шнека D = 0,48-0,57 м, производительность раздатчика-смесителя - Q = 16,7-17,9 кг/с.
Получена математическая модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси шнековым рабочим органом, позволяющая теоретически обосновать послойную загрузку компонентов в бункер раздатчика-смесителя кормов, предполагающая вероятность перехода частиц компонентов из одного слоя в другой.
3. Изготовлена экспериментальная установка раздатчика-смесителя (рисунок 3.2) включающий в себя бункер, в передней части которого размещены измельчающий шнековый аппарат, состоящий из двух шнеков, и выгрузной транспортер. Шнеки с закрепленными по наружному периметру винтовых поверхностей ножами расположены таким образом, что винтовая поверхность одного шнека перекрывает межвитковое пространство другого шнека. Кормовые компоненты смеси подаются к шнековому аппарату посредством продольного транспортера.

140
4. Выявлены основные факторы, влияющие на процессы одновременного измельчения и смешивания: количество сегментов на одном витке шнека (Zi), скорость подающего транспортера (оп), шаг витка шнека (S) и влажность компонентов смеси (W) и установлены уровни их варьирования. В качестве критериев оптимизации выбраны неоднородность смеси (8), однородность гранулометрического состава (X) и мощность, затрачиваемая на процесс (N>71).
Экспериментальная проверка с использованием теории планирования многофакторного эксперимента подтвердила возможность использования построенных математических моделей для определения конструктивно¬режимных и технологических параметров. Установлена технологическая возможность для осуществления основных показателей процесса измельчения и смешивания. Установлено, что при количестве сегментов на одном"витке шнека Z = 8 шт.; скорости подающего транспортера г>п = 0,005 м/с, шаге витка шнека S = 0,20 м, влажности грубых кормов W = 17% неоднородность смеси составила 8 = 9,7%, однородность гранулометрического состава - X = 89,26% и мощность - ]Чуд = 7,8 кВт.
5. Разработана номограмма для определения необходимых значений скорости подающего транспортера по заданной норме выдачи или производительности раздатчика-смесителя и систематизирована методика расчета его основных параметров.
6. В результате производственной оценки функционирования раздатчика-смесителя в хозяйствах Краснодарского края получены следующие показатели:
* - производительность составила 17,4 кг/с на смешивание при оптимальной скорости вращения шнекового аппарата 5,51 с-1, на измельчение - 11,2 с-1. Угловая скорость выбиралась из условия обеспечения зоотехнических требований к цриготавливаемой кормовой смеси;
- равномерность раздачи материала - 89% при скорости движения агрегата 1,7 км/ч;
- время раздачи корма - 0,5 ч, что соответствует зоотехническим требованиям, предъявляемым к процессу кормления животных.
7. Реализация предлагаемой технологии посредством раздатчика- смесителя кормов позволяет снизить затраты энергии при приготовлении и раздаче кормов на 14,9 % и получить (по приведенным затратам) годовой экономический эффект от применения одного раздатчика в сумме 310 432,5 руб. в сравнении с раздатчиком СРК-11В-8 «Хозяин» и 79 875 руб. в сравнении с РММ-Ф-6; срок окупаемости капитальный вложений - 2,4 года.