Механизация раздачи кормов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕХАНИЗАЦИЯ РАЗДАЧИ КОРМОВ

План

1. Классификация и зоотехнические требования к раздатчикам кормов

2. Условия применения и технологические расчеты мобильных и стационарных кормораздатчиков

3. Мощность на привод раздатчиков

4. Гидро- и пневмогидравлические установки для раздачи жидких кормов и их расчет

Литература

1. Классификация и зоотехнические требования к раздатчикам кормов

Раздача кормов - трудоемкий процесс, на долю которого приходится от 30 до 40 % от общих трудовых затрат. Эти затраты зависят от типа кормления, способа содержания животных, типа построек и применяемых средств механизации. Так, на молочнотоварной ферме на 200 коров в сутки можно раздать до 10 т кормов. При этом многие корма сильно отличаются по своим физико-механическим свойствам, что затрудняет применение одного типа раздатчика. А раздавать корм надо 2…3 раза в сутки.

При ненормированном кормлении, которое применяется на фермах КРС при беспривязном содержании коров и избытке грубых кормов, раздача упрощается. Она заключается в своевременном подвозе корма и складировании его в доступном для животных месте.

Однако из-за недостатка кормов в хозяйствах, как правило, используют нормированное кормление. При этом норма выдачи зависит от продуктивности коровы или возраста животного, откармливаемого на мясо.

Индивидуальная нормированная раздача корма встречает известные затруднения и усложняет конструкцию раздатчиков. Чтобы упростить раздачу, животных подбирают в группы с примерно равной продуктивностью или одного возраста. В этом случае раздача производится в групповые кормушки с нормой корма на всю группу. Такой способ раздачи особенно пригоден на откормочных фермах. На племенных остается индивидуальная нормированная раздача корма. Зачастую она осуществляется вручную. Поросятам-отъемышам корм выдается ненормированно в групповые кормушки (самокормушки).

В настоящее время применяется большое количество типов раздатчиков, отличающихся рабочими органами и способами их привода. Выбор раздатчика предопределяется преимущественным видом корма, используемого на ферме, и способом содержания животных. Большинство выпускаемых раздатчиков предназначено для одного вида и консистенции корма: грубых, концентрированных, сочных, влажных мешанок, влажных рассыпных или жидких кормосмесей. Встречаются и универсальные раздатчики. С зоотехнической и экономической точек зрения такие раздатчики наиболее целесообразны. Однако они сложны по устройству, малопроизводительны и поэтому требуют больших затрат труда.

По роду использования кормораздатчики можно подразделить на мобильные и стационарные. К первым относятся те, которые имеют бункер для корма, перемещаются вдоль кормушек и равномерно дозировано выдают в них корм. Один вид передвижных раздатчиков может перемещаться вне животноводческих помещений и доставлять корм от мест хранения, другие - перемещаются только внутри помещения. К стационарным раздатчикам относятся те, у которых раздача корма производится подвижным рабочим органом, а сам раздатчик неподвижен. Такие раздатчики раздают корм в одном или двух кормовых проходах одного животноводческого помещения (Примеры по плакатам).

По типу рабочих органов раздатчики можно подразделить на ленточные или ленточно-тросовые, платформенные, винтовые (шнековые), спирально-пружинные, штанговые скребковые и шайбовые, цепочно-планчатые, - скребковые, - шайбовые, тросошайбовые, ковшовые, вибрационные и трубопроводные (гидравлические и пневматические).

По типу привода раздатчики могут быть с приводом от электропривода (все стационарные и часть мобильных) и от двигателя внутреннего сгорания.

Ко всем типам раздатчиков предъявляются определенные требования, которые устанавливаются зоотехнической наукой. Вот некоторые из них:

- равномерность выдачи корма на фермах КРС не должна отклоняться от установленной нормы более чем на 15 % по объемистым кормам и 5 % - по концентрированным; максимальные потери корма не должны превышать 1 % от розданного количества;

- на свинофермах при раздаче корма в индивидуальные кормушки раздатчик должен иметь возможность варьировать норму выдачи от 0,5 до 5 кг, а при раздаче в групповые - распределять ровным слоем по длине кормушки от 1,5 до 15 кг на 1 погонный метр; неравномерность раздачи не должна превышать 10 % при дозировании в индивидуальные кормушки и 5 % - в групповые; потери корма при раздаче не допускаются;

- на птицефермах заполнение кормушек не должно превышать 1/3…1/4 их высоты во избежание потерь корма при поедании его птицей.

2. Условия применения и технологические расчеты мобильных и стационарных кормораздатчиков

Условия применения мобильных и стационарных кормораздатчиков различны. Применение мобильных раздатчиков на тракторной тяге требует устройства утепленных тамбуров или устройства воздушных завес возле въездных дверей производственных помещений, чтобы холодный воздух не попадал в помещение для скота во время заезда и выезда кормораздатчика. Для таких раздатчиков требуются кормовые проходы шириной от 1,4 до 2,2 м в зависимости от типа кормораздатчика, подъемной дуги молокопровода для проезда раздатчика, твердого покрытия дорог.

Электрифицированные мобильные кормораздатчики на рельсовом ходу требуют устройства загрузочных средств, которые устанавливаются либо в тамбурах, либо непосредственно в производственном помещении. Использование этих раздатчиков благоприятно сказывается на микроклимате помещения, поскольку не возникает сквозняков и поступления холодного воздуха в зимнее время, как это происходит при въездах и выездах тракторных раздатчиков.

Стационарные кормораздатчики вообще не требуют для своего размещения кормового прохода, поскольку в одном случае они совмещаются с кормушками (ТВК-80), в другом - размещаются над кормушками (тросошайбовые, гидравлические).

Работу всех типов кормораздатчиков (за исключением трубных) можно уподобить работе поточной линии, в которой корм передается с одного транспортного устройства на другое, пока не попадет в кормушку. В этом случае можно записать условие неразрывности потока:

где F₁; F₂; …F_K - сечение слоя корма на транспортерах раздатчика и в кормушке;

- скорость перемещения корма в раздатчике самого мобильного раздатчика.

Если в раздатчике два рабочих органа (КТУ-10, КУТ-3А и т.п.), перемещающих корм, то в уравнении будет три составляющих, если один рабочий орган, то две. При этом у стационарных раздатчиков типа ТВК-80 первый поток создается загрузочным средством, а поток на транспортере - это слой корма в кормушке.

Каждая составляющая уравнения неразрывности потока представляет собой производительность рабочего органа раздатчика. Если это ленточный или пластинчатый транспортер (плакаты), то:

где В - ширина потока корма, м;

Н - высота слоя корма, м;

k - коэффициент буксования корма, равный 0,94…0,96 при наличии сопротивления движению.

Если это скребковый транспортер (плакат), то:

где В_с - длина скребка, м;

h - высота скребка, м;

ц - коэффициент заполнения межскребкового пространства.

Если это шнековый транспортер (плакат), то:

где Д - диаметр шнека, м;

d - диаметр вала шнека, м;

S - шаг шнека, м;

n - частота вращения шнека, с^-1;

ц - коэффициент заполнения шнека.

Если это тросошайбовый транспортер (плакат), то:

где d_ш - диаметр шайбы, м;

d _т - диаметр троса, м;

ц - коэффициент заполнения транспортера.

Количество корма, которое необходимо выдать группе животных (или в одном помещении, или на ферме):

где q - норма выдачи корма животному на одно кормление, кг;

т - количество животных.

При раздаче корма в групповые кормушки корм должен быть распределен равномерно по длине кормушки. Тогда удельная норма выдачи на единицу длины кормушки:

где L - длина кормушек, м;

l - фронт кормления на одно животное, м/гол.

Теперь уравнение неразрывности потока можно записать:

= .

Из этого уравнения можно определить любую неизвестную величину, если известны остальные. Обычно норма выдачи корма на одно животное известна из зоотехнических требований. Оттуда же известен и фронт кормления на одно животное. Тогда будет известна и удельная норма выдачи q_уд. При известных конструкторских параметрах рабочих органов раздатчиков изменять можно только их режимы работы, т.е. скорость подачи корма и коэффициент заполнения рабочего органа или высоту слоя корма. Если рабочим органом мобильного раздатчика является ленточный или планчатый транспортер, то соотношение скорости транспортера и самого раздатчика будет (при заданной высоте слоя корма):

.

Если удельную норму выдачи корма регулируют высотой слоя корма, то: кормораздатчик требование классификация технологический

.

Если рабочим органом раздатчика является скребковый транспортер с коэффициентом заполнения = 1 (КУТ-3,0Б), а вторым рабочим органом является шнек, то частоту его вращения можно определить:

.

Если параметры рабочих органов раздатчиков известны и заданы режимы их работы, т.е. известна их производительность, то можно определить скорость мобильного раздатчика:

.

Для стационарного ленточного или пластинчатого раздатчика в этой формуле - скорость рабочего органа, а Q - производительность загрузочного устройства.

Необходимо отметить, что некоторые стационарные раздатчики распределяют корм не в кормушки, а в дозаторы, расположенные над индивидуальными или групповыми кормушками. В этом случае распределение корма вдоль кормушки зависит от конструкции дозатора, а не от режимов работы раздатчика. К таким раздатчикам относятся тросошайбовые, шнековые (РК-1000), подвесные скребковые, винтовые и некоторые другие. Для таких раздатчиков поток корма должен соблюдаться при загрузке раздатчика и транспортировании его в дозаторы или индивидуальные кормушки.

Производительность мобильного тракторного кормораздатчика на раздаче:

.

Но для того, чтобы корм раздать, за ним надо съездить, погрузить, привезти и т.д. Тогда фактическая производительность раздатчика получится значительно меньшей:

,

где Т_ц - время цикла.

Т_ц = Т_разд + Т ₁ + Т ₂ + Т ₃ + Т ₄ + Т ₅ + Т ₆ + Т ₇,

где Т_разд - время, затраченное непосредственно на раздачу;

Т ₁ - время переезда от места содержания животных к месту загрузки;

Т ₂ - время загрузки;

Т ₃ - продолжительность транспортирования корма от места загрузки к месту раздачи;

Т ₄ - время простоев по технологическим причинам;

Т ₅ - время на техническое обслуживание;

Т ₆ - время на ремонт машины;

Т ₇ - продолжительность переезда от одной линии раздачи к другой, если емкость кузова позволяет обеспечить раздачу в нескольких линиях.

Если взять отношение фактической производительности раздатчика к его производительности только на раздаче, т.е. на той операции, для которой он собственно и предназначен, получим своеобразный коэффициент полезного действия (использования) раздатчика:

.

Фактическую производительность раздатчика можно выразить через вместимость его бункера:

,

где ц - коэффициент заполнения бункера (0,75…0,8).

Продолжительность работы раздатчика для раздачи кормов всему поголовью животных определяется из соотношения:

.

Чтобы не вызвать стресса у животных (одному животному корм дали, другому еще нет), зоотехники устанавливают максимально допустимую продолжительность раздачи Т_зоот. Обычно это время не должно превышать двух часов. Чтобы удовлетворить таким зоотребованиям, определяют требуемое количество раздатчиков:

.

В любом случае на ферме должно быть не менее двух раздатчиков с учетом возможных неисправностей.

Количество мобильных электрифицированных раздатчиков на рельсовом ходу определяется планировочным решением помещения из расчета один раздатчик на один кормовой проход. Правда, имеются решения, когда такие раздатчики устанавливаются на платформы и по галерее, соединяющей все здания с кормоцехом, транспортируются под загрузку в кормоцех. В этом случае количество раздатчиков определяется аналогичным образом с учетом емкости бункера, времени цикла и количества обслуживаемых животных.

Возможно решение, когда такие раздатчики едут своим ходом по галерее в кормоцех, а разворачиваются на 90⁰ для проезда по кормовому проходу производственного помещения на специально оборудованном поворотном кругу.

Количество стационарных кормораздатчиков определяется только планировочным решением помещения из расчета один раздатчик на два ряда кормушек (чаще спаренных) за исключением раздатчиков внутри кормушек (ТВК-80), которые обычно предназначены для одного ряда животных.

3. Мощность на привод раздатчиков

Мощность, затрачиваемая на передвижные мобильные раздатчики, определяется его массой и скоростью на горизонтальном участке пути:

,

где M_р - масса раздатчика, кг;

_k - скорость его передвижения (рабочая и транспортная), м/с;

f_k - коэффициент трения качения колес по дороге или по рельсам, м; для рельсовых раздатчиков f_k = 0,005 см = 5^.·10^-5 м;

r - радиус колеса, м.

Мощность, затрачиваемая на привод рабочих органов раздатчиков, зависит от их конструкции и, соответственно, величины их тягового сопротивления.

Общее тяговое сопротивление скребковых рабочих органов (ТВК-80):

,

где P_k - сопротивление от трения корма о дно кормушки (желоба);

P_б - сопротивление от трения корма о боковые стенки кормушки (желоба);

P_тр - сопротивление от перемещения ветви транспортера по кормушке;

Р_з - сопротивление от заклинивания корма между скребком и стенкой кормушки.

Максимальное сопротивление от трения о дно кормушки будет при загрузке транспортера кормом по всей его длине L:

,

где f - коэффициент трения корма о дно кормушки.

Сопротивление от трения корма о боковые стенки кормушки зависит от коэффициента бокового распора, который в свою очередь зависит от вида корма:

,

где k - коэффициент бокового распора для связных несыпучих кормов (не измельченные трава, сено, солома), он близок к нулю, для сыпучих кормовых смесей k = 0,4…0,6.

Ветвь транспортера опирается на сплошную поверхность дна кормушки. Тогда сопротивление:

где т_тр - масса одного погонного метра транспортера, кг/м;

L_ц - длина цепи транспортера, м; f₀ = 0,4…0,5 - коэффициент трения.

При перемещении корма скребками по кормушке частицы попадают между скребком и стенкой кормушки, заклиниваются и создают дополнительное сопротивление:

,

где q₁ - сопротивление от заклинивания, приходящееся на один скребок, q₁=15…20Н; z₁ - количество скребков, перемещающих корм.

Общее тяговое сопротивление рабочего органа платформенного кормораздатчика (плакат):

где P_к - сопротивление от трения корма о платформу при его сбрасывании скребками;

P_кл - сопротивление качению колес платформы по направляющим.

Сопротивление Р _к определяется по вышеприведенной формуле, в которой L - это длина платформы.

Сопротивление качению платформы:

,

где Q_пл - масса нагруженной платформы, кг;

f_k - коэффициент трения качения, при качении металлических колес по металлическим направляющим f_k = 0,0005 см = 5^.10^-5 м;

r - радиус колеса, м.

Тяговое сопротивление перемещению рабочего органа тросо- или цепочно-шайбового транспортера (плакаты):

,

где Р_к - сопротивление перемещению корма внутри кормопровода, определяется по вышеприведенной формуле, в которой Р_к - удельное количество корма на единицу длины транспортера и L - длина транспортера, загруженного кормом;

Р_ш - сопротивление от трения шайб о внутреннюю поверхность кормопровода;

m_т - масса одного погонного метра троса или цепи с шайбами, кг;

L_тр - общая длина транспортера, м;

f - коэффициент трения шайб о внутреннюю поверхность кормопровода, если шайбы капроновые, а кормопровод стальной, то f = 0,2…0,3.

Удельное количество корма, находящегося внутри транспортера, зависит от диаметра кормопровода d_k и коэффициент его заполнения :

.

Мощность на привод рабочих органов раздатчика определяется по формуле:

где P - полное тяговое сопротивление перемещению рабочего органа раздатчика, Н; - скорость рабочего органа, м/с; - к.п.д. передач.

Если рабочим органом раздатчика является ленточный или планчатый транспортер, то мощность на его привод:

,

где m₀ - удельная масса полотна транспортера, кг/м;

- скорость полотна транспортера, м/с;

Q_разд - производительность транспортера, кг/с;

L_тр - длина транспортера, м;

W - коэффициент сопротивления перемещению нагруженного полотна.

Если рабочим органом раздатчика является шнек, то мощность на его привод:

,

где L_ш - длина шнека, м; W = 1,2…2,5 - коэффициент сопротивления перемещению корма в корпусе шнека.

4. Гидро- и пневмогидравлические установки для раздачи жидких кормов и их расчет

Трубопроводный транспорт - наиболее дешевый и надежный вид транспорта. Широкое распространение он получил и в животноводстве при доставке жидких кормов из кормоцеха в свинарники и транспортировке навоза. Его преимущество состоит в малой материалоемкости, надежности работы (отсутствие вращающихся и движущихся деталей машин), минимальной трудоемкости (не нужен специально обслуживающий рабочий, как, например, при использовании мобильных раздатчиков). Недостаток состоит в том, что влажность транспортируемых кормов составляет не менее 78…80 %. Оптимальной влажностью с точки зрения зоотехников является 68…70 %. Определенные неудобства также создает необходимость очистки трубопроводов от остатков корма.

Напор в трубопроводе может создаваться насосом (центробежным, поршневым) или воздухом. В первом случае трубопровод очищают потоком воды, при этом его закольцовывают, или воздухом. Иногда используют резиновый разделительный шар. Во втором случае воздух после проталкивания кормовой смеси сдувает остатки корма со стенок трубы.

При насосном транспортировании по трубам кормовая смесь, как правило, поступает сразу в кормушки.

Простейшая схема транспортирования кормов сжатым воздухом выглядит следующим образом. Жидкие кормовые смеси скармливаются откормочному поголовью свиней. Транспортирование сжатым воздухом используют преимущественно на фермах, потребляющих пищевые отходы. Насосное транспортирование широко применяется при кормлении свиней рационами, составленными из местных кормов, и комбикормами на комплексах. Дозированная выдача смеси в кормушки осуществляется с помощью задвижек вручную или селекторными тележками, перемещающимися вдоль ряда задвижек и автоматически открывающими и закрывающими их.

Жидкие и полужидкие корма (то же относится и к жидкому навозу) являются неоднородной дисперсной массой, включающей частицы различных размеров. Исследованиями установлено, что течение неоднородных жидкостей начинается, когда величина касательных напряжений превысит величину статического предельного напряжения сдвига.

Такой вид движения называется структурным и описывается уравнением Шведова-Бингама:

,

где - касательное напряжение;

- предельное напряжение сдвига, Па;

- динамическая вязкость, Па^.с;

- градиент изменения скорости в поперечном сечении потока, с^-1.

Вязкость и предельное напряжение сдвига являются основными характеристиками неоднородных структурных жидкостей. Они определяются экспериментально на вискозиметрах и, в частности, на ротационном вискозиметре Воларовича. Зависят от состава кормовой смеси, ее влажности и температуры.

Так, в частности, установлено, что при прочих равных условиях смесь картофеля с концкормом и водой имеет меньшую вязкость, чем смесь картофеля только с водой. Транспортировать смесь следует при температуре не менее 50…60⁰С. Чем меньше влажность смеси, тем при большей температуре выгоднее ее транспортировать. С увеличением влажности смеси ее вязкость уменьшается. Однако влажность жидких кормовых смесей жестко регламентирована зоотехническими требованиями.

При расчете установок гидротранспорта необходимо:

Определить производительность установки.

Произвести гидравлический расчет системы.

Обосновать и выбрать напорное и вспомогательное оборудование.

Производительность зависит от нормы и кратности кормления, количества поголовья и распорядка дня:

,

где q - норма корма на одну голову, кг;

m - количество животных, гол.;

t - продолжительность работы установки, с.

Исследования, проведенные в ВИЭСХе, показали, что удельные потери напора на прямолинейном участке трубопровода можно определять по формуле:

Па/м,

где - средняя скорость кормовой смеси в трубах, м/с;

d - диаметр трубопровода, м;

- вязкость, Па^.с;

- предельное напряжение сдвига, Па;

с_в и с_к - плотность воды и кормовой смеси, соответственно, кг/м ³;

?h_l - потери напора на прямолинейном участке трубопровода, Па;

l - длина трубопровода, м.

Приведенная формула позволяет при известной производительности и заданном диаметре трубопровода определить удельные потери напора или, если известна характеристика насосного оборудования и длина кормопровода, определить его диаметр. При этом необходимо помнить, что:

.

Суммарные потери напора складываются из потерь на прямолинейном участке ?h_l, потерь в местных сопротивлениях ?h_м и потерь от разности высот (геодезических) ?h_r

?h_с = ?h_l + ?h_м + ?h_r..

Потери напора в местных сопротивлениях (колена, вентили, тройники, крестовины, клапана, задвижки и т.п.) при скоростях движения 0,7…2 м/с определяются по формуле Вейсбаха:

Па,

где - коэффициент местного сопротивления, зависит от вида сопротивления и составляет 0,1…3 (см., например, Ф.С. Лихачева, стр. 57).

Рабочее давление, развиваемое насосом или создаваемое в продувочном котле, должно быть больше суммарных потерь напора: Р_раб ? ?h_с.. Оборудование, используемое для транспортирования кормов по трубам, рассчитано на давление не более Р_раб = 0,6 МПа. Исходя из этого, можно определить удельные потери напора на прямолинейном участке трубопровода:

,

и по ним определить диаметр трубопровода.

Производительность компрессорной установки:

, м ³/с,

где - коэффициент утечки воздуха (0,8…0,85);

Р_к - давление сжатия у компрессора и в ресивере, Па;

V_рес - вместимость ресивера, м ³.

Формула учитывает, что компрессор накачает воздух в ресивер до заданного давления Р_к до начала продувки и этот воздух будет расходоваться во время продувки, пока давление в ресивере не сравняется с давлением в продувочном котле.

Из уравнения Клайперона:

.

Откуда объем ресивера:

,

где V_п - вместимость продувочного котла, м³;

V_кр - вместимость кормопровода, м³.

Определив производительность и давление, по каталогу подбирают насос, компрессор, ресивер.

Литература

Омельченко А.А., Куцын Л.Н. Кормораздающие устройства. - М.: Машиностроение, 2004.

Коба В.Г. Машины для раздачи кормов. - Саратов: 2004.

Лихачев Ф.С. Пневматическая транспортировка полужидких кормов. -М.: Машиностроение, 2007.

Размещено на Allbest.ru

...