Обоснование конструктивно-технологической схемы измельчителя грубых кормов

Основная часть

Насыщение продовольственного рынка России высококачественными молочными и мясными продуктами, мясом птицы и рыбопродуктами собственного производства является одной из важнейших социально-экономических задач на ближайшую перспективу.

В приоритетном Национальном проекте «Развитие АПК» в качестве одного из главных направлений назван подъем животноводства. Решающим условием выполнения задач является обеспечение животноводческих и птицеводческих хозяйств сбалансированными биологически полноценными комбикормами. Действующие в нашей стране комбикормовые заводы недостаточно освоили рынок комбикормов для личных и фермерских хозяйств.

Основными причинами малого спроса на комбикорм со стороны личных и фермерских хозяйств являются:

- построенные по типовым проектам заводы не способны гибко реагировать на потребность мелких хозяйств, для каждого из которых необходимо производить комбикорма в зависимости от наличия основных кормов местного производства:

- изготовление крупных партий для длительного использования нецелесообразно, так как включение в рецептуру различных биологически активных веществ при длительном хранении приводит к снижению их активности, что существенно уменьшает эффективность комбикормов;

- перевозка рассыпных комбикормов более чем на 50 км нежелательна, поскольку ухудшается качество за счет расслоения в нем компонентов, имеющих различный удельный вес;

- отсутствие доставки и сервисной оптовой торговли комбикормами.

Поэтому наиболее целесообразным решением проблемы обеспечения сельскохозяйственных животных полнорационными биологически полноценными комбикормами является разработка и внедрение высокоэффективных технологий производства комбикормов и отечественного импортозамещающего оборудования для их реализации, для чего необходимо проведение комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Выпускаемые отечественной промышленностью машины и установки для приготовления кормов не отвечают в полной мере требованиям поточного производства. Основным препятствием на пути широкого применения кормоприготовительных машин являются их невысокая пропускная способность, высокие энергетические затраты, низкая надежность и качество работы.

Для кормления сельскохозяйственных животных используется лишь небольшая часть кормов в том виде, в каком они были убраны в поле. Для большинства кормов требуется предварительная подготовка, которая проводится с целью повышения их поедаемости, переваримости и использования питательных веществ, улучшения технологических свойств, обеззараживания. Основными способами подготовки кормов к скармливанию являются механические, химические, тепловые и биологические [1].

К механическим способам кормоприготовления относятся: очистка, мойка, просеивание, измельчение, смешивание, дозирование, прессование, гранулирование, брикетирование и другие.

Измельчение - простой, общедоступный и обязательный способ подготовки грубых кормов к скармливанию. От степени измельчения зависят поедаемость корма, скорость прохождения его через желудочно-кишечный тракт, объем пищеварительных соков и их ферментная активность.

Под измельчением понимается процесс разделения кусков материала под воздействием внешних усилий на составляющие части.

К механическому измельчению грубых кормов следует отнести два основных процесса: резание и дробление [2].

Процесс дробления можно осуществлять ударом, раскалыванием, раздавливанием, плющением и истиранием.

Многочисленными исследованиями установлено, что каждый способ измельчения в отдельности пригоден только при разрушении определенной группы материалов, как это показано в таблице 1.

Таблица 1

Способы механического воздействия на измельчаемый материал в зависимости от его физико-механических свойств

В различных типах машин выбор способа измельчения обусловлен физико-механическими свойствами измельчаемого материала и различными технологическими требованиями. Каждый способ измельчения в отдельности пригоден только при разрушении определенной группы материалов. Тот или иной способ измельчения или машина выбираются в зависимости от физико-механических свойств разрушаемого материала [3].

Схемы некоторых измельчающих машин и виды механического воздействия рабочих органов этих машин на измельчаемый материал представлены на рис. 1.

Рис. 1 Схемы измельчающих машин и виды воздействия рабочих органов на измельчаемый материал, используемые в сельскохозяйственном производстве

Способ сжатия и раздавливания (рис. 1, а) положен в основу работы плющильных станков. Рабочие органы - два гладких цилиндрических валка. Измельчение материала осуществляется между двумя гладкими валками, вращающимися с одинаковыми окружными скоростями [4].

Способ сжатия и сдвига (рис. 1, б) положен в основу работы жерновых мельниц. Он приемлем только для измельчения сухих, не масличных культур. Рабочие органы - два плоских диска, изготовленных из острозернистых искусственных камней (жерновов) или металлических дисков. Материал измельчается между двух камней: вращающегося и неподвижного. Под действием центробежной силы и трения материал перемещается от центра к периферии и при этом описывает значительный путь по спирали.

Способ скалывания и сдвига (рис. 1, в) положен в основу работы вальцевых станков. Рабочие органы - два цилиндрических рифленых вальца, вращающихся с различной угловой скоростью навстречу друг другу. Разрушение материала происходит в клиновидном пространстве, образованном двумя цилиндрическими поверхностями с рифлями.

Способ дробления ударом влет в сочетании с истиранием (рис. 1, г) положен в основу работы молотковых дробилок. Рабочий орган - молотковый барабан. Измельчение осуществляется с помощью быстро вращающихся, свободно подвешенных стальных молотков, которыми материал, вводимый в камеру, ударяется и частично разрушается, затем истирается о молотки и неподвижные части машины (решето, деки), а также от взаимного трения частиц между собой.

Способ свободного удара и истирания (рис. 1, д) положен в основу работы центробежных дробилок. Рабочий орган, разгонный диск с лопатками, вращающийся с большой скоростью, придает материалу ускорение. Материал с большой скоростью ударяется о неподвижную рифленую поверхность и разрушается.

Способ резания (рис. 1, е) положен в основу работы центробежно-роторных дробилок. Рабочие органы, вращаясь, придают центробежную силу материалу, который, проходя по радиальным сквозным пазам, измельчается посредством среза на режущих парах [4].

Актуальность рассматриваемой проблемы связана с тем, что в процессе переработки продукции сельскохозяйственного производства имеется много отходов: обрезки ветвей, стебли и стержни кукурузы, стебли подсолнечника, грубая травянистая растительность, жмых, жом и т.д., которые после переработки в измельченном виде пригодны для откорма крупного рогатого скота и птиц в виде комбинированных кормов. В большинстве случаев стебли подсолнечника запахиваются в почву, а обрезки ветвей, стебли грубых кормов и стержни кукурузы сжигаются.

Способ измельчения, определяемый физико-механическими свойствами материала, его начальными и конечными размерами, оказывает существенное влияние на удельную энергоемкость и качество измельчения. Поэтому выбор рациональных способов измельчения и на их основе - рациональных рабочих органов измельчителей имеет большое значение, а разработка технологических и конструктивных мероприятий по повышению производительности, улучшению качества измельчения и надежности рабочих органов в измельчителях является настоятельной необходимостью.

Для решения данной проблемы предлагается новая конструктивно-технологическая схема измельчителя грубых кормов (рис. 2) [2, 5].

Рис. 2 Конструктивно-технологическая схема измельчителя грубых кормов

Предлагаемый измельчитель грубых кормов состоит из рамы со стойками (1), мотора (2), механизма привода (3), двух измельчительных барабанов (4 и 5), подающего вала с циркуляционными дисками (6), ленточного транспортера (7) с ведущим (8) и ведомым (9) валами, механизмов натяжения (10, 11 и 12).

Измельчительные барабаны 4 и 5 изготовлены из цельных металлических прутков, в поперечных плоскостях (сечение А-А) которых выточены шесть зубьев, расположенных относительно друг друга под углом 60 и распределенных по всей длине цилиндрической поверхности прутков с шагом 7 мм. При этом измельчительные барабаны 4 и 5 установлены параллельно относительно друг друга с возможностью вхождения зубьев в межзубовое их пространство и вращения вокруг своих горизонтальных осей.

Сверху измельчительных барабанов 4 и 5 установлен подающий вал с жестко закрепленными циркуляционными дисками 6 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси против часовой стрелки с частотой 50 мин.

Ленточный транспортер 7 установлен на раме 1 с возможностью подачи исходных и транспортирования измельченных материалов.

Измельчитель грубых кормов работает следующим образом.

Оператор включает мотор 2 и посредством механизма привода 3 крутящий момент передается ко всем рабочим органам измельчителя. На ленточный транспортер 7 укладывается исходный материал, который транспортируется к измельчительным барабанам 4 и 5.

Подающий вал с циркуляционными дисками 6, вращаясь против часовой стрелки, подает исходный материал в камеру измельчения (межзубовое пространство измельчительных барабанов 4 и 5) и придерживает исходный материал, чтобы он не двигался в обратную сторону. Измельчительный барабан 5, вращаясь по часовой стрелке с частотой оборотов 100 мин, затягивает исходный материал в межзубовое пространство, а измельчительный барабан 4, вращаясь против часовой стрелки с частотой оборотов 2000 мин, измельчает исходный материал и отбрасывает его на ленточный транспортер 7, который транспортирует измельченный материал к месту складирования. Процесс измельчения материалов осуществляется непрерывно.

Опытный образец предлагаемого измельчителя грубых кормов показан на рис. 3.

а б

Рис. 3 Общий вид опытного образца измельчителя (а) и измельчительные барабаны (б)

Предлагаемая конструкция по сравнению с другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: простота, высокие пропускная способность и производительность; способность измельчать грубые корма вне зависимости от их физико-механических свойств при значительном снижении энергетических затрат.

Список использованных источников

1. Коба В.Г., Брагинец Н.В., Мурусидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф. Механизация и технология производства продукции животноводства. М.: Колос. 2000. 528 с.

2. Габачиев Д.Т., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Измельчитель грубых кормов для крестьянских и фермерских хозяйств // Сборник статей Международной научно-практической конференции «Новая наука: Современное состояние и пути развития (09 сентября 2015г., г. Стерлитамак). Стерлитамак. 2015. С. 69-72.

3. Габачиев Д.Т., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Анализ рабочих органов, обеспечивающих процесс измельчения резанием // Сборник статей Международной научно-практической конференции «Новая наука: Современное состояние и пути развития (09 сентября 2015 г., г. Стерлитамак). Стерлитамак. 2015. С. 72-74.

4. Габачиев Д.Т., Хажметов Л.М. Анализ способов измельчения грубых кормов // Материалы V межвузовской научно-практ. конфер. сотрудников и обучающихся аграрных вузов СФО «Инновации в агропромышленном комплексе». Нальчик, КБГАУ. 2016. С. 187-191.

5. Пат. 168572 Российская Федерация, МПК В 02 С 4/02. Измельчитель грубых кормов / А.К. Апажев, Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, Д.Т. Габачиев и др. // Заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарский ГАУ. №2016118869; заявл. 16.05.16; опубл. 09.02.17. Бюл. №4. 2 с.

Размещено на Allbest.ru