Использование машин для приготовления концентрированных кормов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основной статьёй затрат в животноводстве являются корма (60…70%), причём в структуре кормов наиболее дорогими оказываются концентрированные корма и кормосмеси (30%). Наиболее энергозатратными операциями при приготовлении кормосмесей являются операции дозирования и смешивания, так как в основном используется оборудование со шнековыми рабочими органами, работающее периодически. На сегодняшний день использование такого энергоёмкого оборудования экономически нецелесообразно. Необходимо разрабатывать устройства, которые могут обеспечить приготовление кормосмесей, соответствующие зоотребованиям, с минимальными энергозатратами, при этом наиболее перспективным направлением является сочетание вышеуказанных операций в одной машине [1].

При дозировании и смешивании необходимо обеспечить заданное количество каждого компонента и равномерное распределение компонентов во всём объёме приготовленного корма. Несоблюдение этих требований ведёт к снижению питательности и сбалансированности корма 2].

Применяемые для приготовления концентрированных кормов машины периодического принципа действия имеют высокую точность дозирования и равномерность смешивания, но отличаются большими габаритными размерами и затратами времени на загрузку компонентов и выгрузку готового корма, высокой энергоёмкостью смесеобразования. Применение дозирующих и смешивающих машин непрерывного принципа действия позволит сократить время и снизить энергоёмкость производства концентрированных и комбинированных кормов, а совмещение их в один агрегат - снизить материалоёмкость конструкции и сократить транспортные пути внутри кормоцеха [2].

1. Анализ существующих технологий смешивания и дозирования

Рациональный состав корма зависит от вида животных, их возраста, цели кормления, поэтому сбалансированные корма готовят в виде смеси компонентов. Конечным продуктом, подготовленным скармливания животным, может быть кормосмесь, влажная мешанка, гранулы или экструдированный корм, но в любом случае определяющими процессами, обеспечивающими заданное соотношение компонентов и их однородное распределение во всём объёме приготовленного корма, являются процессы дозирования и смешивания [7].

При приготовлении смесей компонентов, основным оборудованием являются дозаторы и смесители. Объединение двух операции - дозирование и смешивание в одном устройстве позволит получить комбинированную установку для приготовления кормосмесей. Дозаторы-смесители по принципу работы подразделяются на объемные и массовые (рис. 1.1). При использовании первого способа дозы мерят по объему, а при использовании второго - по массе. В объемных дозаторах важным параметром, влияющим на точность дозирования компонента, является его плотность. Необходимо добиваться стабильности плотностей компонентов во время работы устройства. По структуре технологического процесса делятся на дискретного и непрерывного действия. При дискретным смешиваний можно обеспечить точное соотношение между компонентами (их часто загружают в смеситель по массе). Недостатком таких устройств является большая энергоёмкость смесеобразования и длительное время смешивания [5].

Проведем сравнение смесителей дискретного и непрерывного действия, отметив их особенности, преимущества и недостатки.

Смесители дискретного действия. Время цикла состоит из трех частей (периодов): загрузки емкости смесителя, смешивания, выгрузки готовой смеси.

Рисунок. 1.1 - Классификация дозаторов-смесителей.

Время процесса смешивания разделяют на три этапа: 1 - перемещение рабочими органами смесителя группы смежных частиц материала из одного места смесительной емкости в другое; 2 - постепенное перераспределение частиц различных компонентов через свежеобразованную границу их раздела (процесс протекает на уровне микрообъемов); 3 - сосредоточение частиц одинаковой массы в соответствующих местах смесителя под действием гравитационных или инерционных сил (процесс сегрегации) [3].

Последний процесс по своему действию противоположен первым двум, он ухудшает однородность смеси и по возможности должен быть исключен.

Перемещение отдельных частиц корма лопастями мешалки, сопровождается работой сил внутреннего трения слоев корма, часть корма не сразу попадая в нужное, для равномерного распределения компонентов, место, перемещается в большей мере, чем необходимо для равномерного распределения компонентов в объеме смеси, а также это движение приводит кнежелательному нарушению целостности отдельных частиц корма, нагреванию смеси, что подтверждается изменением модуля помола и повышением температуры смеси [2].Таким образом, смеситель дискретного действия способен выполнять смешивание компонентов кормовой смеси с высокой точностью дозирования и равномерностью смешивания компонентов, отвечающим зоотехническим требованиям. Но он имеет существенные недостатки. К недостаткам следует отнести наличие энергии за счет лишнего перемещения части корма внутри смесительной камеры. Смеситель непрерывного действия. Смеситель непрерывного действия с таким же по массе смесителем дискретного действия имеет большую производительность, так как эффективнее используется время его работы: процессы загрузки и выгрузки смеси выполняются одновременно с основным процессом - смешиванием.

Время смешивания у смесителей непрерывного действия, как и у смесителя дискретного действия, можно разделить на этапы, но их продолжительность, особенно этапа загрузки компонентов смеси и выгрузки готовой смеси, существенно меньше из-за относительно малых порций компонентов, участвующих в смешивании. Дозаторы и смесители непрерывного принципа действия имеют общий признак - непрерывность процесса, что создает предпосылки и возможность создания комбинированных устройств - дозаторов-смесителей. Так что далее нас будет интересовать не отдельные дозаторы или смесители, а комбинированные устройства - дозаторы-смесители [5].

По специализации дозаторы-смесители бывают специализированные и универсальные. По мобильности делятся на стационарные и мобильные. По расположению в пространстве подразделяются на вертикальные, горизонтальные, наклонные и изменяемые. По частоте вращения рабочих органов бывают быстроходные и тихоходные. Также в дозаторах-смесителях могут осуществляться и другие операций, такие как: измельчение, термообработка, увлажнение. По консистенции приготавливаемых кормов делятся на сухие, влажные и жидкие. По уровню автоматизации подразделяются на автоматические, автоматизированные и с ручным управлением [1]. По способу смешивания: механическое, циркуляционное, капиллярное, взаимодействие потоков.

Наиболее обширной является классификация по конструктивным признакам. Одной из самых существенных является классификация по виду движения и типу рабочих органов [3]:

К устройствам без движения рабочих органов относятся гравитационные и пневматические дозаторы. С поступательным движением - ленточные, пластинчатые. Ленточные дозаторы используются для равномерной дозировки различных насыпных грузов.

Производительность таких дозаторов зависит от скорости движения ленты и от толщины насыпного слоя. Пластинчатые дозаторы применяются для равномерной подачи крупнокусковых грузов.

Большое распространение получили дозаторы с вращательным движением рабочих органов (тарельчатые, шнековые, лопастные, барабанные, шиберные, секторные). Тарельчатые дозаторы используют при дозировании сыпучих и плохосыпучих материалов, с насыпной плотностью 2,5 т/м3, преимуществом дозатора является возможность одновременного дозирования нескольких компонентов, имеются большие резервы для совершенствования. Производительность зависит от количества и размеров скребков, а так же от их частоты вращения. Шнековые дозаторы обеспечивают равномерную подачу зернистых, пылевидных и мелкокусковых плохосыпучих насыпных грузов, объем подачи материала зависит от шага и частоты вращения шнека. Точность дозирования лопастных и роторных дозаторов находится на высоком уровне, применяют для равномерной подачи мелкофракционных материалов [5].

Основная областью применения барабанных дозаторов - дозирование зернистых материалов, преимуществом является компактность, простота конструкций и высокая производительность, основной недостаток - зависимость производительности от физико-механических свойств дозируемых продуктов, для дозирования крупнокусковых грузов поверхность барабана выполняют ребристой. Шиберные дозаторы по структуре технологического процесса являются устройствами непрерывно-циклического действия, заслонка (шибер) с расчетной частотой перекрывает и открывает продуктопровод, тем самым формируя необходимое количество продукта. Секторные дозаторы применяют для дозирования сыпучих, кусковых и гранулированных материалов, преимуществом являются низкая стоимость, простота конструкций, недостаток - малая точность дозирования.

Плунжерные и маятниковые дозаторы являются устройствами с возвратно-поступательным движением рабочих органов, плунжерные применяют для дозирования пастообразных материалов, а маятниковые для легкосыпучих продуктов. К устройствам колебательного рода движения относятся вибрационные дозаторы. Преимуществом таких дозаторов считается малые габариты, надежность работы, недостаток - низкая точность дозирования [5].

Проведенный анализ дозаторов и смесителей позволил обнаружить основные преимущества и недостатки существующих устройств для приготовления кормосмесей. В приведенной классификации дозаторов-смесителей (рис. 1.1) в каждом признаке выделены предпочтительные параметры предлагаемого устройства. По ряду признаков выбор параметров ограничен и определен назначением и свойствами разрабатываемого дозатора-смесителя сухих кормосмесей. Оптимальным выглядит присутствие в одном устройстве тарельчатого дозатора непрерывного действия и гравитационно-лопастного смесителя.

2. Расчет поточно-технологических линии приготовления кормов

2.1 Технологические требования к машинам и оборудованию

При приготовлении комбикормов одним из важнейших технологических процессов является дозирование, к которому предъявляют особые требования [4].

Неточное дозирование компонентов снижает кормовую и биологическую питательную ценность комбикормовых смесей, а избыток дорогостоящих компонентов приводит к удорожанию продукции и нарушению баланса питательных веществ, а в некоторых случаях - к заболеванию животных. Особо строгую точность предусматривают при дозировании белково-витаминых и минеральных концентратов, так как несоответствие норм их выдачи может привести даже к гибели животных.

Допустимые отклонения по массе при дозировании кормов для крупного рогатого скота, свиней и овец составляют: комбикорма и концентрированных кормов 5, кормовых дрожжей 2,5, минеральных добавок 5%.

Массовые (весовые) дозаторы позволяют с большей, чем объемные, точностью (в условиях постоянного микроклимата) составлять рецепты смесей с погрешностью в пределах 0,1…1%, и поэтому применение их обязательно в линиях приготовления премиксов, белково-витаминных концентратов и комбикормов повышенного качества с введением компонентов, составляющих менее 3% смеси [4].

Объемное непрерывное дозирование менее требовательно к состоянию компонентов и при использовании соответствующего оборудования позволяет приготавливать кормовые смеси с заданным качеством. В связи с этим его широко применяют в кормоцехах.

При непрерывном дозировании все компоненты подают одновременно непрерывными потоками в соотношениях, соответствующих рецептам комбикорма или составу смеси в смеситель, где происходит также непрерывное перемешивание.

К дозирующим устройствам предъявляются следующие требования [4]:

- регулировка расхода в заданных пределах;

- точность и устойчивость питания, необходимые для обеспечения постоянства заданного расхода в пределах допустимых отклонений;

- простота устройства, малая металло- и энергоемкость;

- быстрота настройки и регулировки в зависимости от вида сыпучего материала и норм выдачи.

Хороший рецепт, полученный на компьютере, может не обеспечить же-лаемой продуктивности при кормлении из-за высо-кой погрешности дозирования и неоднородности сме-шивания компонентов.

По структуре технологического процесса дозаторы можно разделить на три основные группы:

- дозаторы непрерывного действия, создающие непрерывный и равномерный поток продукта;

- дозаторы непрерывно-циклического действия, создающие непрерывный и равномерный поток продукта, прерываемый для совершения машиной действия с отмеренным продуктом. Совокупность времени работы и времени остановки дозатора составляет повторяющийся технологический цикл;

- дозаторы дискретного (периодического) действия, отмеривающие продукт дискретными дозами. Дозы могут отмеряться одна за другой с равным временным интервалом или выдаваться по команде других узлов машины. Поэтому правильнее к выбору вида дозатора подходить не из требований точности, а исходя из соответствия его конструкции характеру продукта, подлежащего дозированию.

Объемное непрерывное дозирование менее требовательно к состоянию компонентов и при использовании соответствующего оборудова-ния позволяет приготавливать кормовые смеси с заданным качеством. В связи с этим его широко применяют в кормоцехах [24].

При непрерывном дозировании все компоненты подают одновременно непрерывными потоками в соотношениях, соответствующих рецептам комбикорма или составу смеси в смеситель, где происходит также непрерывное перемешивание.

К дозирующим устройствам объемного типа предъявляют следующие требования [3]. смешивание дозирование корм зернодробилка

-регулирование расхода в заданных пределах;

-точность и устойчивость питания, необходимые для обеспечения постоянства заданного расхода в пределах допустимых отклонений;

-возможность работы с различными материалами;

-простота устройства, малая металло - и энергоемкость;

-удобство обслуживания, герметичность и высокая надежность;

-быстрота настройки и регулировки в зависимости от вида корма и нормы дозирования.

2.2 Расчет и выбор оборудования технологической линии концентрированных кормов

Исходной информацией для расчета линии приготовления концентрированных кормов является суточная qс потребность в кормах. Для коров с удоем 30 кг принимается концентратно-силосно-сенажный тип кормления [4]. В таблице 2.1 приведен рацион кормления принятый в хозяйстве.

Определяем суточную потребность в компонентах смеси концкормов Qi (кг/сут) определить по формуле:

Qc = qi ·N

где qi - суточная потребность в кормах, кг/гол; N - число животных в группе;

Табл. 2.1 - Потребление кормов в среднем на 1 корову в стойловый период.

Qжм = 1,5·2930 = 4395 кг/сут.

Qг = 0,6·2930 = 1758 кг/сут.

Qпш = 1,4·2930 = 4102 кг/сут.

Qов = 2·2930 = 5860 кг/сут.

Qяч = 4,3·2930 = 12599 кг/сут.

Qотр= 1,2·2930 = 3516 кг/сут.

Суммарное количество сырья 32230 кг/сут

Определяем часовую производительность (кг/час) линии приготовления концкормов по формуле:

где t - время работы линии в сутки (принимаем t = 6 часа);

з - коэффициент использования времени смены, з = 0,8-0,85.

Определяем емкость бункеров для оперативного хранения к

где г - объемная масса сырья, т/м3 (по рекомендации [16] г = 650 кг/м3).

ц - коэффициент загрузки (ц = 0,8)

Принимаем единый объем бункеров 25 м3 с размерами 2000Ч2000Ч6000 мм с коническими днищами имеющими угол наклона граней 60°.

Определяем суточное количество сырья подлежащего измельчению

Qизм=Qг + Qпш + Qов + Qяч = 1758+4102+5860+12599 = 24319 кг/сут

Производительность участка измельчения концентрированных кормов в кг/ч:

где Qс - суточный расход концентрированных кормов на ферме, кг;

tиз - продолжительность работы измельчителя, ч;

ц - коэффициент загрузки (ц = 0,8)

Определено необходимое количество зернодробилок:

где Qдр - производительность зернодробилки, кг/ч

Принята 1 зернодробилка ДМР - 45 [17].

Рисунок 2.1 - Дробилка ДМР - 45

Техническая характеристика зернодробилки

Производительность, т/час 8-10

Мощность, кВт 45 кВт

Частота вращения ротора 3 000 об/мин

Габаритные размеры, м 2070 х 1040 х 1260

Вес, кг 980

Производительность участка смешивания концентрированных кормов в кг/ч:

где tсм - продолжительность работы смесителя, ч;

ц - коэффициент загрузки (ц = 0,85)

Для приемки зерновых компонентов используется завальная яма и нория НЗК-30 м производительностью 30 т/ч которая уже имеется в кормоцехе. Для распределения компонентов по бункерам принят цепной скребковый транспортер ТСЦ-350 с производительностью 30 т/ч.

Для перемещения продуктов измельчения принимаем норию НЗК-10 , транспортеры шнековый ТСШ-150П и скребковый ТСЦ-100 имеющие производительность 10 т/ч. Для загрузки готовой смеси концкормов в бункер принимаем норию НЗК-20, транспортеры шнековый ТСШ-300П и скребковый ТСЦ-200 имеющие производительность 20 т/ч [17].

Библиографический список

1. Дозаторы кормов, их классификация и характеристика.

2. Коба В. Г. Механизация и технология производства продукции животноводства / В. Г. Коба, Н. В. Брагинец, Д. Н. Мурусидзе, В. Ф. Некрашевич. - М. : Колос, 1999. - 528 с.3

3. Красников, В.В. Подъёмно-транспортные машины / В.В. Красников, В.Ф. Дубинин, В.Ф. Акимов [и др.]. - М. : Агропромиздат, 1987. - 272 с. 2

4. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. 3-е издание переработанное и дополненное. / Под ред. А. П. Калашникова, В. И. Фисинина, В. В. Щеглова, Н. И. Клейменова. - Москва. 2003. - 456 с.

5. Садов В.В. Производство комбикормов в хозяйственных условиях: учебное пособие / В.В. Садов. - Барнаул: изд-во АГАУ, 2009. - 96 с.

6. Федоренко И.Я. Техника и технологии в животноводстве. Ч 1. Механизация приготовления и раздачи кормов учеб. пособие. // И.Я. Федоренко, В.В. Садов. - Барнаул: РИО АГАУ, 2014. - 207 с.

7. Чилингарян, Н. О. Классификация дозаторов-смесителей кормов / Н. О. Чилингарян // Вклад молодых ученых в аграрную науку: Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, магистрантов и студентов. - Самара: РИЦ СГСХА, 2013. - С.168-173.

Размещено на Allbest.ru