Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

14.09.2015

Результаты производственных испытаний опытного образца кормораздатчика с ковшовым питателем показали, что при раздаче свиньям густых (влажностью до 70%) многокомпонентных кормовых смесей может происходить их частичное зависание в приемной воронке бункера, из которой корма одним или двумя шнеками выгружаются в кормушки. При их зависании в воронке нарушается стабильность процесса нормированной выдачи корма животным. В отдельных опытах отклонения норм выдачи корма животным доходили до 25...40% вместо допустимых ±10%. Совершенствовать конструкцию выгрузных устройств этого кормораздатчика, т.е. оснащать воронку дополнительными разравнивающими корм и надежно работающими механизмами, довольно затруднительно. По этой причине во ВНИИМЖе была поставлена цель - проверить работу питателя роторного типа при его размещении в середине бункера. Вместо ковшей применить толкающие устройства в виде вилок с отрицательным наклоном задней стенки, а выгрузку корма в кормушки осуществлять непосредственно через боковые окна бункера (патент РФ № 2118083 от 27.08.1988 г.). Конструктивная схема с одновальным и двухвальным исполнениями выгрузных рабочих органов кормораздатчика, оснащенного вильчатыми питателями, представлена на рис. 4.6.1 и 4.6.2.

Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Поскольку раздачу корма животным необходимо производить на обе стороны кормового прохода, то соответственно этому электромобильный кормораздатчик должен быть оснащен двумя синхронно работающими вильчатыми питателями. Располагаться эти питатели должны в центральной части бункера и на равном удалении от его торцевых стенок, а вращаться они должны в разные стороны, но с одинаковой скоростью. Такие условия работы должны обеспечить равномерность раздачи корма животным.
Рабочие органы самих питателей рекомендуется выполнять в виде захватов П-образной формы (вилок). Заднюю стенку этих захватов, которая должна перемещать порцию корма к выгрузному окну и там выталкивать ее из бункера, целесообразно выполнять наклонно. Такое исполнение рабочих органов должно создать оптимальные условия для проталкивания корма в выгрузное окно и исключить его прилипание к рабочим органам (вилке). Эти захваты-вилки необходимо закреплять на радиальных стойках вала, а форма стоек не должна препятствовать перемещению корма вдоль бункера, т.е. обеспечивать подачу корма к питателям. Между роторным питателем и торцевой стенкой бункера необходимо разместить лопастную мешалку, которая при своем вращении будет перемешивать корм и подавать его в зону выгрузки.
Для обоснования конструктивных параметров вновь создаваемого электромобильного кормораздатчика и оптимальных режимов его работы необходимо было провести теоретические и экспериментальные исследования новых смешивающе-выгрузных рабочих органов.
Рабочий процесс выгрузки корма из бункера кормораздатчика вильчатым питателем роторного типа условно можно подразделить на 2 этапа:
- перемещение по цилиндрическому дну бункера отдельных порций корма (тел волочения), захваченных вращающимся вильчатым рабочим органом;
- выгрузка этих порций корма через окно в боковой стенке бункера.
Схема сил, действующих на тело волочения, т.е. объем корма в вилке при его перемещении по цилиндрическому днищу бункера, представлена на рис.4.6.3.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Для упрощения этой задачи точку приложения всех сил можно условно перенести в центр тяжести рассматриваемого тела волочения и удаленного на расстоянии r от оси вращения рабочего органа. С учетом этих положений на объем корма в рабочей вилке питателя будут действовать: сила тяжести (вес) mg, центробежная сила mω2r, реакция дна бункера (нормальная сила) N1, сила трения корма о дно бункера F2 и нормальная сила N2, возникающие в результате взаимодействия тела волочения со слоем корма в бункере, а также реакция задней стенки вилки питателя, под воздействием которой происходит перемещение порции корма в заданном направлении.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Для составления уравнений необходимо силы mg, N2 и F2 разложить на составляющие, действующие в радиальной и касательной к телу волочения плоскостях. Тогда к центру тяжести этого тела будут приложены силы в радиальной плоскости: mg*cos α1, mω2r, F2*sin β, N2*cos β, N1; а в плоскости касательной - силы: R1, N2*cos β, F2*cos β, mg*sin α1, F1. Уравнения этих сил примут следующий вид:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Однако при заполнении кормом бункера можно принять N1 = N2, и тогда после замены N2 на N1 уравнение примет вид:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Если в уравнении (2) силы F2, F1 и N2 заменить на их эквивалентные значения, получим:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Если принять f+fвн*cos β - sin β/1+cos β + fвн*sin β = K и провести преобразования формулы (2) для расчета величины сопротивления вращению рабочих органов (вилочного питателя), уравнение примет следующий вид:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Коэффициент К в формуле (4) учитывает физико-механические свойства корма (f и fвн.) и угол β между силами трения тела волочения F1 и F2.
Если учесть, что коэффициент трения по стали для влажных кормосмесей находится в пределах f = 0,7...0,9, коэффициент внутреннего трения f = 0,8...1,2, а угол β зависит от конструкции самой вилки и его можно принимать в пределах 30...45°, то численное значение коэффициента К для определенного вида корма будет находиться в пределах:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Следовательно, при расчетах численное значение коэффициента К при работе на влажных кормах следует принимать в пределах 0,3...0,4, а по формуле (4) можно определить усилие, необходимое для перемещения отдельной порции корма вращающимся вильчатым питателем.
Условия, необходимые для выгрузки корма из бункера через боковое окно, представлены в виде схемы на рис. 4.6.4. В этой зоне на корм, находящийся в вилке, будут действовать: сила тяжести mg, центробежная mω2r, нормальная сила давления корма на заднюю стенку вилки N3 и сила трения корма по этой стенке F3. Силами трения корма о боковые поверхности вилки при этих расчетах можно пренебречь, т.к. они значительно меньше F3.
Если разложить силу mg на составляющие, а действие сил N3 и F3 обозначить как их результирующую R2, то взаимодействие сил, обеспечивающих перемещение корма по касательной в зоне выгрузки, можно записать в виде
R2 = mg * sin α2 = 0,

а его выгрузка через окно будет обеспечиваться, если выполняются следующие условия:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Из предыдущего уравнения следует, что R2 = mg * sin α2, силы F3 и N3 связаны между собой следующей зависимостью F3 = N3*f a N3 = R2*cos β. С учетом изложенного можно записать:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

После подстановки уравнения (6) в неравенство (5) оно примет следующий вид:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

а после преобразований и решения относительно «ω» можно получить следующую зависимость:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Следовательно, применив зависимость (7), можно определить критическую скорость вращения рабочих органов нового кормораздатчика.
Расчет величины подачи корма вильчатым питателем роторного типа рекомендуется проводить с учетом его конструктивных параметров по формуле:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

где Vв - объем порции корма (тела волочения), перемещаемой каждой вилкой, см3; Zв - число вилок в питателе, шт.; γв - коэффициент заполнения вилки кормом; р - плотность корма, кг/см3; n - частота вращения питателя, с-1.
При этом предполагается, что отдельные порции корма будут формироваться каждой вилкой преимущественно в форме треугольника со сторонами l1; l2 и h*cos β при ширине в, равной расстоянию между боковыми стенками вилки. С учетом изложенного объем каждой порции корма должен составить:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

где P - периметр порции корма (тела волочения), равный внутренним размерам вилки, а его численное значение можно определить по известной формуле:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

При обосновании параметров рабочих органов электромобильного кормораздатчика следует учитывать также условия их работы, при которых будет обеспечиваться стабильность процесса нормированной выдачи корма животным. Их можно выполнить, если у рабочих органов нового кормораздатчика будут выполняться следующие условия:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

т.е. подача смешивающей части рабочих органов должна превышать подачу вильчатого питателя, а она должна быть больше подачи (производительности по основному времени) выгрузного устройства кормораздатчика.
Установленные при теоретических исследованиях зависимости целесообразно проверить на конкретных вводных данных. Например, по зависимости (7) можно установить критическое значение угловой скорости вильчатого питателя, при котором будет осуществляться управляемый процесс выгрузки корма. Если принять r = 0,5 м; f = 1,0; β = 30°; α2 = 45°, то угловая скорость будет иметь отрицательное значение, т.е. корм может самопроизвольно выдавливаться из бункера через выгрузное окно, минимально допустимое (критическое) значение угловой скорости достигается при расположении выгрузного окна на уровне 48°. Следовательно, у кормораздатчика с такими параметрами нижнюю кромку выгрузного окна необходимо располагать с углом α2 не менее 50°. При этом численное значение угловой скорости должно составлять не менее
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

С учетом полученных расчетных значений стабильная работа вильчатого питателя с диаметром роторного механизма Dp = 1000 мм (r = 0,5 м) будет обеспечиваться при частоте его вращения не менее 10 об/мин. (ω ≥ 1,0 с-1).
При этом, пользуясь формулой (4), можно определить сопротивление вращения вильчатого питателя. Например: подача вильчатого питателя должна составлять 4,0 кг/с, частота его вращения 15 об/мин, число рабочих вилок в питателе Zв = 12, диаметр питателя Dр = 1000 мм, а угол поворота питателя в момент разгрузки α1 = 50°.
При Qпит. = 4,0 кг/с масса корма, перемещаемого каждой вилкой, составит:
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Разрабатываемый электромобильный раздатчик-смеситель кормов предназначен для смешивания и нормированной раздачи влажных кормовых смесей в групповые и индивидуальные кормушки свинарников различного назначения. Предполагается, что им можно также раздавать свиньям сухой комбикорм, обрат, молочную сыворотку и другие корма.
Изготовленный в ЭПП ВНИИМЖ экспериментальный образец кормораздатчика КС-Ф-0,8 состоит из следующих основных частей: сварного бункера 1 (рис.4.6.5) с размещенными в нем по его продольной оси смешивающе-выгрузными рабочими органами (лопастными мешалками 3 и 6 и вильчато-ковшовыми питателями 4 и 5), двух выгрузных окон с шиберными устройствами 14 и рычажной системой управления их работой, ходовых колес 13 с их закреплением на 4-х независимых осях, автономного электропривода рабочих органов 75 и реверсивного, регулируемого по частоте вращения, привода передвижения кормораздатчика 12, электрошкафа с пультом управления 8 и рабочей площадки 11 для оператора.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Смешивающе-выгрузные рабочие органы кормораздатчика выполнены из двух, симметрично расположенных в бункере и синхронно вращающихся в разные стороны, частей. Такое исполнение обеспечивает одинаковые условия для выгрузки корма на обе стороны кормового прохода. Для этого одна половина рабочих органов закреплена на сквозном 2, а другая - на пустотелом 7 (коаксиальном) валу, занимающем по длине 1/2 бункера. Вращение со сквозного вала на коаксиальный передается через блок реверсирования, выполненный в виде цепной 10 и шестеренчатой 9 передач. Блок реверсирования вынесен за пределы бункера и расположен с противоположной от привода торцевой стенки.
Ходовые колеса кормораздатчика установлены на колею рельсовых путей 750 мм. Причем база (расстояние между осями колес) с одной стороны на 260 мм меньше, чем с другой. Такое расположение колес обеспечивает кормораздатчику передвижение как по прямолинейному, так и закругленному (с радиусом поворота не менее 2500 мм) участку рельсового пути, соединяющему в единую систему обслуживания два параллельных кормовых прохода.
Рабочий процесс по смешиванию кормов и их раздаче животным этим кормораздатчиком осуществляется в следующей последовательности.
При включенной мешалке в бункер кормораздатчика одновременно загружают сухие и жидкие компоненты. Если одновременная подача этих компонентов затруднена, то сначала в бункер заливают воду, потом включают в работу мешалку и загружают сухой комбикорм, другие добавки. После подачи последнего компонента перемешивание корма будет осуществлено по истечении двух минут.
Для раздачи готовой кормосмеси животным кормораздатчик перегоняют в кормовой проход, с помощью регуляторов хода шиберов устанавливают фиксатор на требуемую норму выдачи корма. Включают в работу мешалку и привод передвижения, а когда выгрузной лоток окажется над кормушкой, открывают шибер одной или одновременно обеих сторон. В групповые кормушки корм выдают в движении. При этом кормосмесь из бункера через выгрузное окно вильчато-ковшовым питателем будет выталкиваться на самотечный лоток и по нему равномерно выгружаться в кормушку по всей ее длине. В конце кормушки резким движением шибер закрывают, и подача корма в лоток прекращается. Проехав разрыв в кормушках, вновь открывают шибер, и таким же путем производится заполнение следующей кормушки.
Если возникнет необходимость изменить норму выдачи корма, то достаточно переставить на другое отверстие фиксатор шиберного устройства. В результате изменится пропускная способность выгрузного окна.
В производственных помещениях со сплошным фронтом кормления (без разрывов в кормушках) целесообразно раздавать корм одновременно на обе стороны, а с прерывистым фронтом кормления - раздачу производить поочередно на каждую сторону.
В индивидуальные кормушки корма раздают при остановленном приводе передвижения кормораздатчика. Норму выдачи корма при этом контролируют визуально, по заполнению кормушки.
Лабораторные испытания экспериментального образца универсального раздатчика-смесителя кормов для свиней проводили с целью выявления работоспособности его конструкции и определения его основных технических показателей. Выполняли их с учетом основных положений стандартной программы и методики испытаний кормораздатчиков (ОСТ 70.19.1-74).
В процессе испытаний необходимо было определить плотность (объемную массу) и фракционный состав материала - заменителя корма, применяемого в опытах. Эти показатели определяли по стандартным методикам: плотность - путем заполнения турки и взвешивания материала с точностью до 1,0 г, а фракционный состав - рассевом на стандартном наборе сит и взвешиванием остатков.
Среднее значение плотности мельничных отходов составило 0,34 кг/л или 0,34 т/м3.
Фракционный состав материала приведен в таблице 4.6.1.
При обработке результатов взвешивания остатков на ситах среднее значение размера частиц мельничных отходов составило 4,002 мм.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Экспериментальный образец кормораздатчика оборудован двумя (левым и правым) шиберными устройствами, с помощью которых можно изменять площадь проходного сечения выгрузных отверстий и таким способом регулировать подачу корма в кормушки. На испытываемом кормораздатчике было предусмотрено семь фиксированных положений шибера, и осуществляются они перестановкой ограничителя хода рычажного механизма.
Фактические параметры проходных сечений выгрузных окон в бункере кормораздатчика в зависимости от положения хода рычага представлены в таблице 4.6.2.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Результаты промеров показывают, что с помощью шиберных устройств можно уменьшать проходное сечение выгрузных окон: на левой стороне бункера в диапазоне от 0,71...0,14, на правой -в диапазоне от 0,70...0,07 «живого» сечения этих окон. При установке ограничителей хода шиберов в положении «1» и «2» коэффициент перекрытия на левой и правой стороне был практически одинаков и составил соответственно 0,71/0,70 и 0,58/0,60. В остальных случаях коэффициенты перекрытия выгрузных окон на левой и правой стороне бункера отличаются более существенно. Так, например, в положении «6» на левой стороне он составил 0,14, на правой - 0,18, а при установке ограничителя хода в положение «3» коэффициент перекрытия выгрузных окон на левой стороне соответственно составит 0,47, на правой 0,50, т.е. окна будут перекрыты на половину их живого сечения. В соответствии с этим изменится и подача корма при выгрузке. Опыты по определению подачи выгрузных устройств кормораздатчика в зависимости от величины проходного сечения выгрузных окон (изменялось положение шибера) проводили путем отбора выгружаемого материала в тару за определенный промежуток времени. Продолжительность опыта фиксировали секундомером с точностью до 0,1 с, а массу выгружаемого продукта взвешивали на весах с точностью до 0,01 кг.
Стабильность процесса выгрузки мельничных отходов из бункера в зависимости от их запаса в кормораздатчике оценивали по величине подачи выгрузных устройств. Для этого в бункер загружали 250 кг отходов мельничного производства и производили отбор проб массой около 15 кг до полной выгрузки материала из бункера. Продолжительность отбора навесок, их массу и подачу определяли по той же методике. Для точности опыты по выгрузке корма на левую и правую стороны проводили раздельно. Полученные результаты представлены в виде графиков на рис.4.6.6.
Полученные данные показывают, что на левую сторону материал (мельничные отходы) выгружается лучше, чем на правую, а стабильно процесс их выгрузки из бункера осуществляется на «5», «6» и «7» положениях шибера, т.е. при перекрытии выгрузного окна не более, чем на 25...30%.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Поскольку мельничные отходы по сыпучести значительно отличаются от рассыпного комбикорма (объемная масса γ0 = 0,34; Mо = 4,0 мм, а у комбикорма для свиней γк = 0,50...0,55; Mк = 1,0 мм), то можно предположить, что технологический процесс раздачи рассыпного комбикорма будет осуществляться при всех семи положениях шибера, а численное значение подачи выгрузных устройств кормораздатчика увеличится не менее, чем в γк/γо = 0,52/0,34 = 1,5 раза.
При статистической обработке результатов этих опытов среднее значение подачи на левую сторону составило 0,89, а на правую - 0,84 кг/с. Среднеквадратичное отклонение в подачах на левую сторону составило ±0,24, а на правую - ±0,15.
При оценке стабильности процесса выгрузки мельничных отходов по коэффициенту вариации были получены следующие значения: для левой стороны 26,7%, для правой 18,2%.
Если не учитывать результаты опытов по определению величины подачи выгрузных устройств при запасе выгружаемого материала в бункере менее 20 кг (оставлять остатки сухого корма в бункере до следующего кормления), то коэффициенты вариации будут находиться в пределах 10...15%, что приемлемо для выгрузки трудно-сыпучих материалов кормораздающими устройствами данного типа.
Потребную мощность на приводе рабочих органов кормораздатчика определяли с помощью прибора К-505. Показания прибора записывали на холостом ходу, при загрузке в бункер кормораздатчика 180 кг и 250 кг мельничных отходов. В последнем опыте коэффициент загрузки бункера (по объему) составил 0,9 от расчетного значения. Опыты показывают, что на холостой ход рабочими органами затрачивается 0,6 кВт, а при загрузке бункера, близкой к расчетной вместимости, потребная мощность составила 2,08 кВт. Таким образом, на холостой ход затрачивается 20%, а при работе на мельничных отходах - до 70% от установленной мощности электродвигателя. Можно предположить, что при смешивании и раздаче других кормов и влажных кормосмесей энергозатраты на приводе рабочих органов возрастут.
На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:
1. Результаты лабораторных испытаний экспериментального образца кормораздатчика КС-Ф-0,8 показали, что электромобильный кормораздатчик нового поколения обеспечит нормированную раздачу поголовью свиней сухих кормов: рассыпного комбикорма, дерти, мельничных отходов и т.д.
2. Кормораздатчиком КС-Ф-0,8 можно раздавать корма животным одновременно на обе или поочередно на каждую сторону кормового прохода.
3. При работе на мельничных отходах, имеющих объемную массу 0,34 т/м3 и модуль помола 4,0 мм, среднее значение подачи материала выгрузными устройствами кормораздатчика составило 0,89 на левую, 0,84 кг/с - на правую сторону. Коэффициенты вариации при этом были соответственно равны 18,2% и 26,7%.
4. На раздаче сухих кормов их остатков в бункере не наблюдается, однако с целью выравнивания величины подачи корма в процессе его выгрузки в кормушки рекомендуется оставлять в бункере до следующего кормления около 20 кг сухого корма.
5. Коэффициент загрузки электропривода рабочих органов при работе на мельничных отходах составил 0,7. Можно ожидать, что при работе кормораздатчика на влажных кормовых смесях он увеличится.
6. На основании положительных результатов лабораторных испытаний экспериментального образца нового кормораздатчика было рекомендовано в 2001 году провести полномасштабные испытания на сухом комбикорме, влажных кормовых смесях.
Производственные испытания раздатчика-смесителя кормов для свиней КС-Ф-0,8 проводили в свинарнике-репродукторе свинофермы экспериментального хозяйства «Кленово-Чегодаево» Подольского р-на М.О., в котором содержался в основном ремонтный молодняк, а также холостые и осеменяемые матки. Животных кормили два раза в сутки сухим комбикормом с добавкой молочной сыворотки. Средняя норма потребления корма на 1 голову составляла 3 кг комбикорма и 1...1,5 кг молочной сыворотки. Причем сыворотку разливали по групповым кормушкам в перерыве между кормлениями (по мере ее доставки автотранспортом на ферму), используя для этих целей трубопроводную систему с запорными устройствами, а сухой комбикорм раздавали кормораздатчиком. В кормовом проходе, где проводили испытания кормораздатчика, животные содержались в групповых станках по 20 голов ремонтных свинок и по 12-15 голов основных холостых маток.
При испытаниях кормораздатчика животным раздавали сухой комбикорм с объемной массой 530 кг/м3 и средним значением помола (модуль 1,4), а также с его увлажнением в соотношении 1:2 (W=72%). В связи с тем, что у кормораздатчика оперативное изменение подачи корма в кормушку эффективнее производить перестановкой ограничителя хода рычага шиберного устройства, то при испытаниях эти опыты проводили на всех семи фиксированных положениях шиберов левой и правой стороны бункера.
Отбор проб корма, выгружаемого за определенный (в основном 10 с) промежуток времени, проводился в специальную тару, затем взвешивался, и по этим двум параметрам определяли фактическое значение подачи выгрузных устройств кормораздатчика при различных положениях шибера. Результаты экспериментальных исследований по определению подачи корма новыми рабочими органами кормораздатчика представлены в виде графиков на рис. 4.6.7 и 4.6.8.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Опытным путем было установлено, что при минимальном значении проходного сечения выгрузного окна («1» положение шибера, площадь левого окна 38 см2, правого - 27 см2) навески массой около 10 кг сухого комбикорма отбирали на левой и правой сторонах бункера за разное время.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

В результате подача на левой стороне составила 0,28 кг/с, а на правой только 0,05 кг/с. При полностью открытых окнах (площадь левого окна 125 см2, правого 112 см2) подача соответственно составила 1,18 и 1,05 кг/с. Следует отметить также, что при площади проходных сечений окон в диапазоне 40...80 см подача сухого комбикорма увеличилась пропорционально их площади. При дальнейшем увеличении окна эта зависимость нарушалась. Например, при увеличении площади окна левой стороны на 13% подача к концу опыта возрастала только на 2,8% (рис.4.6.7 положения фиксатора «6» и «7»). При определении фактической подачи питателями влажного корма (степень увлажнения комбикорма составляла 72%) погрешность в проведении опытов возросла в связи с тем, что из-за ограниченной вместимости тары продолжительность отбора навесок корма находилась в пределах 2...7 сек. Результаты этих исследований представлены на рис.4.6.8. Они свидетельствуют о том, что разница в подачах влажного корма на левую и правую стороны кормораздатчика сохранилась. Их численное значение находилось в пределах 3,0...11,5 кг/с на левую и 1,8...7,9 кг/с на правую стороны. При этом следует отметить, что на влажном корме подача рабочих органов в исследуемом диапазоне возрастала пропорционально увеличению площади выгрузного окна. Если сравнить их с результатами предыдущего цикла опытов, то там отмечалось, что на сухом комбикорме влияние площади окна на величину подачи к концу опытов заметно снижалась (см.рис.4.6.7).
Электропривод передвижения экспериментального кормораздатчика имел шесть фиксированных по частоте вращения передач, которые обеспечивали его передвижение по рельсовому пути со скоростями в диапазоне 0,15...0,41 м/с. Эти параметры соответствовали кинематике данного привода, однако были в 1,3 раза занижены по сравнению с расчетными значениями в результате того, что был применен червячный редуктор с другим передаточным отношением. Оценивая работу данного узла, можно заключить, что конструктивно он выполнен без замечаний, имеет простейшие устройства для изменения скорости передвижения и отключения привода в аварийных ситуациях, т.е. для передвижения кормораздатчика вручную. Однако следует отметить, что скорость 0,15 м/с оказалась невостребованной. С учетом изложенного рекомендуется диапазон скоростей передвижения электромобильных кормораздатчиков принимать в пределах 0,2...0,5 м/с.
Расход электроэнергии на приводе рабочих органов определяли с помощью прибора К-505. При этом было установлено, что на холостой ход рабочих органов затрачивалось 0,65 кВт, на раздаче сухого рассыпного комбикорма при заполнении бункера на 0,9 от его номинальной вместимости он находился в пределах 2,7...2,9 кВт, а на смешивании и раздаче влажного корма (W=72%) снижался до 2,0 кВт. Однако следует отметить, что смешивание сухих и жидких компонентов проводилось при их одновременной и равномерной подаче в бункер кормораздатчика. При невыполнении этого условия возможно увеличение потребляемой электроприводом энергии.
По надежности работы отдельных узлов нового кормораздатчика были получены следующие результаты: его рабочие органы выполняют технологический процесс по смешиванию кормов и их нормированной раздаче животным в полном объеме, а управление работой кормораздатчика следует считать удобным и оперативным. Однако по надежности работы отдельных узлов были выявлены два замечания: необходимо усилить жесткость рамы привода рабочих органов, а на передаче крутящего момента на главный вал применить втулочно-роликовую цепь с шагом 38,1 мм.
По результатам производственных испытаний нового раздатчика-смесителя кормов для свиней были сделаны следующие выводы:
- экспериментальный кормораздатчик КС-Ф-0,8 обеспечивает качественное смешивание сухих и жидких компонентов, нормированную выдачу сухого и влажного корма для различных половозрастных групп свиней одновременно на обе и поочередно на каждую сторону кормового прохода свинарника;
- оперативное изменение нормы выдачи корма в групповые кормушки рекомендуется производить посредством установки шибера на определенное сечение выгрузного окна, т.е. фиксацией ограничителя хода рычажного механизма шибера в заданном диапазоне. Это дает возможность оператору на ходу регулировать норму выдачи корма в любую кормушку, а мгновенная отсечка шибером выгрузки корма исключит его потери в разрывах между смежными кормушками технологического ряда станков;
- фактический диапазон изменений величины подачи корма при его раздаче животным (сухого комбикорма 0,6...1,2, влажного 3,0...8,0 кг/с) и скоростей передвижения кормораздатчика в пределах 0,2...0,5 м/с обеспечивает нормированную раздачу корма для всех половозрастных групп свиней в соответствии с рекомендациями ведомственных норм ВНТП 2-96;
- наряду с общей положительной оценкой работы экспериментального образца раздатчика-смесителя кормов при его производственных испытаниях были выявлены и конструктивные недостатки: из-за допущенных неточностей в изготовлении выгрузных устройств разница в подачах корма на левую и правую стороны доходила до 20%; ненадежная работа (разрыв приводной цепи) электропривода рабочих органов; отступления от требований конструкторской документации при комплектовании электропривода передвижения кормораздатчика.
На основании изложенного было рекомендовано откорректировать конструкторскую документацию на экспериментальный образец, по ней изготовить опытный образец универсального раздатчика-смесителя кормов для свиней и подготовить его для приемочных испытаний на специализированной машиноиспытательной станции.
В начале 2002 года во ВНИИМЖе опытный образец универсального электромобильного раздатчика-смесителя кормов для свиней КС-Ф-0,8 был изготовлен (рис.4.6.9) и смонтирован на свиноферме (действующий свинарник № 13) экспериментального хозяйства «Кленово-Чегодаево» Подольского р-на Московской обл.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Государственные приемочные испытания этого оборудования проводила Подольская государственная зональная машиноиспытательная станция, протокол № 09-27-02(1030013) от 29.11.2002г.
При проведении приемочных испытаний с помощью раздатчика-смесителя КС-Ф-0,8 нормировано раздавали свиньям в групповые кормушки сухой рассыпной комбикорм или влажный корм. В процессе раздачи корма он передвигался по рельсовому пути с шириной колеи 750 мм в проходе шириной 1125 мм. Продолжительность раздачи корма составляла 9...10 мин., а его смешивания - в пределах 6...10 мин. В результате испытаний установлено:
- равномерность смешивания сухого комбикорма (рассыпчатый комбикорм смешивался с контрольной дозой зерен ячменя) составила 90%, а при его увлажнении - 99%;
- при раздаче увлажненного (W = 68%) комбикорма с объем-ной массой 1065 кг/м подача выгрузных устройств находилась в пределах 0,3...2,2 кг/с, а сухого рассыпчатого комбикорма с объемной массой 513 кг/м и влажностью 12,6% составляла 0,5... 1,0 кг/с;
- равномерность раздачи корма на разных подачах выгрузного устройства при выдаче сухого и влажного корма находилась в пределах 92...96%;
- потерь корма в процессе раздачи не наблюдалось.
По эксплуатационно-технологической оценке работы КС-Ф-0,8 при испытаниях была дана высокая технологическая надежность (коэффициент 1,0).
При оценке энергетических показателей кормораздатчика было установлено удельное потребление электроэнергии, равное 0,95 кВт*ч/т при раздаче сухого комбикорма и около 0,8 кВт*ч/т -увлажненного. В целом электрооборудование испытываемой машины способно выполнять технологический процесс, однако был выявлен ряд недостатков по монтажу отдельных узлов электрооборудования, отсутствие в ящике управления электросхемы, предупреждающих надписей, маркировки.
При экономической оценке за аналог был принят серийный кормораздатчик РС-5Б с оптовой ценой на 13% меньше, чем у испытываемого, а по вместимости бункера больше на 0,2 м3. Однако за счет компактности исполнения, которая обеспечила применение нового кормораздатчика в кормовом проходе шириной 1,1 м вместо 1,5 м у серийного, окупаемость составила 2,4 года. В итоге раздатчик-смеситель кормов для свиней КС-Ф-0,8 рекомендовано применять в сельскохозяйственном производстве после устранения выявленных замечаний по электрооборудованию.
Универсальный раздатчик-смеситель кормов для свиней КС-Ф-2,0М с вместимостью бункера 2,0 м и двухвальным исполнением рабочих органов, по конструкции аналогичных с КС-Ф-0,8, был разработан в 2003 году, а его экспериментальный образец был изготовлен в экспериментальном предприятии института в 2004 году (рис. 4.6.10 и 4.6.11). Двухвальное исполнение смешивающе-выгрузных рабочих органов должно обеспечить снижение их энергоемкости, компактность формы и размеров бункера, упростить систему передач для синхронного вращения роторных питателей-смесителей кормов в разные стороны, т.е. исключить блок реверсирования, заменив его передачами крутящего момента с редуктора на приводные валы посредством параллельно расположенных шестеренчатой и цепной вращательных пар.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Лабораторные испытания экспериментального образца раз-датчика-смесителя кормов КС-Ф-2,0М из-за отсутствия комбикорма проводили на отходах мельничного производства со следующими физико-механическими свойствами: объемной массой 0,6 т/м3, модулем помола 2,5.
Следовательно, при испытаниях рабочих органов сыпучий материал по объемной массе был тяжелее рассыпного комбикорма в 1,2 и в 2,3 раза крупнее по помолу. При испытаниях в бункер кормораздатчика загружали 800 кг сыпучего материала, т.е. коэффициент загрузки составлял 0,8 по массе и 0,7 по объему от их расчетных значений.
У экспериментального кормораздатчика КС-Ф-2,0М была предусмотрена настройка шиберных устройств на шесть фиксированных положений (с помощью шибера изменяется проходное сечение выгрузного окна). В данной серии опытов ставилась задача определить фактическое значение подачи корма на каждом положении шибера и сравнить полученные данные при выгрузке корма через левое и правое выгрузное окно бункера. Для этого с трехкратной повторностью одновременно отбирали навески корма массой от 12 до 25 кг, выгружаемого через эти окна при различных проходных сечениях. Продолжительность отбора корма фиксировали секундомером с точностью до 0,1 с, а массу выгружаемого корма определяли на весах с точностью до 0,01 кг.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Результаты данных опытов представлены в таблице 4.6.3. Они показывают, что на «1» положении шиберов среднее значение подачи корма на левую сторону составило 0,28 кг/с при разнице в показателях трех замеров ±28,5 %, а на правую - 0,15 кг/с с отклонениями от среднего значения ±27%. Такие данные свидетельствуют о том, что при настройке шиберных устройств в «1» положение фактическая подача корма мала (она должна составлять не менее 0,5 кг/с) и процесс выгрузки осуществляется неустойчиво, т.к. отклонения от среднего значения составили примерно 30%. На этом основании можно заключить, что устанавливать шиберы на данное положение при работе нецелесообразно. В других положениях шиберных устройств процесс выгрузки корма протекает устойчиво, т.к. отклонения в подачах корма на левую сторону находились в пределах 1,7...3,6 %, а на правую - в пределах 1,6...2,9 %.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Численное значение подач корма на левую сторону при установке шибера во «2» положение составило 1,15 кг/с, затем оно увеличилось до 1,72 кг/с на «3» положении, до 2,41 и 2,85 кг/с соответственно на «4» и «5» положениях, а при максимально возможном проходном сечении выгрузного окна («6» положение шибера) составляло 3,0 кг/с. На правую сторону подача корма была на 10...15 % меньше, чем на левую. Это было обусловлено тем, что фактическая площадь проходного сечения выгрузного окна правой стороны была меньше, чем у левой при шести положениях шибера и разница составляла 4...25 %. Следует также отметить и неравномерность разбивки шкалы настройки шиберных устройств. Например, при их переводе со «2» положения на «3» подача увеличивалась в 1,5...1,7 раза, а с «4» на «5» только в 1,2 раза. Целесообразно шкалу настройки шиберных устройств применять с учетом рекомендуемых норм выдачи комбикорма для различных половозрастных групп животных.
Для этого кормораздатчик должен обеспечивать выдачу комбикорма поросятам-отъемышам равной 0,8 и 1,0 кг/с, супоросным свиноматкам - с подачей 1,2 кг/с, а откормочному молодняку на заключительной стадии их содержания - не менее 2,2 кг/с. С учетом изложенного рекомендуется в шкале настройки шиберных устройств предусматривать не 6, а 9 фиксированных положений с их более равномерной разбивкой по величине подачи. Эти рекомендации даны в таблице 4.6.4.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Такой диапазон изменений норм выдачи корма должен обеспечить оперативное управление процессом нормированной раздачи корма животным в соответствии с их половозрастной группой.
Опыты по определению равномерности выгрузки корма из бункера кормораздатчика проводили путем поочередного отбора проб с массой 20...30 кг в мешки за определенный промежуток времени, фиксируемого с помощью секундомера с точностью до 0,1 с. Массу отобранного корма взвешивали на весах с точностью до 0,01 кг. Замеры проводили при двух положениях шибера, т.е. при среднем значении подачи (положение «2») и наиболее применяемой (положение «4»). По полученным данным определили величину подачи рабочих органов и провели статистическую обработку результатов (табл.4.6.5).
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что среднее значение подачи смешивающе-выгрузных рабочих органов кормораздатчика на «2» положении шибера составило 1,19 кг/с при отклонениях ±0,05 кг/с, а на «4» положении оно увеличилось до 2,39 кг/с при отклонениях ±0,09 кг/с. Таким образом, среднее значение отклонений подачи в исследуемом диапазоне не превысило ±3,8 %.
При статистической обработке этих результатов среднеквадратичное отклонение в подаче корма составило соответственно 0,065 и 0,146 кг/с, а коэффициенты вариации 5,5 и 6,1. Расхождение в показателях отклонений подачи корма при его выгрузке из бункера (увеличение коэффициентов вариации) можно объяснить тем, что при исследованиях было получено по одному значению подачи, резко отличающемуся от остальных - 11% (опыт 2, положение шибера «2») и 20 % (опыт 10, положение шибера «4»).
В целом можно заключить, что по равномерности выгрузки корма были получены положительные результаты (коэффициент вариации составил 6%) при продолжительности каждого опыта в пределах 8... 14 с и средней величине подачи 2,4 кг/с.
При этих величинах ошибка в экспозиции в одну секунду дает отклонение со значением ±7...12%, т.е. при ручном отборе проб корма с такой подачей возможен разброс результатов в проведении опытов.
Остатки сухого корма в бункере определяли путем их ручного сбора и взвешивания. При объемной массе взвешиваемого материала 0,6 т/м они составили 14,2 кг.
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

На рассыпном комбикорме они не превысят 12 кг. При расчетной вместимости бункера 1000 кг рассыпного комбикорма остатки составят 1,2%.
У серийных кормораздатчиков данного класса они обычно равны 2,0%. Следовательно, и по этому показателю новый кормораздатчик соответствует установленным требованиям.
Потребляемую электроприводом мощность рабочих органов определяли с помощью прибора К-505 на холостом ходе и под нагрузкой (при изменении объема корма в бункере в диапазоне от 200 до 800 кг). Результаты замеров приведены в виде графиков на рис. 4.6.12. Установлено, что на холостой ход смешивающе-выгрузных рабочих органов кормораздатчика затрачивается 0,3кВт. При загрузке в бункер 200 кг мельничных отходов потребляемая мощность увеличилась до 0,9 кВт, а при заполнении бункера на 70% от номинальной вместимости (2,0м3) она составила 2,7 кВт (график 1 рис.4.6.12).
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Однако проверить работу электропривода при полной загрузке бункера кормом не представилось возможности. Следует учитывать также, что объемная масса мельничных отходов в 1,2 раза больше, чем у рассыпного комбикорма. Для сравнительной оценки загрузки электропривода при работе кормораздатчика на комбикорме построен график 2, показатели которого составляют 0,5/0,6-0,83 от показателей графика 1. На этом основании можно предположить, что при работе на рассыпном комбикорме максимальное значение потребляемой мощности будет находиться в пределах 2,8...3,0 кВт. Следует отметить также, что при проведении опытов отказов в работе кормораздатчика не наблюдалось. Оценку работы электропривода смешивающе-выгрузных рабочих органов при полной загрузке бункера кормораздатчика кормами следует провести в производственных условиях.
По результатам лабораторных исследований работы экспериментального кормораздатчика КС-Ф2,0М были сделаны следующие заключения. Подачу сухого корма из бункера при раздаче животным следует считать стабильной, т.к. среднее значение отклонений в выборке из 19 замеров (выгружено было не менее 500 кг) не превышало ±3,8%. При таких показателях и проведении замеров вручную (допускаются ошибки в пределах +10%) качество выполнения технологического процесса по нормированной раздаче сухого корма животным следует признать положительным. Рабочие органы этого кормораздатчика обеспечивали регулируемую, в пределах 0,9...3,0 кг/с, подачу корма из бункера одновременно на обе и поочередно на каждую сторону кормового прохода с отклонениями в пределах 1,6...3,8%. Эти показатели дают возможность применять новый кормораздатчик в свинарниках различного назначения (для содержания супоросных свиноматок, выращивания поросят-отъемышей, ремонтного молодняка, по откорму животных).
На основании изложенного было рекомендовано подготавливать универсальный раздатчик-смеситель кормов КС-Ф-2,0М с двухвальным исполнением рабочих органов и вместимостью бункера 2,0 м к приемочным испытаниям.
Опытный образец универсального электромобильного раз-датчика-смесителя кормов для свиней КС-Ф-2,0М был изготовлен в 2005 году экспериментальным предприятием ВНИИМЖа, а на приемочные испытания Подольской машиноиспытательной станции передан в 2006 году. Эти испытания проводили в свинарнике для группового содержания поросят-отъемышей и их доращивания до откормочных кондиций колхоза-племзавода им. Ленина Тамбовской обл. (рис.4.6.13).
Универсальные раздатчики-смесители кормов с вильчатыми питателями роторного типа

Государственные приемочные испытания раздатчика-смесителя кормов КС-Ф-2,0М Подольская МИС проводила в два этапа: при кормлении животных сухим рассыпным комбикормом и влажным (W~60%) кормами. При раздаче сухого комбикорма поросятам-отъемышам в возрасте 2...3 месяцев и количестве 570 голов норма выдачи корма составляла 9,9 кг на погонный метр групповой кормушки.
Равномерность смешивания сухого корма составляла 97,7...98,4%, а его равномерность раздачи животным находилась в пределах 93,6...97,1% (протокол № 09-12-04 от 10.05.2007 г. Подольской зональной машиноиспытательной станции).
На этом основании в протоколе дано заключение по результатам проведенной зоотехнической оценки о том, что КС-Ф-2,0 выполняет технологический процесс в полном объеме и в соответствии с требованиями ТЗ. При одновременной выдаче корма на обе стороны производительность кормораздатчика по основному времени составила 6,9 т/ч, а эксплуатационного - 1,9 т/ч. Удельный расход электроэнергии находился в пределах 1,0...1,1 кВт*ч/т, наработка кормораздатчика за период испытаний составила 399 часов, т.е. коэффициент готовности получен равным 0,99 и испытываемая машина имеет достаточный уровень надежности. С учетом полученных результатов приемочных испытаний раздатчик-смеситель кормов для свиней КС-Ф-2,0М соответствует требованиям нормативных документов по назначению, надежности в работе и безопасности в эксплуатации. На этих основаниях Подольская МПС рекомендует универсальный электромобильный раздатчик-смеситель кормов для свиней KC-Ф-2,0М поставить на производство, устранив отдельные незначительные недостатки. Он вписывается в существующую технологию кормления животных и должен найти применение в свиноводческих хозяйствах.
Приемочными испытаниями КС-Ф-2,0М при его работе на кормосмесях влажностью 58 и 61% (протокол № 09-42-07 от 27.12.2007 г.) были получены следующие основные результаты:
- продолжительность смешивания кормов (после загрузки последнего компонента) - не более 5 мин.;
- качество смешивания - 93,%;
- продолжительность раздачи корма - 10 мин.;
- фактические нормы выдачи корма - 9,2 и 10,7 кг/п.м.;
- равномерность раздачи корма - 91%;
- производительность за 1 ч основного времени 5,14, а эксплуатационного- 1,1 т/ч;
- удельный расход электроэнергии - 0,85 кВт*ч/т;
- коэффициент надежности технологического процесса - 1,0, а готовности оборудования - 0,99.
На основании полученных результатов Подольской МИС было сделано заключение о том, что раздатчик-смеситель КС-Ф-2,0M технологический процесс выполняет в соответствии с установленными требованиями, отдельные недостатки не требуют изменений в его конструкции и рекомендуется поставить на производство.