Стационарный раздатчик кормов для свиней на базе качающегося транспортера

14.09.2015

Теоретические и экспериментальные исследования, конструкторские работы, изготовление и испытания экспериментального образца принципиально нового стационарного раздатчика кормов для свиней на базе качающеегося (вибрационного) транспортера проводятся сотрудниками ГАУ ВИИТиН (г. Тамбов) под руководством д.т.н., профессора Н.П. Тишанинова. По своим техническим и технологическим параметрам этот вид транспортирующих устройств можно отнести к спирально-винтовым (пружинным) транспортерам, однако в отличие от последних у разрабатываемого качающегося транспортера рабочим органом, перемещающим корм, является сам кожух.
Устройство экспериментальной установки такого транспортера представлено на рис. 6.2.1-6.2.3.
Авторы данной работы считают, что областью применения качающихся транспортеров может быть перемещение сыпучих материалов на короткие расстояния с положительными и отрицательными углами наклона (к горизонту), а также в горизонтальной плоскости. К преимуществам относят простоту конструкции, возможность герметизации груза при его транспортировании, малый износ грузонесущих устройств (желоба) и сравнительно небольшой расход энергии.

Стационарный раздатчик кормов для свиней на базе качающегося транспортера

Основными недостатками качающихся транспортеров считают передачу вибрационных нагрузок на опорные конструкции, ограничения по длине транспортирования груза и его физико-механическим свойствам (только сыпучий материал), малый срок службы упругих элементов и подшипников привода. Однако авторы считают, что устранение этих недостатков возможно при использовании «двухтрубных (симметрично расположенных от привода желобов) уравновешенных конвейеров», у которых длина транспортирования может достигать 60 м. Если такой качающийся конвейер (транспортер) будет работать с резонансными частотами колебаний, то, по мнению авторов, имеется возможность варьирования массой подвесной части и частотой колебаний для выбора оптимальных значений производительности и длины транспортирования груза.
Условие резонансных колебаний должно иметь следующий вид:

С = Mω2,

где С - жесткость системы, н/м; M - общая масса подвесной части транспортера, кг; ω - частота колебаний, с-1.
С учетом расчетных значений массы подвесной части эта зависимость примет следующий вид:

С = ω2 * l (m + S * р2),

где m - масса погонного метра кожуха; р2 - объемная масса груза; S - площадь сечения слоя материала; l - длина кожуха.
Предельное значение жесткости системы предлагается определять с учетом условий прочности опорных стоек, их числа и радиуса кривошипа по следующей формуле:

Cпр = Мизг.пр.n0/e*rk.

Производительность данного устройства предлагается определять по формуле:

W = S*pr*VT,

где VT = К*а*ω*сл.β√1-1/Г - расчетное значение скорости транспортирования (расчетная зависимость предложена В.К. Дьячковым); К - опытный коэффициент (для зерна К = 0,9...1,1); a - амплитуда колебаний, м; β - угол направления колебаний, рад.; Г - коэффициент режима работы (Г=2,0).
При экспериментальных исследованиях авторами была установлена зависимость производительности транспортера от частоты вращения «ω» и величины эксцентриситета «ε» эксцентрикового привода, а также угла наклона транспортера к горизонту "α" и длины транспортирования материала "L".
Например, производительность установки в зависимости от частоты вращения эксцентрика можно определить по следующим эмпирическим выражениям:

Установлено, что при наклоне транспортера под углом α = 1°45' и эксцентриситете ε = 5,0 и 10,0 мм производительность возрастает соответственно в 2,3 и 1,7 раза. Эмпирические зависимости этих показателей имеют следующий вид:

Влияние длины экспериментального транспортера на его производительность представлена в виде графиков на рис. 6.2.4. При этом было установлено, что величина подачи данного устройства существенно зависит от протяженности (длины) транспортировки сыпучего материала. В опытах этот параметр изменялся от 1 до 5 метров, а величина подачи при этом снижалась примерно в 1,5 раза. Такой же вывод можно сделать и на основании результатов опытов по замерам коэффициента заполнения желоба (кожуха) транспортера (рис.6.2.5).
Если длина транспортирования материала составляла 0,5 м (до 1-го выгрузного окна), то коэффициент заполнения (р находился в пределах 55...64%, при lт = 1,5 м φ = 50...75%, а при lт = 3,5 м он увеличивался до 78%; можно предположить, что при значительном дальнейшем увеличении длины транспортирования оборудование «забьется» кормом.
На этом основании можно сделать следующее предварительное заключение: необходимо провести исследования по транспортированию данными устройствами сыпучих материалов на другие расстояния (не менее 50 м, т.е. половину длины наиболее распространенного типового свинарника).

Одновременно с проведением экспериментально-теоретических исследований автоматизированного кормораздатчика на базе качающегося транспортера были обоснованы основные параметры групповой самокормушки для свиней, разработана и испытана ее конструкция.
Авторы рекомендуют применять самокормушку прямоугольной формы со спаренными групповыми корытами для кормления животных (рис. 6.2.6).

Ее вместимость авторы рекомендуют принимать с учетом интенсивности потребления корма животными данного станка и резервного запаса корма в кормушке. При расчете резервного запаса (табл. 6.1.) среднеквадратичное отклонение в интенсивности поедания корма было предусмотрено в пределах 5...15 %, а кратность кормления животных - в пределах от 1 до 3 раз в сутки. Из таблицы видно, что максимальный резервный запас корма в кормушке 40,5 кг соответствует наибольшему значению (15%) отклонений в интенсивности потребления корма и его разовой (в сутки) загрузке в самокормушку. В итоге авторы рекомендуют при расчете вместимости бункера самокормушки учитывать наиболее эффективный режим работы обслуживающего персонала (заполнять кормушку кормом не чаще 1 раза в сутки) и максимальное значение резервного запаса корма.

Что касается самой конструкции экспериментальной самокормушки, то можно сделать следующее предположение: у самокормушки с выгрузным окном по всей ее ширине будут наблюдаться большие потери корма, т.к. он заполняет почти весь ее объем и животные будут вываливать корм на пол.
По этой причине такие самокормушки чаще всего имеют регулируемую по величине щель, через которую корм из бункера дозированно поступает в кормушку, а для предупреждения его зависания применяют «ворошилки» различных конструкций.
В устройстве бункерных самокормушек заслуживает внимание предложение авторов данной работы по совершенствованию конструкции датчиков уровня сыпучих материалов. В частности, бункерные самокормушки они оснастили датчиками уровня с «...прилегающим коромыслом» (рис.6.2.7), которое под воздействием массы сыпучего материала, поступающего из специального отвода, поворачивается и замыкает магнитоуправляемые контакты датчика уровня корма. По сигналу этого датчика подача корма прекращается.

Следует считать такие датчики уровня с рычажной системой и магнитоуправляемыми контактами более надежными в работе, и их можно рекомендовать к применению. Однако на коромысле (см. рис.6.2.7) целесообразно закреплять не магнитоуправляемый контакт (поз. 8), а постоянный магнит, который при повороте коромысла (рычага) 7 замкнет контакты данного устройства и будет служить упором 9.
Для защиты такого устройства от преждевременного срабатывания и надежности работы предложено оградить этот датчик кожухом 5, а для направленного динамического воздействия на коромысло 7 сыпучий материал должен подаваться через специальный отвод 6.
Однако наиболее перспективным решением авторы данной разработки считают конструкцию датчиков уровня сыпучего материала с независимой его подачей на подвижное коромысло этого датчика (рис. 6.2.8).

В этом случае рабочая площадка коромысла 4 расположена на расстоянии «S» от торца самотечного патрубка транспортера и не закрывает его торец. Такое исполнение обеспечит гарантированное опорожнение подающего патрубка от корма после отключения оборудования и повысит надежность работы всей системы электроавтоматики.