Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

14.09.2015

Экспериментальный образец мобильного безрельсового, на пневматических колесах, кормораздатчика КРМ-0,5 предназначался для применения на малых свиноводческих фермах и в фермерских хозяйствах. Создавался он в 1989-1992 гг. совместно двумя институтами: ВНИИКОМЖем и ВНИИМЖем. От ВНИИКОМЖ ответственными исполнителями данной работы были к.т.н. Сидоренко В.И. и Красик М.Я.
Кормораздатчик КРМ-0,5 должен обеспечивать раздачу кормосмесей влажностью 65...80%, обрата, сыворотки и других жидких кормов на малых, семейных и других неспециализированных свиноводческих фермах всем половозрастным группам животных. В случае необходимости в кормораздатчике можно перемешать комбикорм с водой или другими компонентами и раздать их свиньям.
Отличительной особенностью этого кормораздатчика является наличие малогабаритного нагнетающего кормового насоса с гибким напорным рукавом длиной около 2 м и пневматических колес в ходовой части, которые позволяют перемещаться кормораздатчику по обычному бетонному полу свинарника по сложным трассам. Применение насоса с гибким напорным рукавом дает возможность применять кормораздатчик в свинарниках и других животноводческих помещениях с кормовыми проходами любой ширины.
Однако в процессе лабораторных испытаний этого кормораздатчика был выявлен ряд недостатков, влияющих на его работоспособность. В частности, из-за несовершенной формы бункера (был выполнен прямоугольной формы и с дном в виде неправильной трапеции) на кормовых смесях влажностью до 73% наблюдалось значительное (более 10%) снижение подачи к концу раздачи корма. По этой же причине велики (до 30 кг) остатки густого корма в бункере. Из-за быстрого расслоения корма влажностью 75% и более происходило забивание напорного рукава и заклинивание насоса. Требуется защита насоса от попадания в него твердых посторонних частиц, а привод передвижения не имел реверсивного хода.
Для устранения этих недостатков было принято решение произвести конструктивную доработку кормораздатчика, по откорректированным чертежам изготовить новый образец и провести его испытания в лабораторных и производственных условиях.
Экспериментальный образец безрельсового мобильного кормораздатчика КРМ-0,5 был изготовлен ВНИИКОМЖем в 1991 г., а исследования его работы проводились во ВНИИМЖе (рис.7.1.1).

Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

Состоял он из следующих основных узлов: бункера 1, мешалки 2, кормового насоса 3 коловратного типа, кормопровода с гибким рукавом 5 и распределительным клапаном 4, ведущего и ведомого мостов 9, механизма запирания ведомых колес, электропривода, редуктора и рычагов управления работой кормораздатчика.
Бункер сверху имеет загрузочное окно со съемной крышкой, а в его дне предусмотрено выгрузное отверстие, к которому крепится насос. Бункер одновременно выполняет функцию рамы, на нем монтируются все составные узлы кормораздатчика. Мешалка представляет собой вал, на котором укреплены лопасти и приводная звездочка. Кормовой насос объемного действия коловратного типа состоит из корпуса, двух валов-лопастей, двух шестерен и крышек. Подача корма осуществляется этими лопастями, выполненными в виде сегмента цилиндра. Их синхронное вращение обеспечивается шестеренчатым зацеплением. К выходной горловине насоса крепится трубопровод с трехходовым краном, гибким шлангом с наконечником и патрубком для возврата корма. Трехходовый кран обеспечивает подачу корма в кормушки через гибкий шланг с наконечником или возврат корма в бункер.
Ведущий мост состоит из понижающего двухступенчатого редуктора, ведущих полуосей с обгонными храповыми муфтами и пневматических колес. На выходном валу редуктора имеется кулачковая муфта для разъединения привода на колеса. Ведомый мост состоит из балансирной рамы, двух самоустанавливающихся пневматических колес и механизма запирания колес. Механизм запирания колес используют при движении кормораздатчика по направляющим в узких проходах между станками.
Общий вид мобильного безрельсового кормораздатчика КРМ-0,5 представлен на рис. 7.1.2-7.1.4.
Раздачу корма с помощью этого кормораздатчика осуществляют в следующей последовательности. Посредством штепсельного разъема соединяют кабельное электропитание кормораздатчика и нажатием кнопки на магнитном пускателе включают его в работу. Включением кулачковой муфты осуществляют привод ведущего моста данного кормораздатчика и перегоняют его в кормокухню. После заполнения емкости кормом кормораздатчик возвращают в свинарник.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

Включение рабочих органов на выдачу корма производят нажатием пусковой кнопки, расположенной на наконечнике гибкого рукава. Заполнив кормом все поблизости расположенные кормушки, оператор перемещает кормораздатчик к следующей группе кормушек.
Применение гибкого напорного шланга позволяет обеспечить как одностороннюю, так и двухстороннюю раздачу корма. При этом распределение корма животным за одну остановку раздатчика достигается на длине (по фронту кормления) около 3 м. Кормораздатчик допускает заполнение кормушек и при движении. Для этого наконечник гибкого рукава размещают над кормушками и жестко фиксируют на бункере.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

В этом случае обеспечивается односторонняя раздача кормов. Для переезда кормораздатчика в другой кормовой проход необходимо отключить электропитание и произвести пересоединение штепсельного разъема с кабелем данного кормового прохода.
Кормораздатчик может быть использован в качестве смесителя кормосмеси, компонентами которой является комбикорм и вода. Для решения этой задачи необходимо в первую очередь налить в бункер требуемое количество воды и затем загрузить комбикорм до заданной пропорции при включенном насосе и мешалке, а также с возвратом кормосмеси в бункер через обратный патрубок.
После раздачи корма животным следует промыть бункер кормораздатчика. Для этого залить бункер водой (15...20 л), включить в работу насос и через шланг смыть стенки бункера и мешалку водой.
Первоначально ВНИИКОМЖем был разработан и изготовлен экспериментальный образец кормораздатчика, в котором готовые влажные кормосмеси из бункера подаются в кормушки специальным малогабаритным кормовым насосом по гибкому напорному рукаву. Этот насос своим всасывающим патрубком был присоединен к выгрузному окну, расположенному в нижней части конусного дна бункера. Следовательно, корм из бункера в насос должен поступать самотеком через окно сечением 60x120 мм, а такое исполнение рабочих органов может отрицательно влиять на работоспособность кормораздатчика. С учетом изложенного, целью лабораторных исследований являлось определение основных технических и технологических параметров экспериментального кормораздатчика, а также проверка управления его работой. При этом определяли следующие показатели:
- вместимость бункера;
- производительность (подачи) выгрузных устройства кормораздатчика при различной влажности корма;
- скорость передвижения кормораздатчика на разных режимах;
- усилие, прилагаемое на передвижение по бетонному полу;
- потребляемую мощность электроприводов;
- остатки корма в рабочих органах;
- маневренность кормораздатчика и удобство в управлении.
Все испытания проводили на кормах влажностью 65...78,5% и на воде. Опыты начинали с влажности кормов 78,5%, т.е. при соотношении комбикорма и воды 1:3. Затем в эту смесь добавляли сухой комбикорм и постепенно довели кормосмесь до влажности 65,5% (соотношение 1:1,5). Из-за дефицита комбикорма опыты проводили при коэффициенте заполнения бункера около 0,5. Продолжительность отбора корма фиксировали секундомером с точностью до 0,1 с. Точность взвешивания корма составляла ±0,01 кг.
Выгрузку корма из бункера проводили до его опорожнения. Результаты опытов представлены в табл.7.1. Они показывают, что при влажности корма 78,5% среднее значение подачи корма насосом составляло 1,085 кг/с, а при снижении влажности корма подача увеличивалась и ее максимальное значение (1,143 кг/с) было получено при влажности корма 72,6%. На густых кормах (влажностью 70,0...65,5%) их подача насосом вновь стала снижаться и к концу опытов в среднем составляла 0,939 кг/с, т.е. уменьшилась в 1,2 раза.
Такие изменения величины подачи корма разной влажности насосом объемного действия можно объяснить тем, что жидкий корм (W = 78...75%) способен протекать через зазоры в рабочих органах, а на густом (влажностью 70...65%) хуже осуществляется самотечная его подача из бункера в насос через выгрузное окно.
Этим можно объяснить и резкое (от 35 до 85%) падение подачи густого корма к концу его выгрузки из бункера. Снижение подачи корма к концу его выгрузки возможно происходит и из-за несовершенства формы бункера и конструкции мешалки. Визуально было установлено также, что кормосмесь влажностью 65% по кормушке не растекается. По этой причине такую влажность корма следует считать предельно допустимой для кормораздатчика данной конструкции.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

При испытаниях данного кормораздатчика на подаче воды (в бункер заливали 500 кг и производили 13 измерений с равномерной разбивкой всего диапазона его вместимости) были получены следующие результаты: среднее значение подачи воды насосом составило 0,94 кг с диапазоном отклонений ±4,5%, что в 1,2 раза меньше среднего значения подачи влажного корма. При этом наблюдалось влияние столба жидкости в бункере на величину подачи. Она была больше среднего значения при расходе жидкости примерно до половины ее запаса в бункере, а затем стабильно уменьшалась во всех шести последних замерах.
Скорость передвижения безрельсового кормораздатчика определяли по времени прохождения контрольного участка пути длиной 7 метров. На холостом ходу она составила 0,49 м/с при отклонениях от среднего значения +2,0%, а с кормом (в бункере размещалось 250 кг влажного корма) она снизилась до 0,45 м/с при отклонениях ±2,9%, т.е. при загрузке бункера на 1/2 его вместимости скорость снизилась на 8,2% по сравнению с холостым ходом кормораздатчика. Можно предположить, что при номинальной загрузке бункера скорость передвижения кормораздатчика значительно уменьшится.
Тяговые усилия (сопротивление перемещению), необходимые для передвижения кормораздатчика по бетонному полу, определяли методом тензометрирования (усилитель 8 АНЧ-7м, осциллограф И-117/1, тензозвено - 0,5 т) при загруженном и пустом кормораздатчике. Полученные данные показывают, что среднее усилие, затрачиваемое на передвижение пустого кормораздатчика вперед составило 15,2 кгс, назад - 13,5, а на передвижение с кормом - соответственно 21,4; 21,7 кгс, что соответствует нормам по ГОСТу.
Потребляемую электроприводом мощность определяли прибором К-505 в каждой фазе и при различных режимах работы кормораздатчика. Полученные данные в обработанном виде приведены в таблице 7.2, из которой видно, что на передвижение пустого кормораздатчика по бетонному полу затрачивается 0,2 кВт, а с полной загрузкой бункера водой 0,76 кВт или от 7 до 25% установленной мощности. На рабочие органы в холостом режиме затрачивалось 0,35 кВт, при раздаче обрата (в опытах - вода) мощность увеличивалась до 0,52 кВт, а при работе на густых кормосмесях (W = 65 %) и запасе корма в бункере 250 кг она составляла 1,1 кВт. Испытания кормораздатчика при полной нагрузке бункера кормосмесями при лабораторных исследованиях не проводили. Однако, интерполируя полученные результаты при неполной загрузке бункера, можно предположить, что потребная мощность рабочих органов при номинальной нагрузке кормами возрастет до 2 кВт. Тогда общая мощность на работу электропривода кормораздатчика составит 0,76+2,0=2,76 кВт или 92% от установленной мощности. Следовательно, можно заключить, что электропривод кормораздатчика выбран правильно и при создании образца корректировки не требует.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

Остатки корма засыпали вручную в специальную тару и взвешивали на весах с точностью до 0,1 кг. При влажности корма 65,5% его остаток в бункере был наибольшим и составил 28,2 кг, что составляет 5,6% от номинальной вместимости бункера. По мере увеличения влажности корма остаток корма уменьшался, и при 78% влажности практически остатков корма не наблюдается (0,5 кг или 0,1 % к вместимости бункера). По техническим требованиям остатки корма в кормораздающих устройствах данного типа не должны превышать 1,0% от вместимости бункера. На этом основании можно заключить, что бункер и мешалка требуют конструктивной доработки.
Ходовая часть кормораздатчика, выполненная на четырех пневматических колесах, два из которых ведущие и жестко присоединены к бункеру, одно управляющее и последнее, четвертое, колесо - самоустанавливающееся, обеспечивает высокую маневренность данной машине, т.е. минимальный радиус поворота составляет 1050 мм при длине кормораздатчика 1650 мм и ширине 950 мм. Шарнирное крепление управляющего колеса и жесткое соединение его оси с рычагом поворота создают предусмотренные нормами условия для управления перемещением кормораздатчика.
Рычажная система управления муфтами сцепления для передвижения кормораздатчика и независимого включения его рабочих органов обеспечивает хорошую маневренность и удобство в управлении технологическим процессом раздачи корма животным, осуществляемом с помощью нового образца мобильного кормораздающего устройства.
На основании полученных результатов можно сделать следующие основные выводы и предложения, которые должны устранить недостатки в работе экспериментального оборудования.
В процессе испытаний были выявлены два основных недостатка в работе экспериментального кормораздатчика:
- снижение подачи густых (влажностью менее 72%) кормов в 1,5...2,0 раза к концу процесса выгрузки;
- остатки таких кормов в бункере кормораздатчика доходят до 5,6% его номинальной вместимости, что недопустимо по существующим нормам.
Стабилизировать работу насоса на густых кормосмесях можно, применив принудительную их подачу во всасывающий патрубок насоса, а для сокращения остатков корма целесообразно применить более совершенную форму бункера с активной мешалкой. По этой причине необходимо провести доработку конструкции рабочих органов, и, в частности, предлагается:
- изменить форму дна существующего бункера так, чтобы там разместился шнек-питатель, обеспечивающий двухсторонний отбор кормов из бункера и их принудительную подачу к выгрузному окну с фланцем для крепления насоса;
- конструктивные и кинематические параметры этого шнека-питателя должны быть такими, чтобы обеспечивалось избыточное давление корма во всасывающем патрубке насоса, т.к. выполнялось условие Qшн. ≥ Q насоса;
- после конструктивной доработки кормораздатчика (оснащения бункера шнеком-питателем) повторить весь цикл проведенных ранее опытов по определению величины подачи и остатков корма.
Результаты лабораторных испытаний кормораздатчика после его доработки

По разработанным лабораторией чертежам экспериментальный кормораздатчик был оснащен шнеком-питателем (рис.7.1.5).
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

С целью проверки эффективности его работы были повторно проведены опыты по определению величины подачи и остатков корма. Сопоставление данных, полученных при идентичных условиях работы, позволит оценить качество выполнения технологического процесса и на этой основе выбрать оптимальную конструкцию рабочих органов опытного образца данного кормораздатчика.
Опыты по определению величины подачи корма проводились на тех же кормах и в той же последовательности, что и до конструктивной доработки кормораздатчика. Полученные данные приведены на рис. 7.1.6 в виде графиков, позволяющих сопоставить результаты работы рабочих органов кормораздатчика до и после их доработки.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

Анализируя результаты опытов по определению величины подачи кормов новым выгрузным устройством кормораздатчика, можно установить следующее: в исследуемом диапазоне она находится в пределах 0,995....1,148 кг/с. Причем наибольшее значение подачи, как и до конструктивной доработки, было получено при влажности корма 72,6%, а наименьшее - при 65,5% влажности.
Процесс отбора корма шнеком-питателем и его подачи насосом в кормушки осуществляется стабильнее (отклонения величины подачи от среднего значения не превышают ±4,5%, а влажность корма оказывает влияние на величину подачи значительно меньше, т.к. разница в показателях не превысила 13%). Анализируя величину подачи при разной массе корма в бункере, можно сделать заключение о том, что при подпоре корма шнеком-питателем подача практически стабилизировалась (разница не более 5,0%).
Если сравнивать результаты замеров подач при работе кормораздатчика со шнеком-питателем и без него, то будет видно, что численные значения подач в основном согласовываются между собой (отклонения от 0,1 до 3,0%) и лишь при влажности корма 65,5% эта разница доходит до 6%. Это можно объяснить тем, что при работе насоса на густых кормах коэффициент заполнения рабочих камер насоса уменьшается, а в опытах с принудительной подачей корма во всасывающий патрубок насоса его влияние было практически устранено.
Сравнивая результаты опытов по влиянию влажности раздаваемого корма на величину подачи до и после модернизации рабочих органов, можно заключить, что в обоих случаях существует оптимальное значение влажности корма (около 72%), при котором достигается максимальная (равная 1,143 в первом и 1,148 кг во втором цикле опытов) подача. При увеличении влажности она снижается на 2...3%. На густых кормах (W = 70%) снижение подачи сильнее проявилось в первом цикле опытов, т.е. при оснащении кормораздатчика шнеком-питателем подача выравнивается по всему диапазону влажности (снижение составило 13% вместо 18%, полученных в первом случае.)
Результаты опытов по определению остатков кормов представлены в виде графиков на рис. 7.1.7, где для сравнения приведены данные замеров остатков кормов до и после модернизации данного кормораздатчика. Они показывают, что при испытаниях на кормах влажностью 65% после оснащения кормораздатчика питателем остатки корма снизились в 5 раз и составили 5,5 кг вместо 28,2 кг, на жидких кормах (W = 75...78%) они примерно одинаковы и не превышают 1% от номинальной вместимости бункера.
По полученным результатам можно заключить, что применение в кормораздатчике шнека-питателя обеспечивает стабилизацию процесса выгрузки влажных кормов из бункера, на 3...5% увеличивает их подачу насосом и при раздаче кормов влажностью 75...78% их остатки не превышают 1,0% от номинальной вместимости бункера.
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм

Производственные испытания модернизированного образца безрельсового электромобильного кормораздатчика КРМ-0,5 проводили на свиноферме совхоза «Буденовец» Дмитровского района Московской области. При этом были получены следующие предварительные результаты:
- вместимость бункера 500...550 кг;
- производительность выгрузных устройств на раздаче жидких кормов (обрата, сыворотки и т.д.) - 1,4...1,75 кг/с, кормосмесей влажностью около 77% - в среднем 1,5 кг/с при расчетном значении 1,4 кг/с;
- рекомендуемая влажность раздаваемых кормов - 75 %;
- остатки корма - около 1 кг кормосмесей и 0,5 кг жидкого корма;
- скорость передвижения на холостом ходе - 0,45 м/с, с кормом - 0,44 м/с.
К недостаткам модернизированного кормораздатчика следует отнести отсутствие защитных устройств в бункере от попадания твердых инородных включений.
На основании результатов лабораторных исследований рабочих органов нового кормораздатчика и положительных оценок при производственных испытаниях КРМ-0,5 рекомендуется к применению на малых и семейных свинофермах. Например, на типовой семейной свиноферме на 1000 голов в год, где поголовье размещается в двух помещениях с соединительной галереей, а кормосмеси приготавливаются в примыкающей к одному из свинарников кормокухне, предполагается применять такой безрельсовый кормораздатчик, которым можно осуществлять доставку и раздачу животным готовых кормосмесей, обрата или сыворотки.
При разработке опытного образца такого кормораздатчика рекомендуются следующие основные его параметры:
Кормораздатчик безрельсовый для малых свиноферм