УДК 631.374.001.5

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕЙ-СМЕСИТЕЛЕЙ-РАЗДАТЧИКОВ КОРМОВ

Шварц Сергей Александрович1, Семенихин Александр Михайлович2, Дзреян Владимир Сергеевич3
1Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО "Донской государственный аграрный университет" в г. Зернограде, инженер, аспирант кафедры механизации технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции
2Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО "Донской государственный аграрный университет" в г. Зернограде, д.т.н, профессор кафедры механизации технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции
3Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО "Донской государственный аграрный университет" в г. Зернограде, аспирант кафедры механизации технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, инженер

Аннотация
Проведены исследования процессов измельчения и смешивания дисперсных совокупностей в едином технологическом пространстве, проведен хронометраж измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов, выявлены недостатки данного типа машин, предложено конструктивное решение данной проблемы. Представлена энерготехнологическая и эксплуатационная оценка измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов на основе трехмерной модели.

Ключевые слова: агротехнологические системы, активатор, механизация, механизированный комплекс, рулонированное сено, трёхмерная модель, устройство предварительного измельчения, хронометраж, энергонасыщенность


INCREASE OF EFFICIENCY OF FUNCTIONING OF GRINDERS-MIXERS-DISTRIBUTORS OF FORAGES

Schwartz Sergey Aleksandrovich1, Semenikhin Alexander Mikhaylovich2, Dzreyan Vladimir Sergeyevich3
1Azov-Black Sea Engineering Institute, Don State Agrarian University in Zernograd, engineer, graduate student of Department «Mechanization of the production technology and processing of agricultural production»
2Azov-Black Sea Engineering Institute, Don State Agrarian University in Zernograd, professor of Department «Mechanization of the production technology and processing of agricultural production»
3Azov-Black Sea Engineering Institute, Don State Agrarian University in Zernograd, graduate student of Department «Mechanization of the production technology and processing of agricultural production», engineer

Abstract
Researches of processes of crushing and mixing of disperse sets are conducted in uniform technological space, timing of grinders-amalgamators-razdatchikov of forages is spent, lacks of the given type of cars are revealed, the constructive decision of the given problem is offered. Power technological and operational estimation grinders-mixers-distributors of forages on the basis of three-dimensional model is presented.

Keywords: activator, agrotechnological systems, device of preliminary crushing, mechanization, mechanized complex, power saturation, rulonirovanny hay, three-dimensional model, timing


Библиографическая ссылка на статью:
Шварц С.А., Семенихин А.М., Дзреян В.С. Повышение эффективности функционирования измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов // Современная техника и технологии. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/12/8857 (дата обращения: 26.05.2017).

В животноводстве особенно остро проявляется комплексное воздействие совокупности факторов на конечные результаты. Недооценка даже одного из них может свести на нет эффективность всей системы. Однако решающим является фактор кормления, который на 60-80% определяет уровень продуктивности и репродуктивности животных /1/.
Механизация процессов приготовления кормов крупному рогатому скоту на животноводческих фермах осуществляется с помощью разнообразных по конструкции и принципу действия машин и оборудования.
Исследованию процессов подготовки и раздачи кормов на животноводческих фермах всегда уделялось большое внимание: Научно-технические основы создания средств механизации погрузки и измельчения стебельчатых кормов на животноводческих фермах разработаны В.А.Зуевым, Е.И.Храпачом, В.С.Сечкиным, М.А. Тищенко, А.А. Омельченко И.К. Текучевым, А.А. Артюшиным, и др. /2/.
В разработку методических основ обоснования системы машин для животноводства наибольший вклад внесли Н.М. Морозов, А.А.Артюшин, Л.П.Кормановский, М.С.Рунчев, Э.И.Липкович, Н.В.Краснощеков, В.А.Стремнин, и др./3/
В последние годы широкое распространение получает многофункциональная кормораздаточная техника с высокотехнологичной организацией рабочего процесса измельчения и смешивания компонентов рациона в единой технологической ёмкости, с системой электронного взвешивания, обеспечивающей точную выдачу сбалансированного рациона в кормушки и на кормовые столы. /1,2/. 
Разнообразие моделей и паритет параметров (таблица 1) ставит сельхозпроизво­дителя перед непростым выбором, требующим широкой осведомленности и применения как общепринятых оценочных характеристик, так и обобщенных, которые объективно отражали бы уровень схемных, технических и технологиче­ских решений, а также удельные энергетические параметры моделей в целом /4/.
Такими обобщенными критериями могут быть (таблица 1): энергонасыщенность конструкции Км , технологическая энергоёмкость Кv, технологическая металлоёмкость Кg механизированного комплекса в целом.
Эти критерии вправе претендовать как на оценку общей энергетической эффективности, так и затрат металла и других материалов на единицу технологического объема, оптимальности заложенных в модель технических и технологических параметров функционирования /4/.

Таблица 1 Энергетические и массообъёмные характеристики измельчителей – смесителей – раздатчиков

Фирма
(страна)
Марка
(модель)
Параметры оценки
Показатели оценки
Результаты ранжирования
N, кВт
m,
т
V

м3
вели-
чина
мест.
вели-
чина
мест.
вели-
чина
мест.
вели-
чина
мест.
вели
чина
мест.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
«Marmix»
(Италия)
Superuni

3 гор.шн.

25,7
44,1
2,3
3,4
5
9
11,17
12,97
8
10
5,14
4,90
5
3
0,46
0,78
8
14
26,41
49,54
5
14
27
41
6
12
2
Zago
(Италия)
CD
4 гор. шн
36,8
36,8
4,5
4,7
7
9
8,17
7,82
2
1
5,25
4,08
6
1
0,64
0,52
13
11
27,45
16,59
6
1
27
14
7
1
3
«De Laval»
(Швеция)
Optimix
SC
гор. шн
45,0
40,0
5,05
4,0
8
8
8,91
10,0
4
6
5,62
5,0
8
4
0,63
0,50
12
10
31,54
25,0
8
4
32
24
9
5
«Triolet»
(нидерланды)
Solomix
1 верт.шн
35,0
50,0
2,56
3,50
7
10
13,67
14,28
11
12
5,0
5,0
4
4
0,36
0,35
4
12
24,6
25,0
3
4
22
22
4
3
5
«Tatoma»
(Испания)
МТ
1 гор. шн
MTS
50
60
98
2,7
3,5
9,3
7
10
10
18,51
17,14
10,54
18
15
7
7,14
6,0
9,8
14
10
17
0,39
0,35
0,93
6
2
16
51,54
36,0
96,0
15
10
18
53
37
58
17
11
18
6
«Unifast»
(Италия)
WS
верт.шн
фреза
78
78
8,5
8,9
6
10
9,17
8,74
5
3
13,0
7,8
18
15
1,42
0,89
17
15
169,3
60,7
19
16
59
49
19
16
7
«Колган»
(Россия)
Triolet
Серии
Solomix
55
3,35
10
16,42
14
5,5
7
0,345
1
30,25
7
29
8
8
«НОЭНО»
(Россия)
КИС-8
КИС-10А
10 Б
45
45
3,9
3,9
8
10
11,54
11,54
9
9
5,63
4,5
9
2
0,489
0,39
9
6
31,8
20,3
9
2
36
19
10
2
9
«Иж Лайн»
(Россия)

10В

55
65
48
57
3,05
3,56
2,25
3,95
8
10
5
9
18,03
18,26
21,33
14,43
16
17
19
13
6,88
6,50
9,60
6,33
13
11
16
12
0,381
0,356
0,45
0,439
5
3
8
7
47,3
42,2
92,2
40,1
13
12
17
11
47
43
60
43
15
14
20
13

Более полная критериальная оценка этих комплексов может быть достигнута определением технологических характеристик в условиях машинной инфраструктуры реальной фермы.
Зная требуемую вместимость бункера многофункциональных агрегатов и условия их функционирования (расстояние между производственными объектами, состояние дорожных условий и др.), определяют их производительность по выражению /1/:

      (1)

где ,, - суточная норма выдачи соответственно силосованных, грубых и концентрированных кормов на одну голову, кг; - производительность загрузочного устройства на силосе, кг/с;  - плотность кормосмеси и в монолите соответственно силосованных, грубых и концентрированных кормов. Можно принимать
, - 
коэффициент использования времени смены, - суточная норма выдачи всех видов кормов, кг; - средняя скорость агрегата соответственно при движении по ферме и при раздаче смесей, м/с; - фронт кормления одного животного, м; - расстояние, проходимое агрегатом за один цикл раздачи, кроме длины выдачи кормосмеси,м.
Выражение (1) справедливо для агрегата, загружаемого погрузочным устройством, отбирающим в единицу времени одинаковый объем всех видов кормовых компонентов. Если какой-то компонент загружается другим способом и средством, то в выражение необходимо подставлять фактическое время загрузки  этого компонента в секундах вместо дроби в знаменателе формулы (1) с величинами, соответствующими данному виду корма. Кроме того, если в бункер загружают, кроме упомянутых трех компонентов, другие корма, то в знаменатель добавляют их время загрузки в секундах.
Исходя из выше изложенного, энерготехнологическая и эксплуатационная оценка ИСРК возможна на основе трёхмерной модели (рисунок 1а,б), которая позволяет сравнить известные технические решения по обобщенным критериям.
Диапазон варьирования коэффициентов в условиях и системах в целом позволит оценить степень подобия конструкций семейства и выявить направление их совершенствования.
Отложив по осям координат соответствующие критерии в одинаковых масштабах для сравниваемых моделей измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов (ИСРК), даже априори, можно заметить, что модель (3) имеет повышенные затраты энергии на измельчение, модель 2 – более материалоёмка на единицу технологического объёма, модель 1 – указывает на перерасход энергии на процесс смешивания компонентов рациона. ИСРК 12 «Хозяин» (таблица 1) ориентирован по оси Х.
Из указанного следует, что предварительная оценка ИСРК исчерпывается простым произведением в виде формализованной функции  графа 12 таблицы, которая позволяет сформировать направления совершенствования и повышения эффективности применения сложных агротехнологических систем.

     (2)

где  - фактическая производительность комплекса т/ч;- свободный член уравнения, зависящий от инфраструктуры хозяйства;  - соответственно коэффициенты при соответствующих удельных характеристиках комплексов одного семейства – равной технологической ёмкости или схемы постановки рабочих органов – горизонтальная, вертикальная 2,3х и более шнеков.

Рисунок 1 – а) – энерготехнологическая и эксплуатационная оценка 
ИСРК определение параметров A,B,C,D при одинаковых 
коэффициентах
б) – энерготехнологическая и эксплуатационная оценка ИСРК 
«Хозяин» (Беларусь) и «TATOMA» (Испания) 

Для более полной оценки комплексов по приготовлению и раздаче кормов был проведен хронометраж ИСРК-12 «Хозяин» на ферме в колхозе имени Г.С. Шаумяна Мясниковского района Ростовской области. Агрегат последовательно объезжал хранилища силосованных, грубых, сочных и концентрированных кормов, где поочередно загружался ими стро­го по рациону. Для погрузки грубых и сочных кормов использовался Универсальный грейферный погрузчик МЭС «Фермер», а также МТЗ-80+ПКУ-0,8. При этом во время загрузки и движения между хранилищами, а также от последнего хранилища к месту выдачи кормовые компоненты доизмельчались и пе­ремешивались. После выдачи смеси цикл работы агрегата повторялся. Модель ИСРК-12 «Хозяин» приобретена хозяйством по результатам предварительных расчетов по рекомендации СКНИИМЭСХ /1/
В результате хронометража выявлены следующие группы параметров, определяющих течение технологического процесса агрегата:
- входные параметры (вид корма),
- управляемые параметры (конструктивные и кинематические),
- возмущающие параметры (нестабильность физико-механических свойств корма, изменяющееся количество продукта (корма) в бункере),
- выходные параметры, т.е. характеристика получаемой продукции: качество измельчения, смешивания, количество выдаваемых порций в единицу времени и др. 
По материалам обработки 5 повторностей (рисунок 2), установлено, что время рабочего цикла агрегата составляет 352 мин. Одновременно по всем позициям и процессам хронометража определяется расход топлива расходомером ИП-204, установленным на тракторе. Суммарный расход топлива от входа и точки подъезда к силосной траншее и возвращения к ней составляет (5,9±0,7) п.

Рисунок 2 – Результаты хронометража ИСРК-12 в условиях МТФ колхоза им. С.Г. Шаумяна

Время измельчения и смешивания рациона до момента раздачи составило 16 минут (позиция 14), что удовлетворяет технологическому регламенту подготовки и раздачи полноценных кормосмесей на фермах крупного рогатого скота (4,5-6 минут) /1/.
При проведении исследований также учитывалось время дополнительных операций: предварительная подготовка рулонированного сена (позиция 11), подготовка к погрузке жома (позиция 12) и подогрев патоки (позиция 13). По технологии для приготовления кормового рациона использовалась половина рулона стебельчатого корма. При использовании целого рулона время третей и последующих операций смещается примерно на 5 минут и более (позиция 15). Фактическая производительность данного агрегата оказалась равной 5 т/ч.
В процессе хронометража были выявлены недостатки данного типа ИСРК , связанные с образованием мертвых зон у торцевых стенок, увеличением времени цикла при загрузке неразрыхлённых рулонов (позиция 11), выяснилась необходимость в разработке ряда дополнительных элементов конструкции рабочей ёмкости, снижающих энергозатраты и повышающих производительность.
Для решения данной задачи был разработан и изготовлен активатор – устройство предварительного измельчения с режущим аппаратом ножевого типа, на который получен Патент РФ /3/ № 2498556 от 20.11.2013 г 
( рисунок 3).

Рисунок 3 – Устройство предварительного измельчения (Активатор)

Таким образом, предложенная энерготехнологическая и эксплуатационная оценка измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов позволит выбирать нужную модель по удельным характеристикам, применительно к конкретному животноводческому объектную.


Библиографический список
  1. Технологический регламент подготовки и раздачи полноценных кормосмесей на фермах крупного рогатого скота./ Тищенко М.А. Брагинец С.В..─ Зерноград: ГНУ СКНИИМЭСХ. 2011.─ 48 с.
  2. Кормановский, Л.П., Механико – технологические основы точных техноло­гий приготовления и раздачи кормосмесей крупному рогатому скоту много­функциональными агрегатами / Л.П. Кормановский, М.А. Тищенко. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2002. – 344 с.
  3. Патент № 2498556. Измельчитель смеситель раздатчик кормов с устройством предварительного измельчения. Шварц С.А., Семенихин С.А, Иванов В.В., Дзреян В.С. 3. Шварц С.А. Совершенствование работы измельчителя-смесителя-раздатчика кормов. /Шварц С.А., Дзреян В.С., Семенихин А.М.// Высокоэффективные технологии и технические средства в сельском хозяйстве: межд. сб. тр. ФГБОУ ВПО АЧГАА.- Зерноград 2012.-292 с.
  4. Шварц С.А., Морфологические и энерготехнологические предпосылки оценки измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов.         / А. М. Семенихин, С.А. Шварц, М.М. Магомедов и др. Сборник научных статей по материалам V Международной научно-практической конференции в рамках XII Международной агропромышленной выставки «Агроуниверсал 2010» ─  «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК, с 237-245.


Все статьи автора «Шварц Сергей Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: