ЛЕКЦИЯ
Тема: ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОСТАВКИ КОРМОВ И РАСЧЕТ МОБИЛЬНОГО КОРМОРАЗДАТЧИКА
Цель:
1. Требования к технологии раздачи кормов и классификация кормораздатчиков
2. Расчет мобильного кормораздатчика
3. Расчет технологических линий раздачи кормов
4. Расчет стационарных кормораздатчиков
Литература:
основная
1. Механизация и технология животноводства/ , , и др.– М.: КолосС, 2007. – 584 с.
2. , , Гребенник и технические средства в животноводстве – Ставрополь: Агрус, 2005
дополнительная
1. , Николаев приготовления и хранения кормов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 336 с.
2. Механизация и технология производства продукции животноводства : учебник для вузов по агроинж. специальностям / , , . - М. : Колос, 20с.
1. Требования к технологии раздачи кормов и классификация кормораздатчиков
Зоотехнические требования:
- своевременность выдачи;
- равномерность выдачи;
- отклонение от нормы выдачи для стебельчатых кормов допускается ± 15%; концентрированных кормов ± 4%
- возвратимые потери корма ± 1%;
- невозвратимые потери не допускаются;
- продолжительность раздачи корма в одном помещении не должна превышать 30 мин при использовании мобильных кормораздатчиков и 20 мин раздачи стационарными средствами.
Требование к кормораздатчикам:
- универсальность (в отношении выдачи всех видов кормов);
- высокая производительность;
- возможность регулирования корм выдачи;
- бесшумная или малошумная работа;
- легкая очищаемость от остатков корма;
- надежность в работе;
- безопасность для обслуживающего персонала и безопасность в отношении травмирования животных;
- срок окупаемости не более 2-х лет;
- коэффициент готовности не менее 0,38.
Кормораздатчики мобильные и стационарные выполняют две операции
1. транспортировки корма от места загрузки до точки скармливания скоту;
2. дозирования корма и распределения его вдоль фронта кормления животных.
Совмещением этих двух функций обусловлено все многообразие конструкции кормораздатчиков, учитывающих:
- различные типы животноводческих помещений;
- различные системы и способы содержания скота;
- различные физико-механические свойства кормов;
- различные способы кормления.
По трудоемкости кормораздача составляет ≈ 30…40% общих затрат по обслуживанию животных и птицы.
|
Кор
Рисунок1 - Классификационная схема кормораздатчиков
Стационарные кормораздатчики делятся на :
- цепочно-скребковые;
- ленточно-тросовые;
- тросово-шайбовые;
- шнековые.
Мобильные кормораздатчики бывают:
-прицепными – иметь привод от двигателя трактора или автомобиля;
-навесными – быть на пневматическом ходу или двигаться по рельсам;
- самоходными.
Мобильные раздатчики с приводом от трактора получили наибольшее распространение на фермах КРС, т. к. они обеспечивают подачу корма в кормушки, установленные как внутри помещения, так и вне его (на открытых кормовых площадках) и используются даже в случае установки внутри помещения стационарных кормораздатчиков для доставки корма от хранилища к приемному (загрузочному) устройству стационарного кормораздатчика.
Схема мобильного кормораздатчика представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема мобильного кормораздатчика
2. Расчет мобильного кормораздатчика
Расчет мобильного кормораздатчика выполняется для определения:
- необходимого объема кузова кормораздатчика;
- скорости тракторов;
- плотности распределяемого корма исходя из потребной подачи и зоотехнических требований;
- нормы и продолжительности кормления.
Геометрический объем кузова (бункера) кормораздатчика (его вместимость) определяется из условия единовременного обслуживания одной линии или нескольких, расположенных в одном направлении. Иначе говоря, вместимость бункера должна быть равной или кратной массе корма, потребного для его выдачи определенной и разграниченной группе животных. Объем кузова находим по формуле
, м3 (1а) 
, м3 (1б)
где kз – коэффициент заполнения бункера (kз=0,7…0,9);
Потребная масса Мк корма в кузове определяется по формуле
, (2)
где q – норма разовой выдачи корма на 1 голову скота, кг;
m – число животных в ряду, гол;
n – число рядов обслуживаемых животных, шт;
kзап - коэффициент запас корма, (kзап=1,05-1,10).
Из конструктивных размеров (кузова) бункера расчетом определяют его длину lк ширину bк высоту hк . Последние величины выбирают из принятой ширины и высоты проемов ворот типовых животноводческих помещений.
. (3)
Скорости транспортеров определяются следующим образом.
Определяют скорость продольного транспортера 
из условия обеспечения равенства.
, (4)
где q0 – масса корма, приходящаяся на 1м перемещения продольного транспортера кормораздатчика, кг;
qм – норма распределения корма по фронту кормления (линейная плотность распределения корма), кг/на 1;
υк – скорость перемещения кормораздатчика, м/с.
При высоте корма в кузове h, ширине b, масса корма, приходящаяся на 1 метр перемещения продольного транспортера кормораздатчика.
, кг (5)
Из формулы (4) найдем скорость продольного транспортера с учетом формулы (5) как:
, м/с (6)
Если учесть отставание массы (монолита) корма от продольного транспортера (имеется ввиду цепной транспортер) и оценить его коэффициент k0 = 0,94…0,96, а также учесть пробуксовку хода трактора коэффициент k0 = 0,95…1,0, то при односторонней выдачи корма формула (6) будет иметь вид
, м/с (7)
Полученная по формуле (7) средняя скорость должна составлять
, м/с (8)
При двухсторонней раздаче корма принимается удвоенное значение 
, это обеспечивается механизмом регулирования расхода кормораздатчика.
Скорость поперечного (выгрузного) транспортера кормораздатчика определяется из условия
, (9)
где b1 – ширина выгрузного транспортера, м;
h1 – высота корма на выгрузном транспортере, м;
kcк – коэффициент скольжения корма, (kcк =0,8…0,97);
kn – коэффициент, учитывающий потери конструктивного объема кузова вследствие размещения в нем продольного транспортера и отбойных битеров, (kn = 0,95…0,98).
Расчетная скорость выгрузного транспортера равна
, м/с (10)
Для кормораздатчика КТУ-10А приняты следующие скорости:
м/с
м/с
м/с
Расчетная линейная плотность корма определяется по отношению
, кг/м. п. (11)
где q – норма разовой выдачи корма на 1 голову скота, кг;
m – число животных в ряду, шт;
l – длина ряда кормушек, м.
Расчетная линейная плотность корма qм не совпадает с ее фактическими значениями вследствие конструктивных недостатков кормораздаточных устройств.
Так, например, для мобильного кормораздатчика типа КТУ равномерность выдачи корма зависит от его количества в кузове (рис.3)
Рисунок 3 - Динамика выдачи корма из кузова кормораздатчика
В начальный момент раздачи кормораздатчика битеры захватывают все увеличивающиеся порции корма (этап 1), поэтому выдача корма происходит неравномерно.
Этап 2 – установившейся стабильная выдача корма в пределах расчетной линейной плотности qм (работой под нагрузкой 3-х битеров);
Этап 3 – выдача раздатчиком обрушившейся задней стенки монолита корма (работа под нагрузкой 2-х битеров);
Этап 4 – выдача остатка корма (работа 1-го битера).
Важным практическим элементом при выдаче корма мобильными агрегатами является выдача корма в кормушки, а не мимо них.
Установлено, что 5-процентные потери корма при раздаче (подача его мимо кормушки) повсеместно считается нормальными. Корм частично перебрасывается через кормушки под ноги животным или падает в проезд недолетов до кормушки. Иногда эти потери составляют 8…10% раздаваемого корма. А это недопускаемые потери.
Рассмотрим условие схода частицы корма массой m с выгрузного транспортера (рис. 4).
Рисунок 4 – Схема сил, действующих на частицу корма
Для этого определим траекторию и скорость корма при сходе с транспортера. Корм, лежащий на выдвижной ленте, дойдя до концевого барабана, начинает вращаться вокруг оси барабана и с этого момента под действием следующих сил:
- силы тяжести 
- центробежной силы 
-силы трения 
, которыми можно пренебречь
где ω – угловая скорость барабана;
r – радиус барабана, м;
f – коэффициент трения корма о ленту транспортера;
N1 – нормальная реакция ленты транспортера, н.
Когда частица т находится в точки А общей для ленты транспортера и барабана перечисленные силы представляют картину (см. рис. 4). Частица не может покинуть транспортер.
В точке В угол α = 0 сила К = 0, 
, а силы z и mq уравновешивают друг друга.
Начиная от точки B и далее (например, точка С) складываются условия, когда на частицу т действует сила К, направленная по касательной, которая превышает силу трения F, центробежная сила 
и составляющая N направленная по нормали -
.
Если
(12),
то связь частицы с лентой до некоторого положения, определяемого углом φ, названного углом схода, при котором наступает равенство силы трения и проекции тяжести на касательную к окружности барабана, после чего частица будет совершать движение не только вместе с лентой, но и относительно последней.
Если
(13а) или 
(13б),
то частица корма в указанной точки С оторвется от ленты транспортера и начнет совершать полет с некоторой скоростью
, м/с (14)
где φ – угол схода.
При φ = 90° cosφ = 0 (точка В) υk = 0.
Корм летит по некоторой траектории, которая определяется начальной скоростью υk и скоростью движения раздатчика υр направленной перпендикулярно к вектору скорости υk (рис.5).
Рассмотрим движение частицы корма т в воздушной среде, где на нее помимо силы тяжести mq воздействует сопротивление воздуха R . Последняя определяется по известной формуле Ньютона, широко применяемой в механике - сопротивление воздуха:
, Н (15)
где kb – коэффициент сопротивления воздуха;
- плотность воздуха, кг/м3;
F – площадь поперечного сечения частицы корма, м2;
υk – скорость частицы корма, м/с.
На практике заменяют
(16)
где 
– коэффициент парусности, значение которого определены для всех видов корма.
Тогда формула (15) примет окончательный вид
.
Рисунок 4 – Составляющие скоростей полета
Сила сопротивления воздуха направлена в обратную сторону результирующей силы, воздействующей на частицу т и уменьшает фактическое значение ее траектории.
Таким образом, траектория частиц корма сходящих с выгрузного транспортера движущегося кормораздатчика будет отличной и несколько меньшей траектории частиц корма сходящих с выгрузкой с неподвижного кормораздатчика.
Как учесть это на практике, когда скорость кормораздатчика неодинакова, когда масса и парусность частиц раздаваемого корма различается в больших приделах?
Наилучшим образом это достигается увеличением ширины кормушки А.
, м (18)
где а1 – расчетная ширина разброса корма, м;
h – толщина слоя корма в кормушке, м;
β – угол естественного откоса корма;
kзап – коэффициент запаса ширины кормушки, (kзап=1,2…1,3);
При выдаче разовой нормы корма (А=0,7…1,0 м).
Существующие кормушки зачастую имеют заниженную ширину А < 0,7, что приводит к неоправданным потерям корма при его раздаче, затрудняет поедание корма животными и уборку объедев.
Чтобы увеличение ширины кормушки до 1,0 или даже 1,2 м не увеличивало бы потребности в соответствии ширине коровников (помещения) переднюю стенку уширенных кормушек делают высотой не более 20см, что позволяет животным ложится располагаясь головой над кормушкой. Это в свою очередь, позволяет уменьшить длину стойла, оставляя суммарную дину стойла и кормушки равной исходной.
Скорость выгрузного транспортера с учетом конструкции кормушки ширину кормового проезда и параметров кормораздатчика можно определить по эмпирической формуле
, м/с (19)
где S – расстояние от конца выгрузного транспортера до оси кормушки, м;
h – высота выгрузного транспортера над уровнем кормушки, м;
g – ускорение свободного падания, м/с2.
3. Расчет технологических линий раздачи кормов
Суточная норма выдачи (расхода) какого-либо корма на животноводческой ферме определяется из выражения
, т (20)
где qi – суточная норма расхода i-го вида корма на одну голову j-й половозрастной группы животных, кг/гол;
mj – число голов j-й группы на ферме, гол;
n – число производственных групп животных, шт.
Суммарная суточная дача всех видов кормов составит
, т (21)
где к – количество компонентов кормов, раздающихся животным в отдельности, шт.
Разовая дача корма Qраз всему поголовью за одно кормление определяется из отношения
кг, (22)
где кр – кратность кормления, (кр = 2…3).
Средняя суточная норма и средняя разовая норма выдачи кормов на 1 животное определяется из выражений
, кг/гол (23)
, кг/гол (24)
Производительность кормораздаточных линий в животноводческих помещениях составит
, кг/ч (25)
где tk – время кормления животных в одном помещении (tk < 0,5 ч).
Потребность в мобильных кормораздатчиках рассчитывается по формуле
шт, (26)
где Wk – расход (производительность) одного мобильного (бункерного) раздатчика кг/ч:
, кг/ч (27)
где V – вместимость бункера (кузова), м3;
kc – коэффициент использования рабочего времени смены, (kc = 0,75…0,8);
kб – коэффициент заполнения бункера, (kб = 0,8…0,9);
tц – время цикла, ч.
, ч (28)
где tзаг – время загрузки кормораздатчика, ч;
tраз – время разгрузки корма в кормушки, ч;
tрх – время передвижения загруженного раздатчика, ч;
tхх – время холостого хода, ч.
,
где l – длина пути, км;
νагр – скорость, км/ч.
,
где νхх – скорость холостого хода, км/ч.
Подставив значение в формулы (17), (19), (20) в формулу (18) получим потребное число кормораздатчиков.
4. Расчет стационарных кормораздатчиков
Подачу цепочно-скребковых стационарных кормораздатчиков определяют из выражения
, кг/с (29)
где qуд – масса корма, приходящаяся по норме на 1 м кормушки, (расчетная плотность корма), кг/м;
νТ – скорость цепи транспортера, м/с.
Подачу ленточно-тросового кормораздатчика определяют как
, (30)
где F – площадь поперечного сечения корма на ленте транспортера, м2;
ν – скорость движения ленты, м/с;
kск – скорость передвижения корма (kск =0,94…0,98).
Площадь F определяется из соотношения
, м2 (31)
где В – ширина ленты, м;
β – угол естественного откоса корма.
Подачу шнекового кормораздатчика определяют как
а) при малых скоростях транспортировки
, кг/с (32)
где F0 – площадь поперечного сечения слоя транспортируемого корма, м2.
,
где D и d – диаметр шнека и вала шнека, м.
ν – скорость продольного перемещения корма, м/с;
kзап – коэффициент заполнения шнека, (kзап=0,25…0,4).
где S – шаг шнека, м;
n – частота вращения, с-1.
б) при больших скоростях транспортировки
- для вертикальных;
- для горизонтальных;
- для наклонных.
Подачу тросово-шайбовых транспортеров определяют по формуле (12).
Задача 1
Чтобы кормораздатчик выполнил рабочий процесс и проехал вдоль надо последовательно раскрыть и закрыть 4-о ворот. Нужен автоматический «швейцар»
а) Предложите простое техническое решение, обеспечивающее надежные открытие створок ворот перед трактором и за закрытие их после проезда кормораздатчика без остановки трактора.
б) предложите техническое решение исключающее вход холодного воздуха внутрь животноводческого помещения при заезде (выезде) трактора с кормораздатчиком.
Задача 2
На 8-и колеса трактора и кормораздатчика в непогоду налипает много грязи. При проезде по помещению коровника часть ее опадает с колес загрязняя помещение, ухудшая условия содержания скота, ухудшая условия работы персонала
Предложите техническое решение, обеспечивающее надежную очистку (самоочистку) ходовой части колесных машин ходовой части колесных машин при заезде их вовнутрь животноводческого помещения.
Условия – очистка должна выполнятся на ходу;
- использование мойки исключается.
Задача3
Использование кормораздатчика предусматривает ручную очистку кормушек от объедев. Это приводит к тому, что кормовые остатки накапливаются в кормушках, портятся, а ручная очистка связана с большими затратами труда.
Предложите техническое устройство обеспечивающее очистку кормушек от объедев одновременно с раздачей корма (а) или при отдельном проходе трактора (б) со сбором объедев в емкость для последующей переработки и использования (в) или удалением их в навоз (г).
