Технологические расчеты мобильных и стационарных кормораздатчиков

Основные исходные данные для технологического расчёта проектируемого кормораздатчика указывают в техническом задании на его разработку.

При проектировании машин для раздачи кормов в качестве руководящих материалов используют нормы технологического проектирования животноводческих предприятий, зоотехнические требования на кормораздатчики и др.

Определяют суточный расход кормовых продуктов на обслуживаемое поголовье, режим кормления животных. При технологическом расчёте выявляют параметры сборочных единиц, связанных с транспортировкой и раздачей кормов, основные размеры и режимы робота рабочих органов раздающей машины.

Мобильные раздатчики кормов и раздатчики ограниченной мобильности содержат бункера, внутри которых размещаются рабочие органы для раздачи кормовых продуктов в кормушки животных. При проектировании мобильного кормораздатчика вместимость бункера выбирают с таким расчётом, чтобы при одноразовой загрузке машина могла обслуживать одно или несколько животноводческих помещений. Кроме того, количество корма в бункере-раздатчике, кг, должно быть равно или кратно количеству корма, потребляемого для разового кормления поголовья скота, размещённого в одном ряду помещения, т. е.

G= q_нm_in,

где q_н – количество корма, требуемого на одну голову, кг; m_i –число животных в одном ряду помещения; n –число рядов животных, обслуживаемых при одноразовой загрузке бункера кормораздатчика.

Требуемое количество корма, кг, размещаемое в бункере машины

G=Vry,

где V – вместимость бункера, м³; r - плотность корма в бункере раздатчика, кг/м²;

y - коэффициент заполнения бункера (y = 0,8…0,9).

Отсюда V= .

После этого определяют размеры бункера кормораздатчика, ширину B, высоту Н и длину L, исходя из условия, что V= ВНL, и составных элементов животноводческого помещения (ширины и высоты ворот, расстояния между кормушками и др.), в котором будет работать машина.

Производительность (подача) выгрузных устройств раздатчика должна быть согласована с количеством корма, раздаваемого на 1 м длины кормушки (фронта кормления), скоростью передвижения раздатчика вдоль этих кормушек.

Для мобильного раздатчика КТУ-10А количество корма, раздаваемое на 1 м фронта кормления на одну сторону, определяют так. Подающий конвейер (продольный транспортёр) при определённой скорости перемещает к битерам за время t часть корма, приходящегося на 1 м кормушки, т. е.

q= q_ov _п t,

где q – количество корма, раздаваемого на 1 м длины кормушки, кг/м; q_о – количество корма, приходящегося на 1м длины бункера, кг/м; v_п – скорость подающего конвейера, м/с; t – время заполнения кормом 1м длины кормушки (время прохождения агрегатом 1м пути),с.

Тогда

t= 1/ v _a,

где V_a – скорость кормораздаточного агрегата (скорость передвижения раздатчика вдоль кормушек), м/с.

Подставляя значение t в формулу получим

q=q_o v _п/ v _a.

Отсюда

v_п=q v _a/q_o.

Количество корма, кг, раздаваемое на единицу длины кормушки, также может быть определено из выражения

q=BH_о v _пrk_o/ (v _ak_б),

где Н_о высота кормового продукта в бункере, м; k_о – коэффициент отставания кормав бункере от продольного транспортёра (k_о = 0,94…0,96); k_б – коэффициент снижения скорости трактора за счёт пробуксовки колёс (k_б = 0,95…1,0).

Если кормораздатчик раздаёт одновременно корм на правую и левую стороны, то скорость подающего конвейера должна быть увеличена в 2 раза.

При непрерывной раздаче по фронту кормления (на одну сторону) заданного количества корма производительность выгрузного транспортёра должна быть равна производительности подающего конвейера и согласована с поступательной скоростью кормораздающего агрегата. Это условие для ленточного выгрузного транспортёра можно записать так:

bh v _лr₁k_п=BH_o v _пrk_o=q v _ak_б,

где b – внутренняя ширина желоба выгрузного транспортёра. м; h – высота слоя транспортируемой массы, м; v_л – скорость ленты транспортёра, м/с; r₁ и r - плотности массы корма на выгрузном транспортёре и в бункере раздатчика, кг/м³; k_п – коэффициент, учитывающий снижение производительности за счёт движения корма на ленте с некоторым проскальзыванием (k_п = 0,94…0,98).

Количество корма, кг, раздаваемое на 1 м длины кормушки основным рабочим органом – скребковым транспортёром (на примере КУТ – 3Б) можно представить следующей формулой:

q=bh v _crj_ck_a/( v _an_к),

где b и h – длина и высота скребка транспортёра, м; v_c – скорость движения скребкового транспортёра, м/с; j_с – коэффициент, учитывающий заполнение кормом пространства между скребками; k_a - коэффициент, учитывающий уменьшение подачи транспортёра из-за угла подъёма корма; n_к - число рядов кормушек, в которые индивидуально подаётся корм.

Производительность каждого из выгрузных шнеков раздатчика должна быть больше или равна производительности скребкового транспортёра, т. е.

,

где D и d - диаметры шнека и вала, м; S – шаг шнека, м; n_ш – частота вращения шнека, с^-1; j_ш - - коэффициент заполнения шнека.

Число кормораздатчиков, необходимых для обслуживания поголовья скота или птицы

n_р = m_жq_н/Q_c × t_p×n_к,

где m_ж – число животных на ферме; Q_с – производительность кормораздатчика за 1 ч сменного времени, кг/ч; t_р - время раздачи корма (t = 2ч),ч.; n_к - кратность кормления.

Производительность кормораздатчика за 1 ч сменного времени, кг/ч

Q_c=Qk_иф,

где Q – производительность кормораздатчика за 1 ч чистого времени, кг/ч; k_иф – коэффициент использования рабочего времени.

Ленточные транспортёры.

В качестве опоры в этих раздающих устройствах для поддержания ленты служит дно желоба (сплошное или с окнами), по которому перемещается лента плоской формы.

Производительность такого транспортёра

Q=F v _лr, (4.1)

где F – площадь поперечного сечения корма на ленте во время его перемещения, м²; v_л - скорость ленты, м/с; r - плотность корма на ленте транспортёра, кг/м³.

На рисунке 12 видно, что общую площадь поперечного сечения корма на ленте можно выразить как

F=F₁+F₂. (4.2)

Составляющие F₁ и F₂ уравнения (4.2) для плоской ленты, расположенной в желобе, определяют так. Площадь F₁ можно с некоторым допущением представить как площадь равнобедренного треугольника, боковые стенки которого наклонены к основанию под углом естественного откоса e транспортируемого корма в движении, т. е.

F₁=h₁В/2. Если t _уε = , (4.3)

то

h₁ = tg e. (4.4)

Площадь F₂ с некоторым допущением можно выразить как площадь прямоугольника, т. е.

F₂= h₂В. (4.5)

С учётом представленных выше уравнений общая площадь поперечного сечения корма на ленте

F=B(0,25Btg e + h₂).

Рис. 12. К расчёту параметров ленточного кормораздающего устройства.

Подставляя выражение (4.6) в формулу (4.1) получим уравнение для определения производительности (подачи) плоской ленты, размещённой в желобе кормораздатчика:

Q= B v _л r(0,25Вtg e + h₂). (4.7)

Ширина В плоской ленты стационарного кормораздатчика может быть определена, исходя из следующих рассуждений. Количество корма, кг, которое по зоотехническим условиям должно приходиться (согласно рациону) на 1 м длины ленты кормораздатчика, можно выразить формулой

q=q_нm_ink/a_к, (4.8)

где q_н - количество корма, требуемого на одну голову, кг; m_i – число животных (птицы), приходящихся на одно кормо-место; n – число кормо-мест, приходящихся на 1 м длины; k – число кормовых линий (при кормлении с одной стороны желоба k=1, при кормлении с двух сторон k=2); а_к – число кормлений в сутки.

Требуемое количество корма разместиться на 1 м длины ленты кормораздатчика при условии

q=Fr (4.9)

Приравняв правые части выражений (4.8) и (4.9) и представив F уравнением (4.6), после решения и ряда математических преобразований запишем

B= ,

где v – показатель, определяющий геометрическую вместимость корма на ленте, приходящуюся на одно животное, м³.

Цепочно-скребковые кормораздаточные транспортёры.

Эти конвейеры перемещают корм в открытых желобах. При работе устройства каждый скребок транспортирует порцию корма, которую с некоторым приближением можно принять за призму. Последняя имеет в продольном сечении форму, близкую к неравнобокой трапеции (рис. 13). Тогда объём порции корма, м³,

V = ,

где h_с и b_с - высота и ширина скребка, м.

Если сtg ε = , откуда x = h_c×сtg ε.

Тогда

l = l ₁+hсtgε,

где ε - угол обрушения (осыпания) транспортируемого корма, град.

Подставив значение l в уравнение объёма порции, получим

V = (l ₁+ )h_cb_c.

При расчётах значение угла ε принимают равным 0,7…0,8 угла естественного откоса корма, находящегося в покое.

Производительность цепочно-скребковых транспортёров

Q = Vυ_цρ/t_с,

где υ_ц - скорость движения цепи со скребками, м/с (υ_ц = 0,25…0,5 м/с);

ρ - плотность корма, кг/м³; t_c - расстояние между скребками, м.

Подставляя в формулу производительности значение объёма порции и заменяя l ₁ =k₁h_c и b_c = k₂h_c (k₁ и k₂ - коэффициенты пропорциональности), получим:

Q = (l ₁ + ;

Q = (k₁h_c + ;

Q = h (k₁+ k₂ ;

h_c = .

Потребляемая мощность (кВт) цепочно-скребкового транспортёра

N = (f₁MLv_ц +2ωМ_цLv_ц),

где η - к.п.д. передачи; f₁ - коэффициент трения корма о желоб; М - нагрузка на 1м длинны транспортёра, кг/м; L - длина транспортёра, м; ω - коэффициент сопротивления движущихся частей транспортёра; М_ц - масса 1м цепи со скребками, кг/м.