Устройство и принцип работы измельчителя-камнеуловителя-мойки ИКМ-5М

ВВЕДЕНИЕ

   В настоящее время одним из путей  увеличения производства продукции  животноводства с одновременным  снижением себестоимости производства продукции является более рациональное использование в рационах животных корнеплодов и зелёных кормов, обладающих высокой кормовой ценностью и большой урожайностью. Однако широкому внедрению этих кормов в практику препятствует отсутствие простых технологий и технических средств для подготовки их к скармливанию. Наибольшую отдачу от этих кормов можно получить, только применяя их в измельчённом или запаренном виде. Применение запаренных кормов сдерживается высокой стоимостью источников энергии, в результате чего их скармливают в неподготовленном виде и в основном в осенний период. Использование машин и оборудования для измельчения кормов, позволяющих повысить продуктивность животных при одновременном снижении затрат на их приготовление, является необходимым условием эффективного использования оборудования для механизации технологических процессов животноводства.

   В зависимости от вида обработки корнеклубнеплодов, а также от того, каким животным они предназначены, предъявляются различные требования к качеству и степени измельчения. Зоотехническими требованиями предусмотрено измельчение для кормления крупного рогатого скота в чистом виде ломтями толщиной от 10 до 15 мм. Для свиней, телят, а также для всех животных в смеси с другими кормами корнеклубнеплоды измельчают до размера пластины шириной 10...30 мм, толщиной 5 ... 10 мм и длиной, равной длине продукта. При закладке корнеклубнеплодов в составе комбисилосов их необходимо измельчать так же, как и при выдаче животным в смеси с другими кормами. Анализ характеристик измельчителей  

   корнеклубнеплодов и универсальных машин, применяемых  для их приготовления к скармливанию, показывает, что выпускаемые промышленностью машины имеют низкие качественные и эксплуатационные показатели, высокую энергоёмкость выполняемого процесса, металлоёмки. 
 

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО МАШИНАМ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КОРМОВ

   Корнеклубнеплоды  обычно загрязнены землей, песком и могут содержать посторонние примеси (камни, куски дерева, металла и др.), поэтому перед скармливанием животным их необходимо обязательно очищать, мыть и измельчать. Фактическая загрязнённость корнеклубнеплодов после уборки может достигать 12...20% по массе и более. Допускаемая же загрязнённость после мойки должна быть не более 2...3%. Продукт в воде следует держать недолго, иначе вымываются ценные питательные вещества (крахмал, сахар). Для моек непрерывного действия общее время пребывания корнеклубнеплодов в воде должно быть в пределах 60...120 с. Это время складывается из времени отмокания (τ_0Т = 60...90 с), т.е. пребывание корнеклубнеплодов в загрузочной ванне, и времени мойки (τ_м = 30...40 с), т.е. пребывание в желобе шнека. По опытным данным расход воды в среднем составляет 250...300 кг на 1000 кг корнеклубнеплодов. Размер частиц основной фракции после измельчения для крупного рогатого скота должен быть в пределах 10...15 мм, для свиней — 5...10 мм, для птицы — мезга 2...4 мм. Корнеклубнеплоды измельчают непосредственно перед скармливанием или не более чем за 1,5...2 часа до скармливания, так как в нарезанном виде они быстро портятся.

   К машинам для обработки корнеклубнеплодов  предъявляют следующие

   зооинженерные требования:

   —универсальность в отношении обработки различных видов и сортов

   корнеклубнеплодов;

   —высокое качество мойки и измельчения продуктов при относительно малом расходе воды (до 0,4 л/кг) и электро энергии;

   —отсутствие порчи частиц продукта рабочими органами машин;

   —возможность регулировки времени пребывания продуктов в воде с целью пропуска продуктов с различной степенью загрязнённости;

—наличие устройства для отделения камней и других посторонних предметов;

—удобство очистки и удаления грязи и грязной воды; —возможность максимальной степени механизации и автоматизации загрузки и выгрузки продукта;

    —высокая производительность, позволяющая за 1...2 ч приготовить порцию корнеплодов, требуемую для разового кормления;

—высокое качество резки, определяемое однородностью стружки и минимальным образованием мезги и сока;

—хороший доступ к рабочим органам машины для быстрой регулировки или замены их и очистки;

—наличие предохранительного устройства, предупреждающего поломку рабочих органов;

—малы габаритные размеры, простота устройства, надёжность в эксплуатации, долговечность работы.

    Чтобы предотвратить заклинивание корнеплодов  между валом шнека и кожухом, наружный диаметр шнека принимают 300...400 мм, а диаметр вала выбирают D = (4...6) d. С учетом размеров корнеплодов шаг S выбирают в пределах 300...400 мм. Но так как S = πD*tga, то угол α подъёма винтовой линии шнека должен находиться в пределах 10.... 20°. При массовой доле загрязнений корнеклубнеплодов δ₃ = 6...7 % длина шнека должна быть 2,5...3 м; при загрязнённости 20% требуется шнек длиной до 6 м, что конструктивно выполнить трудно. В таких случаях корнеплоды последовательно пропускают через две моечные машины.

    2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ.

    2.1 РАСЧЕТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ.

    2.1.1. Среднесуточный расход воды на ферме:

    Qcc =

    где

q_i - среднесуточный расход воды одним потребителем , л/сут;

    m_i - количество каждого вида потребителя. Норма потребления воды одним рабочим за смену 25 литров.

    Количество  потребителей:

     - коровы – q_i1 = 80 л.; m_i1=200

- доярок 9 человек

- скотники - 5 человек

- электрики - 3 человека.

Всего -17 человек. q_i2=25 л, m_i2=17.

Q_cc= 80x200 + 17x25 = 16425 л.

    2.1.2. Максимальный суточный расход воды на ферме :

    Q_mc⁼Q_cc • К_I, Л.

    где К_I, - коэффициент суточной неравномерности потребления воды. Для животноводческих ферм принимают равным 1,3.

    Q_mc= 16425x1,3=21352,5 л. =21,325 м³

    По  максимальному суточному расходу  воды выбирают емкости водонапорных баков и резервуаров.

2.1.3.Объем водонапорного бака:

V₆=V_P+V_n+V_a, м³

    V₆=16,86+21,6+8,08=46,54 м³≈ 50 м³

    где V_p - регулируемый объем водонапорной башни.

    V_p =Q _mc * К_р

К_р - коэффициент регулируемого объема (К_р=0,4);

V_p=21,325x0,4=8,54 м³

    V_n=3,6Q_n*Т_n -противопожарный запас воды (рекомендуется принимать из расчета тушения пожара в течение 10 минут в двух местах одновременно с общим расходом воды 10 л/с) = 21600 л = 21,6 м³.

    V_a=2Q_mч - объем воды для бесперебойного водоснабжения в течение 2 часов на случай аварийного отключения электроэнергии

    V_a=2*4039,61=8079,22 л = 8,08 м³

    Q_mч - максимальный часовой расход воды.

    2.1.4.Максимальный часовой расход воды: 

    К_ч – коэффициент часовой неравномерности расхода воды (К_ч=2,3) 

     Суммарный расчетный объем водонапорной башни (Рожновского) по стандарту объема башни равен 50 м , тогда берем башню БР-50 м .

     По максимальному часовому расходу выбирают водоподъемное оборудование - насосы и насосные станции.

 Условие  выбора насоса:

Qнac ≥ Qmч

    По нашим расчетам Q_mч = 4039,61 л =4,04 м³, тогда берем насос вихревой (марка 1,5В-1,ЗМ, производительностью 3 - 6 м /ч)

2.1.5.Число поилок в коровнике при привязном содержании:

   шт 

шт

Длина водопойных корыт (для  пастбищ, выгулов): 

где

N - количество животных в стаде (N=200),

 в - фронт поения на одно животное, м (для коров - 0,75 м),

 t - продолжительность поения одного животного, с (для коров - 420 с),

Т - продолжительность  водопоя всего стада, с. (Т=420х200=84000 с)

    2.2 .РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ В КОРМАХ И ЕМКОСТЯХ ДЛЯ ИХ ХРАНЕНИЯ.

    В зависимости от местных условий, наличия кормов, характера и направления хозяйства выбирают суточный рацион и производят расчет потребности в кормах на все поголовье животных на год. 
 

Суточный  рацион кормления животных

Таблица 1

2.2.1. Суточный расход каждого вида корма:

    где

    q - масса одного вида корма по максимальному суточному рациону на одно животное, кг;

    m - количество животных, получающих одинаковую норму корма.

Для удобства расчет потребности в кормах оформляют  в виде таблицы. 
 
 

Расчет потребности в кормах

Таблица 2

2.2.2. Годовая потребность в корме:

    где

    Q_сл;Q_сз - суточный расход кормов в летний и зимний период года, кг;

    t_л; t₃ - продолжительность летнего и зимнего периода использования данного вида корма, дней:

    к - коэффициент, учитывающий потери кормов во время хранения и транспортировки (для концентрированных кормов -1,01; для корнеплодов - 1,03; для сенажа и силоса -1,1; для зеленой массы -1,05, для грубых кормов - 1,05)

    Продолжительность летнего и зимнего периода кормления зависит от зоны расположения хозяйства. Для нечерноземной зоны России можно принять летний период 210 дней, зимний - 155 дней.

    Для хранения кормов необходимо применять  такие хранилища, в которых потери питательных веществ были бы наименьшими. Грубые корма (солому, сено) хранят в скирдах, силос - в траншеях, сенаж — в башнях, траншеях, корнеплоды - в буртах, зерно, концкорма - в амбарах, сараях

Расчет  общего объема хранилища

Таблица 3

Продолжительность
	летнего и  зимнего
	периода
tn=	210 дн.
t3=	155 дн.
К - коэффициент потери
кормов
Концкорма		1,01
Корнеплоды		1,03
Силос и сенаж		1,1
Зеленая масса		1,05
Сено		1,05
Солома		1,05

Годовая потребность в  корме

Таблица 4

2.2.3. Общий объем хранилища:

где β – коэффициент использования;

      γк – плотность корма.

                          Примерная вместимость хранилищ

Таблица 5

    Объемная  плотность кормов

     Задавшись высотой хранилища, можно рассчитать его площадь. Если общая площадь хранилища очень большая, строят несколько одинаковых хранилищ с общей площадью, соответствующей рассчитанной.

    Запас концентрированных кормов на фермах должен составлять не менее 16% от годового их потребления.

    2.3. РАСЧЕТ ВЫХОДА НАВОЗА H ПЛОЩАДИ НАВОЗОХРАНИЛИЩА.

    2.3.1 .Суточный выход навоза в одном помещении:

    где

    q - суточный выход навоза, жижи и подстилки на одно животное в сутки, кг

    m - количество животных в одном помещении, гол.

2.3.2Общий суточный выход навоза на ферме

Qc=Q1+Q2+…+Qn

    где

Q1…Qn - суточный выход навоза в отдельных помещениях.

        2.3.3Площадь навозохранилища:

    где

    Т_н- продолжительность хранения навоза (100... 110 дней);

    γн - объемная масса навоза (для подстилочного - 0.4...0,6 т/м , для жидкого навоза - 0,85.. .0,95 т/м ),

    к₃ - коэффициент заполнения хранилища (для твердого 0,9...1,0, для жидкого-0,8...0,9);

    h - высота укладки навоза (2... 2,5 м).

       3.1 Устройство и принцип работы измельчителя-камнеуловителя-мойки ИКМ-5М 

Для измельчения  сочных кормов и овощей будем использовать измельчитель-камнеуловитель-мойку ИКМ-5М.

   Измельчитель-камнеуловитель ИКМ-5 состоит из рамы 1, ванны 12, конвейера-камнеуловителя 2 и мойки. К верхней части на кожухе 5 смонтирован измельчитель 9 с электродвигателем 10, а внутри кожуха расположен вертикальный винт 11, на валу которого в нижней части установлен крылач 13, а в верхней части — выбрасыватель корней 7. Винт в нижней части опирается на капроновую пятку. Измельчающий аппарат 9 расположен в измельчающей камере и состоит из верхнего и нижнего дисков с ножами. На верхнем диске для предварительного измельчения продукта расположены два горизонтальных и один вертикальный ножи. Нижний диск имеет только вертикальные ножи и лопатки для выбрасывания измельчённого корма. Все рабочие органы измельчителя насажены и закреплены непосредственно на валу электродвигателя. В измельчающей камере устанавливается сменная дека, нижняя цилиндрическая

часть которой  выполнена в виде зубьев.

   Рабочий процесс протекает следующим  образом. Открытием водяного крана заполняют моечную ванну водой до уровня переливной трубки. Затем включают измельчитель 9, винт 11 и конвейер 2, а после них включают конвейер подачи корней на мойку. В моечной ванне вращающимся водяным потоком, создаваемым крылачом 13, корнеклубнеплоды отмываются и винтом транспортируются к измельчителю. Загрязнения, камни и металлические примеси отбрасываются крылачом в приёмник конвейера —камнеудалителя 2 и удаляются за пределы установки. В процессе перемещения корнеплодов винтовым конвейером к выбрасывателю 7 они дополнительно обмываются встречным потоком воды, выходящей из душевой установки 4. Ножами верхнего диска корни предварительно измельчаются в стружку, которая отбрасывается на деку и, проходя между ножами противорежущей гребенки и нижнего диска, доизмельчается и выбрасывается лопатками через направляющий рукав наружу. Степень измельчения регулируют установкой соответствующих противорежущих гребенок и изменением частоты вращения двухскоростного электродвигателя 10. Для приготовления измельченной массы для свиней принимаем частоту вращения измельчителя 1000 мин^-1 и 500 мин^-1 со снятой декой при измельчении корнеплодов для крупного рогатого скота.

   При использовании ИКМ-5 для мойки  корнеклубнеплодов без измельчения  снимают деку и верхний диск измельчителя, а на его место ставят диск-выбрасыватель. При этом частоту вращения диска- выбрасывателя уменьшают до 500 мин^-1. Для переработки мерзлых корней на верхний диск измельчителя устанавливают зубчатые ножи, а деку и горизонтальные ножи снимают, переключатель переводят в положение 500 мин^-1.

   В установке привод рабочих органов  независимый и

осуществляется  от трёх электродвигателей общей  мощностью 10,5 кВт. Производительность установки 5...7,5 т/ч.

3.2 Расчет дисковой корнерезки.

3.2.1Максимальная частота вращения диска, с^-1:

Где а-угол наклона стенок питающей воронки, 45...60 град., 

      Zn₁ - количество горизонтальных ножей, 1.. .2;

      В-толщина стружки, 0,012 м