Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Зиганшин Булат Гусманович. Повышение эффективности технических средств приготовления кормов в животноводстве на основе расширения технологических возможностей измельчителей : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 : Казань, 2004 304 c. РГБ ОД, 71:05-5/431

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КОРМОВ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 14

  1. Состояние исследований в области измельчения кормов 14

  2. Анализ существующих теорий измельчения кормов 23

  3. Краткий анализ существующих конструкций измельчителей ... 26

1.3.1 Измельчители кормов 26

1.3.1.1 Однороторные измельчители и измельчители-

смесители кормов 27

1.3.1.2 Двухроторные измельчители-смесители кормов 29

  1. Решетные молотковые дробилки 30

  2. Безрешетные дробилки кормов 33

  3. Измельчители для фермерских и индивидуальных хозяйств 36

  4. Рабочие органы дробилок 39

  5. Измельчители-погрузчики сенажа и силоса 43

  6. Применение измельчителей в приготовлении комбикормов

и кормосмесей 45

1.4 Зоотехнические требования к технологии приготовления

концентрированных, стебельчатых кормов и кукурузных

початков 51

1.4.1 Требования, предъявляемые к молотковым дробилкам

кормов 53

1.5 Цель и задачи исследований 55

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СРЕДСТВ
МЕХАНИЗАЦИИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КОРМОВ
57

2.1 Основы теории молотковых дробилок и постановка задачи по

ее приложению к расчету конструктивных параметров
измельчителей кормов 57

  1. Основы теории энергетических затрат молотковой дробилки.... 62

  2. Теоретические предпосылки при разработке безрешетной

дробилки кормов 67

2.4 Математическое моделирование рабочего процесса

безрешетной молотковой дробилки 68

2.4.1 Математическое описание степени измельчения в

общем случае 68

2.4.2 Определение предельно достижимого уровня степени

измельчения 71

  1. Математическое описание степени измельчения с учетом зависимости интенсивности дробления от числа частиц 74

  2. Изучение степени измельчения с учетом ее предельного значения 76

  3. Обоснование уравнения кинетики процесса дробления 79

2.5 Имитационная модель процесса дробления на основе
статистической теории 83

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
КОРМОВ
86

  1. Программа экспериментальных исследований безрешетной молотковой дробилки «Кама-50 Д» 86

  2. Описание опытных дробилок и экспериментальных установок.. 87

  1. Измерительная аппаратура и общая методика измерения качества дробления, пропускной способности и потребной мощности 97

  2. Методика определения скорости движения воздушно-продуктового слоя и интенсивности удара материала о

корпус в рабочей камере дробилки 100

3.5 Планирование эксперимента по исследованию безрешетной

молотковой дробилки 101

  1. Обоснование уровней и интервалов варьирования факторов 102

  2. Методика обработки результатов эксперимента и определение погрешности измерения 105

  1. Методика экспериментальных исследований универсального измельчителя кормов «Кама-50М» 107

  2. Методика лабораторных испытаний корнеклубнерезки

«Кама-50К» 109

3.7.1 Порядок проведения испытаний 109

3.8 Методика лабораторных испытаний вертикальных смесителей
концентрированных кормов 110

  1. Порядок проведения испытаний ПО

  2. Определение однородности смеси 112

3.9 Методика производственных испытаний универсального
погрузчика «УП-3» 113

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
РАЗРАБОТОК И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
114

4.1 Результаты исследования модуля помола, пропускной

способности и потребной мощности безрешетной молотковой
дробилки «Кама-50 Д» 114

4.2 Определение скорости движения воздушно-продуктового слоя

и интенсивности удара частиц о корпус дробилки 121

  1. Определение места расположения выгрузной горловины в безрешетной дробилке 126

  2. Анализ влияния показателей рабочего процесса на эффективность дробления 131

  3. Результаты лабораторных и производственных испытаний универсального измельчителя «Кама-50М» 137

  4. Результаты лабораторных испытаний измельчителя корнеклубнеплодов «Кама-50К» 141

  5. Анализ результатов исследований качества смешивания 142

  6. Результаты производственных испытаний универсального погрузчика сенажа и силоса «УП-3» 144

5 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ
147

5.1 Современные тенденции развития производства кормов 147

  1. Использование измельчителей в кормоприготовлении 154

  2. Измельчение кукурузных початков восковой спелости 154

  1. Устройство и принцип работы универсального измельчителя кормов «Кама — 50М» 161

  2. Измельчение корнеклубнеплодов 166

5.3.1 Устройство и принцип работы измельчителя «Кама-50К».. 166

5.4 Измельчение концентрированных кормов 169

5.4.1 Устройство и принцип работы безрешетной молотковой

дробилки концентрированных кормов «Кама-50Д» 169

5.5 Механизация приготовления комбикормов в условиях

сельского товаропроизводителя 173

5.5.1 Технология приготовления комбикормов и кормосмесей... 173

5.5.2 Устройство и принцип работы комбикормового агрегата

«АКМ-8» 175

5.6 Механизация разгрузки сенажных и силосных траншей 178

5.6.1 Устройство и принцип работы универсального погрузчика

«УП-3» 179

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
183

  1. Расчет технико-экономических показателей новых технических средств приготовления кормов 183

  2. Энергетический анализ разработанных технических средств приготовления кормов 187

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 197

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 201

ПРИЛОЖЕНИЯ 223

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное) 224

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное) 226

ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное) 232

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (справочное) 238

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (справочное) 251

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное) 303

Введение к работе:

Одной из наиболее актуальных проблем современного аграрного производства является обеспечение населения в достаточном количестве качественными продуктами животноводства. В целях успешного удовлетворения растущих потребностей в мясомолочных продуктах необходимо развивать скотоводство, что в свою очередь напрямую связано с созданием прочной кормовой базы. Обеспечение животных полноценными кормами, сбалансированными по питательности в соответствии с запланированной продуктивностью, — одно из решающих условий увеличения производства и улучшения качества продуктов животноводства. Качество кормов, степень сбалансированности, а также рационы кормления оказывают значительное влияние на продуктивность животных, на качество получаемой продукции, а также на здоровье самих животных.

Известно, что питательные вещества активно усваиваются животными в измельченном виде, так как в измельченных кормах увеличивается активная поверхность частиц. Это способствует ускорению процесса пищеварения и усвояемости питательных веществ.

В зависимости от обрабатываемых кормов и их назначения, принятой технологии приготовления кормов, вида сельскохозяйственных животных применяются разные способы измельчения.

Процесс резания в основном применяют при измельчении грубых кормов и корнеклубнеплодов. Корнеклубнеплоды занимают большую долю в рационах кормления для большинства видов животных. К ним относят кормовую и сахарную свеклу, картофель, морковь, турнепс и т.д. Их отличают хорошие вкусовые качества и хорошая поедаемость. Особую кормовую ценность они представляют для крупного рогатого скота. Известно, что включение корнеклубнеплодов в рационы дойных коров увеличивает поедаемость объемистых кормов, улучшает перевариваемость органических веществ, а также увеличивает продуктивность.

8 На сегодняшний день еще слабо решены вопросы механизации очистки

и мойки, а главное - измельчения корнеклубнеплодов. Ряд машин и агрегатов

имеют низкую пропускную способность и несовершенство рабочего

процесса измельчения, которое сопровождается потерей сока.

Очень важное значение в рационе животных имеют консервированные корма: сенаж и силос. В настоящее время силос заготавливают не только из цельных растений кукурузы, но и из зерно-стержневой массы. Это позволяет значительно снизить потери сухого вещества при силосовании и увеличить питательность корма. На долю сенажа и силоса в рационе молочных животных приходится по массе более 60 %. При этом сам процесс заготовки и разгрузки сенажных и силосных траншей довольно сложный и трудоемкий. Лучшим образом в существующей системе машин решена механизация закладки сенажа и силоса, а слабомеханизированными являются процессы разгрузки сенажных и силосных траншей. Существующая техника имеет невысокую надежность в работе и низкую долговечность.

В целом актуальной остается проблема повышения качества измельчения. Ее решение позволит исключить дополнительное измельчение кормов в кормоцехах и повысить усвояемость кормов. Особенно это важно при использовании силосованных кормов из зерно-стержневой массы кукурузы, так как зерно кукурузы имеет твердую оболочку и если ее не разрушить, то зерно «транзитом» проходит через желудочно-кишечный тракт животного.

Процесс дробления в основном используется при измельчении концентрированных кормов. Три четверти урожая зерновых идет на корм птице и скоту. На измельчение зерна и приготовление смеси требуется несколько млрд кВт-ч электроэнергии [7].

В настоящее время для измельчения фуражного зерна широко используются решетные молотковые дробилки, в которых для регулирования размеров измельченного зерна применяют сменные решета с различными диаметрами отверстий. Однако использование таких дробилок затруднено, а

9 подчас и невозможно, при измельчении концентрированных кормов

повышенной влажности (более 17%), а также початков кукурузы. При этом

происходит забивание решета, что приводит к снижению

производительности машины, увеличению затрат энергии. Использование

решет ведет также и к переизмельчению материала, что существенно

увеличивает затраты энергии и снижает качество продукции. Дробление

кормов повышенной влажности особенно актуально в связи с возделыванием

в ряде регионов страны кукурузы по зерновой технологии, которая

предусматривает выращивание кукурузы до восковой спелости. При этом

использование существующих молотковых дробилок для измельчения

початков становится неэффективным, и даже невозможным. Применение для

этих целей существующих измельчителей с известными рабочими органами

не позволяет получить измельченный материал необходимого качества.

В связи с этим возникает необходимость в разработке и применении в сельскохозяйственном производстве измельчителей с новыми рабочими органами. Одним из решений этой проблемы является создание измельчителей, обладающих более широкими технологическими возможностями с использованием безрешетных молотковых дробилок.

Известно, что на животноводческих фермах в структуре потребления энергии на корма приходится до 80 % затрат энергии. На приготовление кормов расходуется 25...30 % общих энергозатрат [7,194]. Поэтому разработка энергосберегающих технологий и технических средств является актуальной проблемой. Решение ее позволит повысить эффективность сельскохозяйственного производства в целом.

Перспективные технические средства должны удовлетворять требованиям прогрессивных технологий с учетом различных форм хозяйствования и организации труда.

В настоящее время наметились две основные тенденции в разработке и создании измельчителей кормов:

— совершенствование рабочих органов и рабочего процесса

существующих измельчителей в сторону уменьшения энергопотребления и улучшения качества получаемого продукта на основе классических технологий приготовления кормов;

— создание новых машин, с новыми рабочими органами, на основе
перспективных энергосберегающих технологий в кормоприготовлении.

К таким технологиям можно отнести приготовление комбисилоса, консервирование фуражного зерна 30 % - ой влажности, консервирование и хранение зерна кукурузы, заготовка высококачественного силоса из зерна кукурузы восковой спелости, приготовление полнорационных комбикормов из собственного зернового сырья и покупных промышленных белково-витаминных, минеральных добавок и премиксов.

Таким образом, становится очевидной необходимость разработки и создания технических средств измельчения кормов с широкими технологическими возможностями на основе энергосберегающих технологий приготовления кормов в животноводстве.

Научная новизна заключается в расширении технологических возможностей и снижения энергозатрат измельчителей кормов на основе совершенствования технологического процесса и технических средств, а также:

- в закономерностях основных показателей работы безрешетных молотковых дробилок от факторов, влияющих на качество и энергоемкость процесса;

- в новых уравнениях кинетики процесса дробления в безрешетной
молотковой дробилке;

- в математических моделях рабочего процесса безрешетной
молотковой дробилки кормов;

- в рациональных конструктивно-технологических схемах измель
чителей и дробилок концентрированных кормов, позволяющих
интенсифицировать рабочий процесс за счет повышения эффективности
воздействия рабочих органов на материал, новых конструкций рабочих

органов, оптимизации конструктивных параметров и технологического процесса. (Патенты РФ №№ 2119821, 2120726, 2131776, 2137350,2236297)

На защиту выносятся следующие положения:

  1. Теоретические предпосылки, описывающие процесс дробления в безрешетных молотковых дробилках кормов.

  2. Математические модели процесса измельчения в безрешетных молотковых дробилках кормов.

  3. Закономерности изменения основных показателей работы безрешетных молотковых дробилок в зависимости от факторов, влияющих на процесс дробления.

  4. Технические решения, обеспечивающие надежное регулирование модуля помола в безрешетных дробилках.

  5. Новые технические средства измельчения кормов, обладающие более высокими технико-экономическими показателями.

  6. Конструктивно-технологические схемы и основные параметры перспективных измельчителей кормов, погрузчика-измельчителя силосованных кормов, агрегата для приготовления комбикормов.

  7. Результаты лабораторно-производственных исследований и производственных испытаний разработанных машин и их технико-экономическая и энергетическая эффективность.

Основные результаты и материалы диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях Казанской ГСХА (1991...2004 гг.); на Республиканской научно-практической конференции «Механизация сельского хозяйства» (Казань, АН Республики Татарстан, 1999 г.); на Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию Независимости Республики Казахстан (Астана, 2001 г.); на юбилейной* Международной конференции "Проблема механизации сельского хозяйства" (Казань, 2002 г.);на II и III Международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2001 г., 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические

12 проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного

загрязнения агроэкосистем» (Казань, 2002 г.); на XI Международном симпозиуме по машинному доению сельскохозяйственных животных, первичной обработке и переработке молока (Казань, 2002 г.); на III Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Наука и инновационные технологии для регионального развития» (Пенза, 2003 г.); на IV Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение в современных условиях хозяйствования» (Казань, 2003 г.); на научных конференциях Ижевской ГСХА (Ижевск, 1997 г., 2002 г., 2004 г.); Чувашской ГСХА (Чебоксары, 2001 г.); Вятской ГСХА (Киров, 2002 г.); на научно-технических советах МСХ и П РТ (Казань, 1991...1994 гг., 2001...2003 гг.); на научно-техническом совете отделения сельскохозяйственных наук АН Республики Татарстан (Казань, 2002...2004 гг.). Отдельные разработки демонстрировались на ВЦ «ВИКО» (Казань, 1995г., 2001...2004 гг.), на Российской агропромышленной выставке (Москва, 2001, 2003 г.). Разработки, выполненные под непосредственным руководством и с участием автора, удостоены грантов АН Республики Татарстан из фонда НИОКР (2002, 2003, 2004 гг.), отмечены Бронзовыми медалями Российской агропромышленной выставки (ВВЦ, Москва, 2001г., 2003г.).

Основные результаты исследований опубликованы в 51 работе автора, в том числе в монографии (11,75 усл.печ.л.), получено 5 патентов РФ.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Казанской, Вятской, Ульяновской, Ижевской, Чувашской ГСХА. Результаты исследований и практические рекомендации внедрены в хозяйствах агропромышленного комплекса Республики Татарстан. Малогабаритный комбикормовый агрегат АКМ-8 и безрешетная молотковая дробилка внедрены в Учхозе Казанской ГСХА, безрешетная молотковая дробилка также внедрена в НПО «Медикосервис», универсальный погрузчик сенажа и

13 силоса УП-3 в подсобном хозяйстве ПО «Оргсинтез» и ОПХ

«Столбищенское» Лаишевского района РТ, универсальный измельчитель

кормов в кормоцехе ОПХ «Столбищенское» Лаишевского района РТ в

технологической линии приготовления кормов. Конструкторские

документации на универсальный измельчитель кормов, безрешетную

дробилку, погрузчик сенажа и силоса переданы в производство в ОАО

«Завод нестандартного оборудования».

Научные исследования выполнялись в соответствии с планом научно-
исследовательских работ Казанской государственной сельскохозяйственной
академии «Расширение технологических возможностей измельчителей
кормов и повышение эффективности процесса измельчения» (Гос.№ 01.2.00
106680), входящим в комплексную программу исследований; планами
Минсельхозпрода РТ в соответствии с научно-технической программой
«Механизация», а также в соответствии с Программой развития
приоритетных направлений науки в РТ на 2001-2005 годы (направление
«Эффективность агропромышленного производства»), тема

«Энергосберегающие технологии и технические средства измельчения кормов», с координационной программой по проблеме «Разработать системы технологизации и инженерно-технического обеспечения агропромышленного производства как основы стабилизации АПК субъектов Российской Федерации Северо-Кавказского, Приволжского и Уральского федеральных округов» на 2001-2005 гг.

Автор приносит особую благодарность за помощь в работе над диссертацией профессору Волкову И.Е., а также профессору Берим Г.О., доцентам Фролову В.Ф., Архипову СМ., Матяшину А.В., принимавшим участие в решение отдельных задач по теме диссертации и оказавшим практическую помощь на разных этапах выполнения диссертационной работы.

Подобные работы
Иванов Сергей Анатольевич
Совершенствование технологии и технических средств приготовления кормов для животноводства на основе соевого зерна
Коновалов Владимир Викторович
Повышение эффективности средств механизации приготовления и выдачи кормосмесей в свиноводстве
Мухин Виктор Алексеевич
Совершенствование технологий и технических средств приготовления кормов с ресурсосбережением в животноводстве
Красиков Денис Юрьевич
Повышение эффективности функционирования мобильного измельчителя-разбрасывателя соломы из валков путем совершенствования его рабочих органов
Рылов Александр Аркадьевич
Повышение эффективности работы молоткового ротора измельчителя стебельных кормов
Загорский Сергей Михайлович
Повышение эффективности приготовления кормов за счет совершенствования рабочих органов измельчителя
Дьячков Сергей Владимирович
Повышение эффективности работы безрешетных молотковых дробилок путем установки жалюзийного сепаратора-измельчителя
Игнатенков Валерий Геннадьевич
Повышение эффективности производства витаминно-кормовой добавки на основе сапропеля путем обоснования конструктивных и технологических параметров смесителя-измельчителя
Челядинов Валентин Дмитриевич
Методы и средства повышения эффективности работы системы испарительного охлаждения и доувлажнения воздуха в теплице
Хоменко Валерий Арсеньевич
Режимы и технические средства повышения эффективности процесса охлаждения брикетированной травяной резки

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net