Для сдачи тестов, рубежного контроля, а также закрепления материала используйте браузеры MS Internet Explorer, Mozilla Firefox, Chromium
    Главная страница электронного учебника План урока
    Содержание дисциплины

    Механизация влаготепловой обработки кормов
    Содержание дисциплины

    Дозирование кормов и расчет основных параметров дозаторов

    Учебная тема
    Дозирование кормов и расчет основных параметров дозаторов

    ДОЗИРОВАНИЕ КОРМОВ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ

    ПАРАМЕТРОВ ДОЗАТОРОВ

    План

      1. Классификация дозаторов и требования к ним.
      2. Оценка точности дозирования.
      3. Расчет дозаторов.
      4. Контрольные вопросы.

    Дополнительная литература.

    1. Классификация дозаторов и требования к ним
    2. Дозирование – это процесс отмеривания заданного количества материала с требуемой точностью. Степень точности определяется зоотехническими и технологическими требованиями, а также обосновываются экономическими соображениями.

      Известны два способа дозирования материалов – по объему и по массе. Наибольшее распространение получил способ дозирования по объему – наиболее простой, но менее точный.

      По характеру протекания процесса дозирование может быть порционным и непрерывным.

      Устройства, предназначенные для отмеривания и выдачи заданной дозы материала, называются дозаторами. В соответствии с принятым способом дозирования дозаторы подразделяются на объемные и массовые, а по характеру протекания процесса – на порционные и непрерывного действия.

      По назначению дозаторы изготавливают для сыпучих кормов, влажных рассыпных и жидких кормов.

      По типу рабочих органов дозаторы подразделяются на барабанные, тарельчатые, шнековые, ленточные, плунжерные, грейдерные, платформенные, вибрационные, штифтовые, секторные, шиберные, мерные емкости, весовые устройства.

      По степени автоматизации дозаторы могут быть с ручным управлением, автоматизированные и автоматические.

      Регулирование дозы в дозаторах может обеспечиваться изменением частоты вращения рабочего органа, длины или объема мерной емкости рабочего органа, количества мерных емкостей, длительности дозирования, поперечного сечения слоя корма, скорости движения кормоносителя, смещением противовеса, положением уровнемера и комбинированием нескольких методов.

      Выбор того или иного типа дозаторов зависит от свойств дозируемых материалов, из которых наиболее существенным являются плотность, гранулометрический состав, углы естественного откоса и обрушения, влажность, склонность к сводообразованию, слеживаемость, комкуемость.

      Материалы, подлежащие дозированию, хранятся в бункерах, силосах или других емкостях, расположенных, как правило, выше дозирующих устройств.

      Хорошо сыпучие, не смешивающиеся материалы поступают к дозаторам самотеком по лоткам, трубам. Но таких материалов не много. Подавляющее большинство кормовых материалов требуют для создания непрерывного потока к дозатору активных побудителей либо питателей. Побудители устанавливаются в бункерах, предназначенных для хранения плохо сыпучих и слеживающихся кормовых материалов. В качестве побудителей используют различные ворошилки – цепные, лопастные, шнековые, – рыхлители, вибраторы.

      Питатели применяются для несыпучих и нетекучих (кашеобразных) кормовых материалов и предназначены для равномерной подачи кормов к весовым или объемным дозаторам. Питатели могут быть ленточные и шнековые транспортеры, пневмотранспортеры, вибрационные лотки, тарельчато-дисковые механизмы.

      Дозаторы любого типа должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать выдачу заданного количества материала (дозы) с отклонением от заданной точности дозирования, не выше допустимого. При этом в зависимости от заданных условий доза может быть выдана без регламентации времени, за минимальное время и за строго определенный промежуток времени.

      Кроме того, дозирующие устройства должны иметь возможность регулирования дозы в заданных пределах и взятия проб для контроля точности дозирования и производительности.

      Рабочая зона дозатора должна быть легкодоступна для очистки его от остатков корма. Конструкция рабочих органов должна учитывать физико-механические свойства кормов.

    3. Оценка точности дозирования
    4. На точность дозирования в первую очередь влияют физико-механические свойства кормов. Поэтому было введено понятие дозируемость материалов – способность материалов разделяться на дозы заданной величины с наперед заданной точностью.

      Различные авторы для характеристики дозируемости предлагают использовать различные свойства материалов и по ним их классифицировать на дозируемость. При этом основной показатель дозируемости – это сыпучесть – понятие неопределенное, поскольку характеризуется как хорошая, плохая, достаточная, затрудненная и т.п.

      Некоторые авторы предлагают дозируемость оценивать по показателю строгости формирования геометрической формы тела с объемом, равным объему отмеряемой порции. Этот метод довольно сложен и имеет свои недостатки.

      Точность дозирования любым типом дозаторов обуславливается зоотехническими требованиями и ограничивается технологическим допуском

      ,

      где Qmax, Qmin, Qcp – максимальный, минимальный и средний расход (производительность) дозатора, кг/с или м3/с. (при работе на одну и ту же установленную дозу).

      Для различных материалов технологический допуск различен. Например, при дозировании стебельчатых кормов он может быть принят Δт = 0,1. При дозировании кормов необходимо, чтобы максимальная относительная погрешность дозирования не превышала технологического допуска

      .

      Средняя абсолютная погрешность дозирования определяется по формуле:

      ,

      где Qi – действительно расход;

      • Qр – расчетный (заданный) расход;
      • n – количество измерений.

    Оценочным показателем относительной погрешности служит коэффициент вариации.

     %,

    где – средний из n измерений расход.

    В кормоприготовлении относительная погрешность дозирования (коэффициент вариации) обычно ограничивается при дозировании по объему 10…12 %, при дозировании по массе 1…3 %.

    В комбикормовой промышленности допустимую погрешность устанавливают в зависимости от доли ингредиента, входящего в смесь. Так при доле 30 % и более погрешность υ ≤ 1,5 %, при 10…30 % υ ≤ 1,0 %, при доле менее 10 % υ = ± 0,5 %. При дозировании минеральных добавок υ = ± 0,1 %, микроэлементов υ = ± 0,01 %.

    Расчет дозаторов

    Барабанные дозаторы работают по принципу объемного дозирования. Расход регулируется изменением частоты вращения барабана, реже – изменением длины барабана или объема желобов.

    Производительность барабанного дозатора

    кг/с,

    где Fж – площадь поперечного сечения желоба;

    • l – его рабочая длина;
    • z – количество желобов в барабане;
    • nб – частота вращения барабана;
    • ρ – насыпная плотность материала;
      • – коэффициент наполнения желоба (0,8...0,9).

    Как видно из формулы, производительность дозирования зависит главным образом от степени наполнения желоба. Последняя зависит от частоты вращения барабана: чем больше частота, тем хуже заполнится каждый желобок. Поэтому частоту вращения барабанных дозаторов ограничивают 30...50 мин-1.

    Мощность для привода барабана дозатора определяется внутренним сцеплением частиц корма, захватываемых дозатором и остающихся в бункере. Сила сцепления (трения), возникающая при этом, определяется по формуле:

    [ H],

    где F Г –- площадь горловины над барабаном, м2;

    • р – давление корма на поверхность барабана, Па;
    • f сц – коэффициент внутреннего сцепления (трения) корма.

    Необходимо также преодолеть силу трения материала о внутреннюю поверхность барабана. Эта сила действует лишь в нижней четверти барабана.

    Р тр = D G f = Dm l f1 [ H ] ,

    где D m часть массы материала, находящегося в желобках и оказывающего давление на стенку барабана, зависит от конструкции и размера желобков;

      • f – коэффициент трения материала о стенку барабана.

    В барабанном дозаторе половина желобков загружена, а вторая половина пустая. Масса материала, находящегося в барабане, способствует его вращению. Центр тяжести приложенных масс находится приблизительно на расстоянии 2/3 Rб от центра вращения.

    Тогда мощность на валу барабанного дозатора

    ,

    где k1 – коэффициент, учитывающий затраты энергии на возможное измельчение кормов при заклинивании его между лопастью и кромкой горловины (для кусковых материалов k1 = 2 );

      • m – масса материала, находящегося одновременно в барабане;
        • частота вращения барабана;
      • R б – радиус барабана.

    Ленточные дозаторы предназначены для непрерывного объемного дозирования. Производительность ленточных дозаторов можно регулировать в широких пределах изменением скорости ленты или положения шиберной задвижки

     

    Q = b h J ry кг/с,

    где b - ширина слоя корма на ленте, м ;

    h - толщина слоя корма на ленте, м;

    J - скорость ленты, м/с;

    r - насыпная плотность корма, кг/м 3;

    y - коэффициент заполнения.

      Мощность для привода ленточного дозатора складывается из мощности на перемещение корма N1 и мощности на трение корма о стенки желоба N 2

      Вт,

      где m o - масса ленты, м;

      • LГ - горизонтальная проекция ленты, м;
      • Н - высота подъема корма, м;
      • W - коэффициент сопротивления перемещению нагруженной ленты.

      Если ограждающие стенки желоба будут наклонены к горизонту под углом естественного откоса, то на них будет давить масса материала, ограниченная объемом h2l/tgq (l – длина желоба, q – угол естественного откоса).

      Нормальная на желоб сила

      ,

      и мощность на трение корма о желоб

      Вт,

      где f – коэффициент трения корма о желоб.

      Полная мощность на привод ленточного дозатора

      ,

      где h – КПД передачи привода.

      Шнековые дозаторы работают по принципу объемного дозирования. Их производительность можно регулировать частотой вращения шнека и степенью его заполнения. Последняя осуществляется шиберной заслонкой, устанавливаемой на загрузочной горловине.

      Производительность шнекового дозатора определяется по формуле:

      кг/с,

      где D – диаметр шнека, м;

      • d – диаметр вала шнека, м;
      • S – шаг шнека, м;
      • – угловая скорость вращения шнека, с -1;

        – коэффициент заполнения шнека.

      Мощность на привод шнекового дозатора

      Вт ,

      где L ш – длина шнека, м;

        • К = 1,2...2,5 - коэффициент сопротивления перемещению корма в корпусе дозатора;
        • H – высота подъема корма, м;
        • h– к. п. д. передач.

      Тарельчатые дозаторы работают по принципу объемного дозирования путем сбрасывания скребком продукта с вращающейся горизонтальной тарелки, расположенной под выпускным окном бункера.

      Производительность тарельчатого дозатора можно регулировать вертикальным перемещением цилиндра ( изменением высоты слоя h ), перемещением скребка и изменением частоты вращения тарелки.

    Работоспособность дозатора будет обеспечена, если центробежные силы будут меньше сцепления корма с тарелкой. В этом случае не будет самопроизвольно сбрасываться с диска по всей длине окружности

    J < F тр; m R1w 2кр <m g f ,

    откуда ,

    где f - коэффициент трения корма о диск;

    R 1 - наибольший радиус вращения частицы

      ,

      где q – угол естественного откоса корма при движении.

      Производительность тарельчатого дозатора

      .

      Объем кольцевого слоя треугольного сечения, снимаемого скребком за один оборот тарелки,

      V сл = 2 p R o F сл ,

      где R o – расстояние от оси вращения тарелки до центра тяжести слоя

      ,

      где F сл – площадь поперечного сечения кольцевого треугольного слоя

      ,

      где R – радиус цилиндра.

      Подставив все значения составляющих, формулу производительности можно написать:

      .

      Затрата энергии на привод дозатора обусловлена перемещением корма по тарелке при его осыпании и трением о скребок.

      Сила трения корма по тарелке

      F тр = m g f,

      где m = S сл. L . r – масса корма, движущаяся по тарелке;

      – длина призмы ссыпания.

      Тогда мощность на преодоление этого сопротивления

      Мощность на преодоление сопротивления от трения материала о скребок

      где υ – скорость движения материала по скребку. При условии неразравности потока эта скорость равна окружной скорости диска в центре тяжести сечения.

      β – угол установки скребка.

      Тогда

      Вт.

      Общая мощность на валу дозатора

      .

       

      Контрольные вопросы.

      1. Назовите типы дозаторов кормов и основные требования к ним.

      2. На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность на привод барабанного, ленточного и шнекового дозаторов и как она определяется?

      3. Что лимитирует частоту вращения диска тарельчатого дозатора?

      4. Каким образом можно изменить норму выдачи дозы тарельчатым дозатором?

      5. Какой материал будет точнее дозироваться дозатором тарельчатого типа:

      - с частицами большего или малого размера,

      - с тяжелыми или легкими частицами?

      6. Что такое технологический допуск?

      Дополнительная литература

      Мянд А. Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты. - М.: Машиностроение, 1970.

      - Содержание дисциплины

      Механизация влаготепловой обработки кормов

      Закрепление материала
      Тестирование материала
      Содержание дисциплины

      Механизация приготовления кормовых смесей и расчет основных параметров смесителей