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

    Дозирование кормов и расчет основных параметров дозаторов
    Содержание дисциплины

    Механизация приготовления кормовых смесей и расчет основных параметров смесителей

    Учебная тема
    Механизация приготовления кормовых смесей и расчет основных параметров смесителей

    МЕХАНИЗАЦИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ

    И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СМЕСИТЕЛЕЙ

    План

      1. Классификация смесителей и требования к ним. Виды кормосмесей.
      2. Методы оценки однородности смеси.
      3. Определение мощности на привод смесителей кормов.
      4. Контрольные вопросы.
      5. Дополнительная литература.

      1. Классификация смесителей и требования к ним. Виды кормосмесей

    Смешивание кормовых материалов друг с другом предусматривает равномерное распределение отдельных частиц данного вида корма среди частиц другого. При этом степень равномерности задается специальными условиями. Таким образом, цель смешивания - получение однородной смеси из различных компонентов корма.

    Известно, что различные виды кормов имеют определенный химический и биологический состав, а, следовательно, и свою кормовую ценность. При этом у одних видов кормов каких-то питательных веществ больше, а каких-то меньше. Зная состав каждого из видов корма, можно составить такой рецепт, который наиболее полно удовлетворял бы потребности организма животного и наилучшим бы образом усваивался им. Однако не всегда из растительных кормов можно составить полноценный рацион. Каких-то кормов может потребоваться слишком много, чтобы насытить рацион недостающим элементом или его составляющей. Обычно недостает в рационах различных химических элементов и протеина, что и вносится в смесь в виде различных добавок, премиксов и кормов животного происхождения. В кормовые смеси добавляют также витамины, антибиотики, жиры.

    Наилучшее усвоение кормовых смесей, составленных из различных по своему достоинству компонентов, происходит при определенном качестве смешивания, которое для каждого вида и возраста животных устанавливается зоотехнической наукой.

    В зависимости от принятого типа кормления, наличия кормов в хозяйстве кормосмеси приготавливают различного вида, отличающиеся по своей консистенции: сухие комбикорма, влажностью 13...15 %, влажные рассыпные 45...70% и жидкие текучие корма влажностью 75...85%.

    Для каждого вида кормовой смеси целесообразно использовать определенный тип смесителя, который работает наиболее эффективно. Кроме того, эффективность смешивания зависит от физико-механических свойств компонентов смеси, а также от технологических и кинематических факторов: соотношение компонентов, степень загрузки смесителя, скорость перемещения рабочих органов, их конструктивные особенности, форма, параметры.

    В соответствии с этими особенностями процесса смешивания изготавливают различные типы смесителей, которые можно классифицировать по следующим признакам:

      1. по принципу действия – на непрерывного и периодического;
      2. по расположению рабочего органа – на вертикальные и горизонтальные;
      3. по конструкции рабочих органов – на шнековые и барабанные в основном для сухих компонентов, лопастные для сухих, жидких и влажных компонентов, турбинные и пропеллерные для жидких смесей, комбинированные;
      4. по количеству рабочих органов – одно-, двух- и безвальные (барабанные);
      5. по виду приготовления смеси – для сухих, влажных и жидких смесей.

    По скорости перемещения рабочих органов смесители могут быть тихоходными и быстроходными. Приготовление влажных и жидких кормовых смесей осуществляется тихоходными смесителями, сухие смеси могут приготавливаться и теми и другими. Тихоходность или быстроходность оценивается показателями кинематического режима

    – тихоходные, k > 30 – быстроходные.

    Ко всем типам смесителей предъявляются одинаковые требования:

      1. Должны обеспечивать качество смешивания, удовлетворяющее зоотехническим требованиям.
      2. В процессе смешивания частицы не должны измельчаться.
      3. В процессе смешивания в смесь не должны попадать посторонние примеси, вредные для здоровья животных.
      4. Конструкция должна быть проста, надежна в эксплуатации и должна также удовлетворять требованиям техники безопасности.
      1. Методы оценки однородности смеси
      2. Качественную оценку процесса смешивания дают по степени однородности полученной смеси. А.А. Лапшин предлагает оценивать степень однородности по формуле:

        при В i < B o ,

        при B i > B o ,

        где n – число проб;

        B i – фактическое содержание меньшего компонента смеси в i - ой пробе, кг;

        B o – заданное содержание меньшего компонента в пробе идеальной смеси, кг.

        Формулы предложены на основании многочисленных экспериментов. Согласно математической статистике любой процесс носит вероятный характер. Поэтому степень неоднородности смеси с этих позиций целесообразно оценивать средним квадратичным отклонением от заданной концентрации компонента (коэффициент вариации)

        %.

        Этим показателем пользуются МИС при испытании смесителей.

        При тщательно выполненном процессе фактическая концентрация компонента не отличается от заданной B i = B o . Тогда n = 0, а равномерность смешивания идеальна.

        Добиться идеального смешивания практически невозможно, да и не нужно. Тем более, что в процессе смешивания происходит одновременно и сепарация. Таким образом, существует определенный предел однородности смешивания.

        q, % 100

        t, час

    Зоотехники, основываясь на эффективности скармливания кормовых смесей различной однородности, установили определенные допустимые пределы однородности смешивания. Так, для поросят в возрасте 4-х месяцев n < 7%, свиней старше 4-х месяцев n< 10...15%, для птицы n < 10%, для КРС n < 12...16%. Эти цифры регулярно уточняются для различных кормосмесей и пород скота.

      1. Определение мощности на привод

    Производительность горизонтального шнекового смесителя определяется, как и обычного шнека, с той лишь разницей, что заполнение смесителя должно быть меньше, чем шнека-транспортера

    где D и d – диаметры шнека и его вала соответственно, м;

      • о – осевая скорость смеси, м/с; r плотность смеси, кг/м 3; Y = 0,7...0,8 – коэффициент заполнения шнека.

    Если смеситель двухвальный, его производительность

    Q 2 = 2 Q e ,

    где e = 0,6...0,7 - коэффициент перекрытия витков шнеков.

    Если шнек ленточный, в формулу вместо диаметра вала необходимо подставлять внутренний диаметр ленты.

    В горизонтальных шнековых смесителях вследствие низкого коэффициента заполнения возможно перебрасывание смеси через вал и отставание ее от осевой скорости шнека.

    В общем случае максимальная осевая скорость смеси

    м/с,

    где R c – средний радиус витка шнека,

    ,

    где α – угол наклона витка шнека.

    Минимальную осевую скорость проф. Палеев А.И. рекомендует определять по формуле:

    м/с,

    где f – коэффициент трения материала о шнек.

    При прочих равных условиях качество смешивания зависит от продолжительности смешивания. Поскольку горизонтальный шнековый смеситель одновременно со смешиванием производит транспортирование, качество смешивания в нем можно регулировать шагом (углом подъема винтовой линии) и длиной. Последняя обычно принимается равной 1,5...2,0 м. Диаметр шнека принимают 0,2...0,5 м.

    Вертикальные шнековые смесители бывают, как правило, периодического действия. Поэтому их производительность определяется емкостью бункера и продолжительностью смешивания:

    ,

    где V – емкость бункера ( ), м 3;

    Y – коэффициент заполнения (Y = 0,7...0,8);

    tц – продолжительность цикла смешивания

    t ц = t з + t см + t выг .

    Мощность на валу двигателя для привода шнекового смесителя

    , Вт,

    где L – длина шнека;

    H – высота подъема материала;

    k – коэффициент сопротивления продвижению смеси в кожухе шнека, для сухих комбикормов k = 5...10, для влажных k = 15...20;

    – к.п.д. приводных устройств.

    Производительность горизонтального лопастного смесителя непрерывного действия определяется той площадью кольца, которую очерчивает лопасть.

    За один оборот лопасти смесь, захваченная лопастью, продвигается на величинуD S. Тогда

    ,

    где R cp – средний радиус лопасти

    ;

     

    DS - продвижение массы за один проход лопасти

    D s = в cosa ,

    где в – ширина лопасти;

    α – угол ее установки к продольной оси смесителя;

    n – частота вращения вала смесителя;

    z – общее число лопастей;

    k л – коэффициент, учитывающий обтекание лопасти смешиваемой массой. В зависимости от размера лопасти k л = 0,4...0,6;

    γ – угол наполнения смесителя по среднему радиусу лопасти, зависит от степени наполнения смесителя.

    Коэффициент наполнения цилиндрического смесителя

    ,

    где F c – площадь сегмента поперечного сечения, не занятого смесью;

    F – общая площадь поперечного сечения смесителя.

    Откуда

    Fc = F (1 - y).

    Определив площадь сегмента, по таблицам определяют угол g .

    Если часть лопастей для улучшения качества смешивания будет установлена с a > 90о, необходимо определить производительность обратного хода смеси и вычесть ее из производительности прямого хода. Если лопасти ставят на разных радиусах, необходимо учитывать работу каждого ряда лопастей отдельно.

    При движении лопасти в кормовой смеси на нее действует сила сопротивления движению, пропорциональная квадрату скорости (при ламинарном обтекании лопасти показатель степени при J уменьшается до 1) и направленная по этой скорости

    ,

    где k c – коэффициент лобового сопротивления, k c = 2,5;

    r – плотность смеси;

    J л – окружная скорость лопасти по ее среднему радиусу

    где F л – площадь миделева сечения лопасти , перпендикулярного направлению движения:

    Разложим силу сопротивления на нормальную P Nи тангенциальную Pt составляющие. Нормальная составляющая вызовет силу трения смеси о лопасть

    .

    Поскольку нас интересуют силы, спроектированные на направление движения, определим суммарное окружное усилие на лопасть

    .

    Мощность, требуемая для привода смесителя с z лопастями,

    ,

    где угол заполнения смесителя g определяется, как и в предыдущем случае, по степени заполнения смесителя. В случае расположения лопастей на разных радиусах и под различными углами к оси смесителя a необходимо для каждой группы лопастей определить окружные усилия и мощность по методу, аналогично приведенному. При более точных расчетах необходимо учитывать также сопротивление движению в смеси кронштейнов, на которых крепятся лопасти.

     

    Контрольные вопросы.

    1. Что называется смешиванием кормов и для чего необходимо их смешивать?

    2. Назовите типы смесителей кормов и основные требования к ним.

    3. Что такое степень однородности смеси и как она определяется?

    4. Как влияет продолжительность смешивания на степень однородности смеси?

    5. Как влияет гранулометрический состав компонентов на степень однородности смеси?

    6. Какие факторы влияют на производительность смесителя?

    7. На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность на привод лопастного смесителя и как она определяется?

    Дополнительная литература

    Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. –М.: Агропромиздат, 1987.

    - Содержание дисциплины

    Дозирование кормов и расчет основных параметров дозаторов

    Закрепление материала
    Тестирование материала
    Содержание дисциплины

    Механизация гранулирования и брикетирования кормов