Удосконалення конструкції молоткового подрібнювача зернових кормів і експериментальне дослідження його робочого процесу

Харківський національний технічний університет сільського

 господарства ім. Петра  Василенка

 

 

 

 

 

ЗВІТ

ПРО ПЕРЕДДИПЛОМНУ ПРАКТИКУ МАГІСТРА

НА ТЕМУ:

«Удосконалення конструкції молоткового подрібнювача зернових кормів і експериментальне дослідження його робочого процесу»

 

 

Виконав: студент 61 мм групи

Перевірив: к.т.н. проф. Бойко І.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харків 2014 р.

Зміст

 

    Вступ

1. Про необхідність подрібнення зернових кормів перед з годуванням

1.1  Характеристика основних видів зернових кормів

2. Аналіз конструкції подрібнювачів зернових кормів

2.1 Способи подрібнення  зернових кормів і машини для  їх реалізації

2.2 Молоткові подрібнювачі  зернових кормів і їх класифікація

3. Огляд теоретичних досліджень  процесу подрібнення зернових кормів 3.1.Основи теорії подрібнення кормів

3. 2. Витрати енергії на  процес подрібнення

3.3  Базові робочі формули процесу подрібнення

4. Список використаних  літературних джерел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

У сучасних умовах споживання зерна i нормована його витрата при годуванні сільськогосподарських тварин та птиці має велику актуальність, тим більше що конкуренція на ринку кормiв постійно вимагає пошуку нових шляхiв пiдвищення якостi приготування кормiв i зниження виробничих витрат на їх приготування . Тому одним iз факторiв пiдвищення ефективності виробництва продукції тваринництва є зниження енергетичних витрат на приготування кормiв. Важливу роль при цьому відіграє процес подрiбнення зернових кормiв, які входять в кормовi сумiшi. Подрiбнення є найбiльш енергоємною операцiею i займає бiля 50% вiд загальних енергетичних витрат при приготуванні комбiкормiв.

Обладнання, яке виробляється в нашій краiнi i в країнах ближнього i дальнього зарубіжжя, для виконання цієї операції є настільки недосконале, що на саме подолання сил молекулярного зчеплення матеріалу для його розділення на частинки витрачається в кращих конструкціях подрiбнювачiв незначна частина вiд всієї енергії, яка витрачається на роботу машини. Тому постає питання у розробці нової машині,або у вдосконаленні існуючої.

Основними машинами, які використовуються для подрiбнення зернових кормiв є молоткові дробарки. Їх широке використання обумовлене унiверсальнiстю, простотою будови, надійністю в експлуатації.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Про необхідність подрібнення зернових кормів перед з годуванням

Зернові корми рідко згодовують тваринам у цілісному вигляді, виняток становлять коні та птиця. Цілі зерна, особливо з твердою оболонкою, недостатньо повно перетравлюються тваринами [1]. Тому для підвищення смакових якостей, згодованності, перетравності та засвоєння поживних речовин зернових кормів застосовують різні способи підготовки до згодовування.

Найбільш ефективним і широко використовуваним у практиці годівлі тварин є подрібнення зерна. У цьому випадку застосовують дроблення (дерть), розмелювання і плющення зерна. Подрібнення зерна полегшує його розжовування тваринами, значно збільшується площа зіткнення подрібненого зерна з травними соками шлунково-кишкового тракту, поживні речовини стають доступнішими їх впливу, перетравність підвищується. Велика рогата худоба і вівці краще використовують зерно, приготоване у вигляді роздробленої дерті з розміром частинок від 1,5 до 4 мм (великий помел). Цим тваринам не рекомендується давати велику кількість пшеничного борошна. Клейковина пшениці утворює липку масу і може порушити проходження корму по стравоходу через книжку і сітку в сичуг. Молодняку ​​на відгодівлі можна згодовувати цілісні зерна ячменю в плющеного вигляді. Міра помелу зернових кормів істотно впливає на переварімость і засвоєнні живильних речовин раціону.   Переварімость органічної речовини ячменю, кукурудзи, пшениці, житу при подрібненні підвищується з 74,7 до 88,7%, а протеїну з 87 до 92–93% в порівнянні з цілісним зерном при годуванні свиней на відгодівлі. Ступінь подрібнення зерна встановлюють залежно від якості корму, виду та віку тварин. Свині краще використовують зерно дрібного помелу (близько 1 мм), велика рогата худоба середньо -і крупно подрібнене. Слід подрібнювати всяке доброякісне сухе зерно з нормальним кольором, запахом і блиском. При значному забрудненні (понад 5%) перед помелом зерно слід очистити від смітної домішки, особливо піску, землі, камінців та насіння шкідливих бур'янів. Розмел або дроблення зерна і зерновідходів виробляють універсальними дробарками кормів, подрібнювачами кормів і т.д. Концентровані корми складають основу раціонів у свинарстві і птахівництві і служать додатковим кормом в інших водствах. У річній структурі раціонуконцентровані корми займають від 10-12 % у овець, до 20% у ВРХ, до 70 % свиней, 90 % у птахів від річної потреби в енергії.

1.1 Характеристика основних  видів зернових кормів

У залежності від хімічного складу всі зернові корми поділяються на багаті на вуглеводи (зерно злакових), багаті протеїном (зерно бобових), багаті протеїном і жиром (насіння олійних культур). Зернові злакові: кукурудза - характеризується високим вмістом вуглеводів, головним чином крохмалю. Хімічний склад: протеїн 8-10 % , жир 4-4,3 % ,клітковина 3,5 - 4,3% ,МЕВ 64,8 % , зола 1,97 % ,перетравність 90 %. Протеїн бідний лізином та метіоніном. Недолік Са та інших мінеральних речовин, вітамінів, особливо групи В. Тому необхідно використовувати кукурудзу в суміші з іншими кормами (в свинарстві і птахівництві з соєю). Згодовують кукурудзу в розмеленому вигляді: ВРХ і коней - грубий помел, свиням - тонкий. Подрібнена кукурудза погано зберігатися і швидко псується, тому заготовляють її на термін не більше 70 днів. Норми включення в комбікорми для ВРХ - 55 %, для свиней - 30 %, для птахів - 40 %. Кукурудза має хороші смакові якості і охоче поїдається тваринами. Жито містить: - протеїну 12 % , жиру 1,9 % , клітковини 2,1 % , МЕВ 67,6 % , зола 2,4%,перетравність 89% (у свиней). Включають в раціон всіх тварин в розмеленому вигляді, починаючи з невеликих кількостей. Згодовування жита в цілому вигляді викликає шлункові коліки. У стандартні комбікорми жито, як правило, не включають. У годівлі використовують фуражну пшеницю (кормові сорти) у складі кормосумішей та комбікормів, а також у вигляді дерті. Жуйним не рекомендується давати у вигляді борошна, так як вона буде обволікати шлунок і перешкоджати подальшому нормальному травленню. Хімічний склад: - протеїн 12,7 % , жир 2,0 % , клітковина 3,7%,МЕВ 65,6 %, зола 2,8 % ,В 1 кг зерна 1 - 1,3 ЕКЄ. Протеїни пшениці не повноцінний із-за низького вмісту лізину. Норми включення в комбікорми для птахів - 70 %, для свиней - 30 %, відгодівля на бекон - 25 %, для коней 5 % по масі. Ячмінь - найбільш широко поширена кормова культура. Хімічний склад: - протеїн 9,8 % , жир 2,2 % , клітковина 5,4 %,перетравність 89 % .Зерно ячменю покрите міцною оболонкою, яка перед згодовуванням повинна бути зруйнована шляхом дроблення або плющення зерна. У молочних корів при включенні в раціон ячмінної дерті поліпшується якість молока, у свиней в кінці відгодівлі збільшується приріст. Для коней ячмінна дерть може бути основним кормом (якщо вони привчені до неї з дитинства) або бути лише частиною раціону. Норми включення в комбікорм: для дорослої худоби і молодняку до 6 місяців - 70 %, для птахів - до 30 %, для коней - до 15 % по масі.

Подрібнення зернових кормів обумовлено фізіології сільськогосподарських тварин. Справа в тому, що швидкість обробки часток корму шлунковим соком прямо пропорційна площі їх поверхні. В результаті подрібнення кормів утворюється безліч частинок з більшою загальною поверхнею, що сприяє прискоренню травлення і підвищенню засвоюваності поживних речовин. Тому зміст цілих зерен в подрібненому продукті не повинна перевищувати    0,3-0,5%. Як свідчить вітчизняний і зарубіжний досвід, порушення цих меж веде до перевитрати кормів. Однак надмірне подрібнення зерна до стану пилу також знижує ефективність його використання. Так, середньодобові прирости молодняку свиней опинилися на 18% нижче при згодовуванні кукурудзяної дерті з розміром частинок 0,2 мм, ніж при згодовуванні дерті з рекомендованим розміром частинок. До того ж при пере подрібненні збільшуються витрати енергії дробаркою.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Аналіз конструкції подрібнювачів зернових кормів

2.1 Способи подрібнення  зернових кормів і машини для  їх реалізації

З відомих способів механічної дії на зерно з метою його руйнування, таких як удар, роздавлювання, різання, сколювання, стирання і так далі. Найбільш широке застосування в практиці  кормоприготування знайшли удар і  роздавлювання.

Проте в більшості обладнання цим видам

деформації супроводжуються інші. Наприклад, в молотковій дробарці разом з подрібненням ударом присутнє стирання, у вальцьовому рифленому станку до стискування приєднується зрушення і так далі. У одних випадках це явище бажане, в інших - ні, оскільки сприяє переподрібненню.

Вибір способу подрібнення визначається рядом факторів, серед яких вид корму, фізико-механічні властивості подрібнюваного зерна, вимоги технології підготовки кормів, зоотехнічні вимоги до корму для різних видів тварин.

Властивості подрібнюваного матеріалу, які визначають ефективність його подрібнення, залежать від температури і вологості. При сухих методах подрібнення вологість впливає негативно, у тому числі через налипання подрібненого продукту на робочі поверхні.

Окрім руйнування від ударів по зерну молотками (рис. 2.19), продукт додатково подрібнюється при ударах об стінки камери, які виконують рифленими. Подрібнені частки просіюються через змінне решето, розмір отворів в якому визначає модуль помелу.

Молоткові дробарки дозволяють подрібнювати фуражне зерно вологістю до 18-20%. Проте при використанні їх для приготування сінного або трав'яного борошна вологість початкового різання не повинна перевищувати 10-12%.

Принцип дії ударно-відцентрових подрібнювачів полягає у розгоні зерна під дією відцентрових сил з наступним ударом об рухому або нерухому перешкоду. Вказані подрібнювачі відрізняє мала енерго  і металоємність. Проте вони дуже чутливі до попадання в порожнину подрібнювача сторонніх предметів, а також до підвищення вологості початкового зерна.

      

рис. 2.1 руйнування від ударів по зерну молотками

 

2.2 Молоткові подрібнювачі  зернових кормів і їх класифікація

Концентровані корми (зерно) в основному переробляють молотковими дробарками, рідше –плющілками і прес-екструдами. Молоткові  дробарки широко використовуються завдяки простоті конструкції , надійності роботи і зручності в експлуатації. Маючи більш оптимальний організований і автоматизований робочий процес, дробарки працюють з високим ККД і низькими питомими витратами енергії.

      Режим роботи  тривалий. Навантажувальна діаграма  має слабко змінний характер, особливо у машин з автоматизованою  подачею матеріалу.

      Молоткові подрібнювачі – це машини ударної дії, які мають такі переваги: універсальність, простоту конструкції і експлуатації, високу надійність у роботі, компактність будови, швидкохідність робочих органів, що спрощує трансмісію(дозволяє безпосередньо з’єднувати вал барабану з валом електродвигуна) і обумовлює високу продуктивність, пристосованість до автоматизації керування технологічним процесом. Завдяки цьому вони поширені в багатьох галузях народного господарства, в тому числі в кормоприготуванні. 

За призначенням молоткові подрібнювачі можна поділити на три групи:

- спеціальні, що переробляють конкретні види кормової сировини, близькі між собою за фізико-механічними властивостями, умовами завантаження, а також регулюванням якості та характеристиками продукту. До них відносяться, наприклад, дробарки для подрібнення зерна, мінеральних добавок;

універсальні – можуть переробляти матеріали, що суттєво розрізняються за своїми властивостями (наприклад, сипкі та стеблові, сухі і вологі або соковиті) і характеристиками продуктів подрібнення (борошно, січка, паста), а отже і умовами подачі сировини, видалення продукту;

- комбіновані, що суміщають власне подрібнення з іншими технологічними процесами. Частіше за все це  подрібнювачі-змішувачі.

Результати наукових досліджень свідчать, що молоткові подрібнювачі найдоцільніше застосовувати для переробки сухих кормів (фуражне зерно, стеблові) на борошно. До того ж для подрібнення, наприклад, грубих кормів на борошно з метою їх використання в раціонах свиней чи птиці взагалі практично немає іншого вибору, крім молоткових подрібнювачів.

За конструктивним виконанням молоткові подрібнювачі (рис. 2.2) бувають: відкритого і закритого типів; з периферійною і центральною (осьовою) подачами сировини в робочу камеру; з пристроєм для попереднього деформування або подрібнення сировини і без нього; з горизонтальним і вертикальним розміщенням барабану; із шарнірно підвішеними (молотки) робочими органами на барабані та з жорстким їх кріпленням; з циліндричними і боковими решетами, а також безрешітні; з вихровою камерою або без неї.

Рис 2,2 Види конструктивних виконань молоткових подрібнювачів 

а, е – відкритого типу; б, в, г, д – закритого типу; а, б, д, е – периферійна подача; в, г – центральна подача; д, е – з пристроєм для попередньої обробки сировини; а, б, в, д, е – з горизонтальним розміщенням барабана; г – з вертикальним розміщенням барабана; б – з  вихровою камерою; а – з жорстким кріпленням робочих органів на барабані; б, в, г, д, е – із шарнірними молотками; а, е – без решітні; б, в, д – з циліндричними решетами; г – з боковим решетом

 

В наш час в Україні найшли собі місце подрібнювачі типу:  КДУ-2 «Українка», ДКМ-5, дробарка безрешітна ДБ-5 які представлені нижче :

 

Кормодробарка «Українка» КДУ-2 призначена для подрібнення всіх видів зерна, качанів кукурудзи, сіна, зеленої маси, силосу і коренеплодів. Крім того, на ній можна готувати суміші з двох-трьох компонентів і збагачувати їх рідкими добавками.

Дробарка складається із завантажувального бункера 1 (рис. 2.21), ротора 15, решіт 5, ножового барабана 2, горизонтального 13 та похилого 12 транспортерів живильного механізму, циклону 10, шлюзового затвору 9 і вентилятора 4.

Різальний апарат складається з барабана 2, на якому закріплено три криволінійні ножі, і протирізальної пластини 14. Протирізальна пластина має додаткову пластинку для регулювання зазору відносно робочої поверхні стрічки транспортера для запобігання затягуванню корму в щілину між ними.

Рис. 2.3. Конструктивно-технологічна схема дробарки КДУ-2

1 – зерновий бункер; 2 – ножовий барабан; 3 – молотки, 4 – вентилятор;  5 – решето;   6 –  магнітний сепаратор;  7 – заслінка;  8  – розхил мішкотримача,  9 – шлюзовий затвор; 10 –  циклон; 11 – фільтрувальний  рукав;  12, 13 – пресувальний  і живильний транспортери;    14 – протирізальна пластина; 15 – ротор.  

 

Ротор дробарки 15 складається з несучих дисків, встановлених на валу на спеціальній шпонці і розділених втулками. Крізь отвори дисків проходять пальці, на яких шарнірно підвішені молотки. У камері подрібнення встановлено змінне решето 5 і дека.

Привод дробарки здійснюється від електродвигуна потужністю 30 кВт. Для полегшення умов пуску в приводному шківі є відцентрова фрикційна муфта.

Для досягнення максимальної продуктивності дробарки необхідно механізувати подачу сировини і відведення готової продукції. При використанні дробарки в кормоцеху для подрібнення зернофуражу рекомендується здійснювати завантаження його із спеціальних бункерів, а розвантаження продукту - транспортерами безпосередньо із циклона.

При подрібненні зернових та інших сипких кормів транс-портери-живильники12 і 13 та ножовий барабан 2 вимикаються. Для цього знімають приводні паси. Подачу зерна в камеру подрібнення із завантажувального бункера регулюють заслінкою 7, а контролюють за показниками амперметра-індикатора. Сила струму при цьому не повинна перевищувати 55-60 А.