В структуре себестоимости производства мяса, молока и других продуктов животноводства наибольшую часть составляют корма. От качества подготовки их к скармливанию во многом зависят показатели работы животноводческих ферм и комплексов. Известно, что использование в рационах комбикормов, сбалансированных по питательным веществам, позволяет получить повышение продуктивности животных на 10.12%, а при обогащении рационов биологически активными веществами (аминокислоты, микроэлементы, антибиотики и т. д.) продуктивность возрастает на 25.30% и более [1,13].
Приготовление комбикормов непосредственно в хозяйствах экономически целесообразно: существенно снижаются транспортные перевозки как внутри хозяйственные, так и внешниемаксимально используется собственная кормовая базапоявляется возможность оперативного изменения рецептуры комбикорма и его суточной потребности.
В настоящее время комбикормовая промышленность развивается по двум направлениям. Первое — наращивание мощностей крупных комбикормовых предприятий. Второе — разработка малогабаритных установок и цехов для приготовления комбикормов в условиях хозяйства из местного сырья с использованием покупных ингредиентов (белково-витаминных добавок, премиксов). Это направление является наиболее перспективным [18].
Для приготовления комбикормов в условиях ферм и фермерских хозяйств используют малогабаритные комбикормовые установки типа: «Доза-Агро».
Рабочий процесс малогабаритных комбикормовых установок не достаточно изучен и требует совершенствования, направленного на снижение энергоемкости и повышение качества готового продукта.
Настоящая научная работа выполнена в рамках темы «Влияние вибрационных и экструзионных воздействий на процессы механической переработки (растительных) материалов» (госрегистрация № 1 200 952 373), включенной в тематический план отдела биотехнических систем Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН на 2009 — 2011 г. г.
Основные положения, выносимые на защиту: конструктивно-технологическая схема и конструкция смесителя комбикормов;
•аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров смесителя и молотковой дробилкиданные экспериментальных исследований разработанного смесителя, полученные в лабораторных и производственных условиях с целью установления оптимальных конструктивно-кинематических параметров.
Целью работы является обоснование оптимальных конструктивно-технологических параметров малогабаритного комбикормового агрегата, за счет совершенствования его конструктивной схемы.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ существующих комбикормовых агрегатов и разработать перспективную-технологическую схему малогабаритного комбикормового агрегата, обеспечивающую высокую однородность готового продукта;
2. Теоретически выявить закономерности влияния конструктивно-кинематических параметров малогабаритного комбикормового агрегата на основные показатели его работы;
3. Разработать и изготовить опытный образец малогабаритного комбикормового агрегата, обосновать экспериментально оптимальные конструктивно-технологические параметры;
4. Провести лабораторные исследования малогабаритного комбикормового агрегата и оценить технико-экономическую эффективность применения результатов исследования в хозяйствах.
Объект исследования: процесс приготовления комбикормов на комбикормовых агрегатах.
Предмет исследования: установление зависимости эффективности функционирования комбикормовых агрегатов от их структурно-технологических особенностей.
Методика исследованийДостижение поставленнрй цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями, нацеленными на получение зависимостей, позволяющих установить оптимальные кинематические и технологические параметры малогабаритного комбикормового агрегата. .
Теоретические исследования включали изучение технологического процесса с применением методов классической механики, термодинамики и системы современных ЭВМ.
В экспериментальных исследованиях были использованы методы физического моделирования для проверки положений и выводов теории. С помощью расчетно-конструктивного метода на основе результатов экспериментального моделирования были получены оптимальные значения конструктивных и технологических параметров смесителя.
Результаты исследований обрабатывали с применением известных методов математической статистики, в частности, используя регрессионный и факторный анализ.
Научная новизна работы:
— совокупность теоретических и экспериментальных исследований, обосновывающих необходимость: улучшения качества смешивания и пропускной способности молотковой дробилки, повышение производительности, уменьшения энергои металлоёмкости.
— теоретические исследования, доказывающие возможность и необходимость регулирования смесителя и молотковой дробилки;
— аналитические зависимости, показывающие характер их изменения в зависимости от конструкции смесителя и молотковой дробилки.
Практическую ценность имеют:
— конструкция молотковой дробилки (патент РФ на изобретение.
2 419 490);
— конструкция смесителя (патенты РФ на изобретение № 2 424 046, № 2 424 048 и положительное решение на. выдачу патента РФ на изобретение № 2 010 104 587);
— расчет режимных параметров смесителя;
— результаты проверки основных положений в лабораторных и производственных условиях.
Реализация результатов исследований:
Опытные образцы проходили проверку в ООО КХ «Колос» Саракташ-ского и в НПО «Южный Урал» Оренбургского районов, а также были внедрены в этих хозяйствах.
Апробация:
Общие положения диссертации доложены и одобрены на международной конференции ГНУ ВНИИМЖ «Машинно-технологическое обеспечение животноводства — проблемы эффективности и качества» (Москва, 2010 г., 2011 г.) — межвузовской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургского ГУ (Оренбург, 2011 г.) — на годичных семинарах кафедры «Механизация животноводства» ОГАУ (Оренбург, 2009 — 2011) — на областной выставке научно-технического творчества. молодежи (Оренбург, 2011), где отмечены дипломомна XI Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2011), где отмечены дипломом.
Публикации:
По материалам диссертационной работы имеются 8 публикаций (в т.ч. 3 в изданиях, рекомендованных ВАК), получены 3 патента РФ на изобретения и 1 положительное решение.
Объем работы:
Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, списка используемых источников (155 наименований) и приложений. Работа содержит 125 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 43 рисунка и 2 приложения.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Необходимость разработки нового малогабаритного агрегата определяется требованиями высокой однородности получаемого комбикорма, а, также пропускной способностью агрегата. Этого можно достичь за счет:
•уменьшения износа молотка;
• использования кинетической энергииотданной молотковой дробилкой и применения устройства порционного смешивания;
•ликвидации застойных зон и применения смесительного спирального элемента;
•исключения витания в воздухе смеси и использования устройства, исключающего разделение смеси на фракции.
2. Анализ факторов, влияющих на однородность получаемой смеси и пропускную способность агрегата, показал, что добиться высокой однородности 0 = 98% получаемого комбикормаа также пропускной способности агрегата С* = 0,5 т/ч возможно за счет изменения конструкции малогабаритного комбикормового агрегата, в частности:
• применения дополнительных дек, изменения расположения молотков и загрузочного патрубка;
•использования устройства порционного смешивания, смесительного спирального элемента и устройства, исключающего разделение смеси на фракции.
3.В соответствии с намеченными направлениями в разработке малогабаритного комбикормового агрегата предложенные конструктивно-технологические схемы функционирования смесителя комбикормов определили критерии оценки его технологического процессадля снижения энергоёмкости процесса измельчения и улучшения качества получаемого продукта, разработана конструктивно-технологическая схема молотковой дробилки. Новизна разработок защищена патентами на изобретение.
4. Предложены конструктивные решения для реализации нового способа приготовления комбикорма: смесительный спиральный элементустройство порционного смешиванияустройство исключающее разделение на фракциицилиндрические пружинырасположение молотков и загрузочного патрубкадополнительные деки. Разработка этих устройств потребовала расчета их геометрических размеров и конфигурации, в результате чего были получены соответствующие зависимости.
5. Обработка результатов многофакторного эксперимента позволила оптимизировать конструктивные и режимные параметры смесителя комбикормов (количество витков смесительного спирального элемента — N = 7- шаг смесительного спирального элемента — 1 = 22*10″ мвысота смесительного спирального элемента — Ь = 1 м), значение которых были использованы при конструировании и настройке производственного образца для сравнительных испытаний.
6. Сравнение опытного смесителя комбикормов с серийным, в составе малогабаритного комбикормового агрегата «Доза-Агро», показали высокую эффективность экспериментального образца. Пропускная способность опытного смесителя комбикормов на 25,5% превосходит показатель серийного агрегата.
7. Дополнительная годовая прибыль при использовании одного смесителя комбикормов в расчете на 200 коров составила 43 150 рублей, при сроке окупаемости 0,8 года.
