3. Определение мощности привода барабанного дозатора.

Мощность привода дозирующего барабана, кВт, равна:

(6)

где к₁ – коэффициент, учитывающий затраты энергии на возможное измель­чение корма при захватывании его желобком (для порошкообразных кормов к₁ = 1, для кусовых к₁ = 2);

к₂ – коэффициент, учитывающий потери мощности на трение рабочих

органов (к₂ = 1,1 – 1,2);

η – КПД привода дозатора;

υ – окружная скорость барабана, м/с;

Р_ТР – сила трения корма, захватываемого барабаном и вышележащие слои кормовой смеси, Н, равная:

(7)

где f_B – коэффициент внутреннего трения корма (по данным Г. М. Кукты, для комбикорма влажностью 9,3% f_B =0,72 – 0,84);

F_б – площадь горизонтального сечения приемной горловины бункера, м² (замеряется на установке);

φ_о – угол естественного откоса корма (по данным Г. М. Кукты для комби­корма влажностью 9,3% φ₀ =3,3°);

Р – давление корма на поверхность барабана, кг/м³ =10 Н/м² или 10 Па, определяется по формуле:

(8)

где h – высота горловины дозатора, м (замеряется на лабораторной установке).

Подставив значения в формулу (6) вычисляют мощность N_д кВт, необходимую для привода дозатора:

(9)

КПД привода дозатора установки принять η = 0,88.

Содержание отчета:

1. Основные регулировки и схема барабанного дозатора.

2. Результаты вычисления массового расхода дозатора и мощности привода.

Контрольные вопросы:

1. Перечислить преимущества и недостатки объемного дозирова­ния кормов.

2. Какие способы регулирования производительности применяют для барабанных дозаторов?

3. Как определить теоретическую производительность барабанно­го дозатора?

4. Как определить объем продукта, выдаваемого за один оборот барабана дозатора?

5. От каких параметров зависит мощность на привод барабанного дозатора?

6. Как построить теоретическую характеристику дозатора?

РАБОТА №18: Экспериментально-теоретическое исследование процесса смешивания кормов

Цель работы: Изучить назначение, устройство, принцип действия, правила эксплуатации и технического обслуживания одновальных смесителей кормов СКО-Ф-3 и СКО-Ф-6,а также изучение процесса смешивания кормов и получе­ния навыков по определению качества смеси.

Материальное обеспечение: Экспериментальный смеситель периодического действия, весы и разновесы, решета, тахометр, электроизмерительный комплект К-51, измерительный инстру­мент, секундомер.

Содержание работы:

1. Назначение, устройство, принцип работы смесителей периодического действия СКО-Ф-3 и СКО-Ф-6.

2. Определение однородности кормовой смеси.

3. Определение потребляемой мощности привода смесителя.

Содержание отчета.

Контрольные вопросы

Методические указания к работе

Смесители периодического действия СКО-Ф-3 и СКО-Ф-6 предназначены для приготовления кормовых смесей влажностью 60 - 80% на свиноводческих и других фермах из измельченных зе­леных и сочных кормов (корнеплодов, силоса, бахчевых культур и т. п.), а также комбикормов и концентратов (измельченного фу­ражного зерна). Приготавливать корма можно с запариванием и без него.

СКО-Ф-3 и СКО-Ф-6 (табл. 1) выпускаются в двух исполне­ниях: I - для применения в технологических линиях кормоцехов, II - для использования в качестве самостоятельного агрегата. От­личие их состоит в том, что во второй вариант комплекта входят загрузочный и выгрузной конвейеры ТС-Ф-40. Смесители отлича­ются только габаритами.

Смеситель СКО-Ф-6-1 состоит из следующих узлов и агрегатов: корпуса 1 (рис. 1 а), мешалки 3, установленной внутри корпуса, выгрузного шнека 9, системы управления задвижкой выгрузной горловины 7, системы парораспределения 11, рамы привода, электродвигателя 12, редуктора 13, клиноременной передачи, муф­ты оросителя 15, указателя температуры, мотор- редуктора 10 и муфты.

Корпус смесителя является емкостью для приготовления кормосмесей. На нем установлено большинство узлов смесителя. В нижней части корпуса установлен выгрузной шнек 9, приводимый мотор-редуктором 10 через муфту. В верхней части корпуса кре­нится крышка 2 со смотровым люком 6 и загрузочной горловиной 4. Люк 6 закрывается с помощью маховичка, а герметичность его обеспечивается резиновой прокладкой. Оросители 15 в торцовых стенках корпуса подают воду в резервуар смесителя через расходомер. На раме установлен электродвигатель 12 и редуктор 13. Основным рабочим органов смесителя является мешалка 3, перемешива­ющая корм и подающая его в зону выгрузки. Мешалка приводится в движение от электродвигателя 12 через клиноременную передачу и редуктор 13.

Таблица 1. Технические характеристики одновальных смесителей кормов СКО-Ф-3 и СКО-Ф-6

Показатель	СКО-Ф-3 с конвейе­рами	СКО-Ф-3 без кон­вейеров	СКО-Ф-6-I	СКО-Ф-6-П
Производительность без запаривания при про­должительности смеши­вания 10 — 15 мин, т/ч	4,7	4,7	10	10
Вместимость смесителя, м3	3	3	6	6
Мощность электродви­гателей, кВт	11,07	7,37	9,37	13,37
Расход электроэнергии, кВт-ч/т	2,4	1,67	0,95	1,40
Удельная материалоем­кость, кг/т/ч	510	377	220	295
Трудоемкость монтажа и регулировок, чел.-ч	33,3	33,3	20	67
Габариты, мм: длина ширина высота	4000 6700 4600	3600 1900 2400	2302 1893 2302	4584 6675 4584
Масса, кг	2370	1700	2200	2300

Система парораспределения (рис. 1, б) выключает трехпозиционный кран 7 с рукояткой 8, соединительный фланец 6, магист­ральную трубу 1, патрубки 3, 5 и заглушки 2, 4 для удобства очист­ки парораспределительной системы от остатков кормосмеси. Кран предназначен для подачи пара и воды в смеситель. По окончании запаривания поворотом рукоятки 5 перекрывают пар и подают не­которое время воду в смеситель, что предотвращает попадание кор­ма в патрубки 5.

Рис. 1. Схемы:

а – смесителя СКО-Ф-3-1: 1 – корпус; 2 - крышка; 3 – мешалка; 4 – загрузочная горловина; 5 – шиберная заслонка; 6 – смотровой люк; 7 – привод выгрузного шибера; 8 –выгрузной шибер; 9 – выгрузной шнек; 10 – привод выгрузного шнека; 11 – парораспределитель; 12 – электродвигатель; 13 – редуктор; 14 – пульт управления; 15 – ороситель; 6 – парораспределителя смесителя СКО-Ф-3-1: 1 – магистральная труба; 2,4 – заг­лушки; 3, 5 – патрубки; 6 – соединительный фланец; 7,8 – трехпозицнонный кран и его рукоятка; в – выгрузной горловины смесителя СКО-Ф-3-1: 1 – шток системы управле­ния; 2 – обечайка; 3 – уплотнение; 4 – диск; 5 – труба; 6 – задвижка; 7 – направляю­щие; 8 – скоба; 9 – рычаг; г – привода шибера выгрузного шнека смесителя СКО-Ф-3-1: 1 - шток; 2 – винт; 3 – электродвигатель; 4 – шнек; 5 – корпус шнека; 6, 8 – концевые выключатели; 7 – рычаг

Для контроля температуры запариваемого корма на торцевой стенке корпуса смесителя установлен указатель температуры.

Выгрузная горловина смесителя состоит из трубы 5 (рис. 1 в), к которой приварен диск 4, обечайки 2, направляющих 7 и скобы 8 для крепления рычагов 9. Задвижка 6 при движении вниз прижи­мается к уплотнению 3 рычагами 9 и герметически закрывает гор­ловину. Подъем и опускание задвижки производится штоком 1 сис­темы управления.

Система управления (рис. 1 г) состоит из электродвигателя 3, винта 2, штока 1, верхнего и нижнего концевых выключателей 8, 6 и рычага 7. При выгрузке готовой смеси включают электродвига­тель 3 привода задвижки. Шток 1, поднимаемый винтом 2 при сво­ем вращении двигателем 3, поднимает задвижку, открывая выгруз­ную горловину. При крайнем верхнем положении рычаг 7, нажав на концевой выключатель 8, отключит электродвигатель 3 и вклю­чит привод выгрузного шнека смесителя.

Технологический процесс. Для приготовления кормосмесей без запаривания включают привод мешалки и загружают смеситель компонентами корма. Обогащение кормов жидкими кормовыми дрожжами, мелассовым раствором и другими добавками произво­дится после заполнения смесителя основными компонентами. Че­рез 10 – 15 мин готовую кормосмесь выгружают.

Приготовление влажных смесей с запариванием производится следующим образом. В смеситель заливают расчетное количество воды, подают пар, который нагревает воду до 90 – 95°С. Включают привод мешалки и загружают корма, подлежащие запариванию. После их запаривания подачу пара прекращают, а корм выдержи­вается 1 – 3 ч внагретомсостоянии. Затем в смеситель доливают хо­лодную воду и одновременно загружают остальные компоненты. После 10-15-минутного перемешивания готовую кормосмесь выг­ружают в транспортные средства.

Крайние положения задвижки регулируют в такой последова­тельности: полностью закрывают или открывают выгрузную горло­вину, конечный выключатель закрепляют так, чтобы рычаг 7 на штоке имел запас хода вниз или вверх 1,5 – 2 мм.

Для проверки выключения привода задвижки при открытии выгрузной горловины вращением рукоятки вала редуктора отводят шибер вверх на величину рабочего хода, при этом шток нажимает на концевой выключатель 8, отключает электродвигатель привода задвижки и включает привод выгрузного шнека.

Конечный выключатель, установленный возле смотрового люка на крышке корпуса смесителя, при открытии крышки люка должен отключать электрические цепи управления смесителем.

Техническое обслуживание. Ежедневно проверяют и подтягива­ют все болтовые крепления, устраняют течь, смазывают узлы и де­тали в соответствии с таблицей смазки, очищают и промывают ем­кости смесителя, очищают паропроводы от кормовой смеси, конт­ролируют натяжение приводных ремней.

Периодическое техническое обслуживание смесителя проводят через 300 ч работы. Дополнительно к ежедневному обслуживанию заменяют масло в редукторе, проверяют работу концевых выклю­чателей, регулируют ход клиновой задвижки смесителя, обращают внимание на течи массы через сальниковые уплотнения и при не­обходимости заменяют.

Следят за герметичностью люка и состоянием его уплотняю­щей прокладки. Контролируют наличие заземления смесителя и величину сопротивления заземлителя.

Ознакомление с методами определения однородности кормовых смесей

Смешивание — процесс получения однородной смеси из нес­кольких компонентов, т.е. создание равномерного распределения частиц каждого компонента во всем объеме смеси путем взаимно­го перемещения их под воздействием внешних сил. В реальных ус­ловиях на механических смесителях может быть достигнуто так на­зываемое неупорядочное состояние смеси, при котором вероят­ность нахождения каждого компонента в любой произвольной точ­ке объема есть величина постоянная, равная его доле во всей массе смеси. Количественной характеристикой завершенности процесса смешивания является степень однородности смеси X, представля­ющая собой массовое отношение содержания контрольного компонента в анализируемой пробе к содержанию того же компонента в идеальной (рецептурной) смеси, выраженное в процентах или до­лях единицы.

Смесь считается хорошей при λ > 92 %, удовлетворительной при λ = 90...92 %, плохой при λ < 85 %.

Для определения степени однородности смеси можно исполь­зовать выражения:

, при B_t < B₀ (1)

, при B_t > B₀ (2)

где В_t – доля меньшего компонента в пробе;

В_о – доля тога же компонента в расчетной (идеальной) смеси;

n – число проб.

При промышленном производстве кормовых смесей о степени однородности судят по коэффициенту вариации. В этом случае од­нородность смеси:

(3)

где γ - коэффициент вариации, %.

Коэффициент вариации γ определяется из выражения:

(4)

где σ - среднеквадратическое отклонение содержания компонента;

B_t — среднее арифметическое содержание компонента, найденное из опыта.

Значение σ определяют из выражения:

(5)

где B_ti — содержание компонента в i-й пробе.

Процесс смешивания следует рассматривать как вероятность и степень однородности смеси можно определять методом отбора проб смеси с последующим статистическим анализом. Определяю­щими признаками при этом могут быть: число зерен компонента в пробе или его массовая доля, размеры зерен и т.п. В результате по­лучается группа чисел, характеризующие состав проб по признаку, принятому в качестве определяющего.

В дальнейших расчетах эти группы цифр обрабатываются мето­дами математической статистики.

Для определения степени однородности смеси пробы следует брать с разных участков по длине смесителя. С каждого участка следует взять не менее 5 проб. Чем больше масса пробы, тем досто­вернее значение X.

Г. М. Кукта рекомендует принимать массу пробы при анализе комбикормов равной 2 – 5 г, а влажных смесей 50 – 200 г. В лабора­торной работе рекомендуется принять массу пробы комбикормов 5 г, при использовании влажных смесей – 100 г.

Энергоемкость процесса смесеобразования в значительной ме­ре зависит от рода перемешиваемых кормов, их реологической ха­рактеристики. При перемешивании влажных текучих кормовых смесей, например, мясорыбных фаршей, в смесителях с ленточ­ным рабочим органом зависимость потребляемой смесителями энергии от скорости и реологической характеристики смеси может быть определена как:

(6)

где К_м - критерий мощности;

Re - критерий Рейнольдса;

с, m — коэффициенты (для одно-спирального рабочего органа с = 1,43·10³; m = - 1).

Критерий Рейнольдса для смесителя с ленточным рабочим ор­ганом имеет вид

(7)

где ρ – плотность смеси, кг/м³;

n – частота вращения рабочего органа смесителя, с^-1 ;

d_np – приведенный диаметр рабочего органа, м;

μ_ЭФ – эффективная вязкость смеси, Па · с.

Приведенный диаметр ленточного рабочего органа смесителя:

(8)

где d₁, d₂ – наружный и внутренний диаметр спирали, м.

Расчетная мощность привода ленточного рабочего органа:

(9)

Изучение лабораторной установки и определение ее энергети­ческих и кинематических показателей

Экспериментальное исследование рабочего процесса смесите­ля шнекового типа выполняется на лабораторной смесительной ус­тановке (рис. 2). Основными рабочим органом является шнек 1 длиной 1,5 метров, расположенный в кожухе 2. Для загрузки ингре­диентов имеется бункер 3, а для взятия проб в днище кожуха вы­полнены отверстия, под которыми устанавливаются отборники проб 4. Пробы берутся на расстояниях 0,5 и 1,5 метра от места заг­рузки. Изменение кинематического режима привод шнека осуще­ствляется от электродвигателя 5 через 4-х ступенчатую коробку пе­ремены передач 6. Привод от вала коробки перемены передач осу­ществляется клиноременной передачей 7.

Кинематические параметры привода шнекового смесителя.

1. Частота вращения вала электродвигателя п = 1410 об./мин.

2. Передаточные числа коробки перемены передач:

а) на первой передаче – 6,4

б) на 2-й передаче – 3,09

в) на 3-й передаче – 1,69

г) на 4-й передаче – 1,0

3. Передаточное число клиноременной передачи – 1,6.

Для оценки быстроходности смесителя тахометром определяют частоту вращения мешалки и измерив ее радиус, рассчитывают по­казатель кинематического режима работы смесителя лабораторной установки по формуле

(10)

где ω – частота вращения шнека, с^-1 ;

R — радиус шнека, м;

g – ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с².

В зависимости от частоты вращения шнека смесители делят на тихоходные и быстроходные. К тихоходным относят смесители, у которых показатель кинематического режима k < 30, а к быстроход­ным k > 30. Значения мощности холостого хода и величины к опре­деляют для 3 – 5 скоростей рабочего органа, начиная с наименьшей. В экспериментальной установке радиус шнека R = 0,042 м.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки

1 – шнек; 2 – кожух; 3 – бункер для загрузки; 4 – емкость для отбора проб; 5 – электродвигатель; 6 – коробка перемены передач; 7 – клиноременная передача; 8 – бункер готовой смеси

Определение однородности кормовой смеси, производительнос­ти смесителя и мощности, необходимой для привода рабочего органа смесителя

1. Определить кинематический режим для четырех положений переключателя в коробке передач по формуле

(11)

где ω – угловая скорость шнека смесителя, с^-1 ;

Результаты занести в таблицу 2.

2. В качестве ингредиентов для проведения опытов берется дерть с различными размерами (мелкая, крупная) или горох и овес; смесь готовится по заданной пропорции из 2-х ингредиентов. Взве­сить смешиваемые ингредиенты согласно заданной пропорции (масса одной пропорции должна находиться в пределах 0,5...1 кг).

3. Засыпать ингредиенты в бункер, распределяя их беспорядочно.

4. Установить рычаг коробки передач в необходимое для опыта положение (1-я передача).

5. Установить емкость для отбора проб строго под отверстиями в кожухе шнека. Конечная проба берется в бункере готовой смеси во время опыта в количестве не превышающем 50 г.

6. Включить электродвигатель и секундомер.

7. После того как загруженное количество ингредиентов пере­местится шнеком в бункер готовой смеси включить электродвига­тель, секундомер.

8. Снять емкости с пробами и взвесить каждую пробу. Результа­ты записать в таблицу 2.

9. С помощью решетного классификатора разделить смесь на компоненты и взвесить каждый ингредиент. Результаты взвешива­ния записать в таблицу 2.

10. Разделить с помощью классификатора готовую смесь из бункера на ингредиенты.

П. В такой же последовательности проделать опыты на 2-й, 3-й и 4-й передачах. Все опыты проводить с трехкратной повторностью.

После разделения взвешивают меньший компонент и, запол­нив таблицу 2, рассчитывают однородность смеси.

Таблица 2. Оценка качества работы смесителя

№ опыта	Проба № 1 α = 0,5м			Проба № 2 α = 1,0 м			Проба № 3 α = 1,5 м
	масса пробы,г	содер- жание в пробе, г	λ1 одно- род- ность смеси	масса пробы, г	содер- жание в пробе, г	λ2 одно- род- ность смеси	масса пробы,г	содер- жание в пробе,г	λ3, одно- род- ность смеси
Кинематический режим к1=
1 2 3 Ср.
Кинематический режим к2=
1 2 3 Ср.
Кинематический режим к3=
1 2 3 Ср.
Кинематический режим к4=
1 2 3 Ср.

По результатам опытов строят график зависимости:

(12)

После определения степени однородности смеси вновь вклю­чают установку и при тех же значениях частоты вращения мешал­ки, что и на холостом ходу записывают величину мощности, требуемую для привода. Определение мощности выполняют, используя прибор типа К-51. Взамен прибора К-51 в состав установки может быть включен ваттметр-самописец. Увеличивая затем скорость вращения мешалки до максимальной, записывают еще 3 – 4 значе­ния мощности привода.

Результаты определения мощности заносят в таблицу 3.

Таблица 3. Результаты определения мощности режимов работы смесителя

№ опыта	υ, м/с смесителя	Nxx, Вт	NРАБ, Вт	NПОЛ= = (NРАБ – Nxx), Вт	Кинемати­ческие режимы, к, к1
1
2
3
Ср.

По результатам наблюдений строят график зависимости:

(13)

где v – окружная скорость рабочего органа смесителя, м/с.

После окончания процесса смешивания и определения мощ­ности на привод открывают выгрузное окно и фиксируют по се­кундомеру продолжительность выгрузки смеси. Рассчитывают производительность смесителя по выражению:

(14)

Где Θ – производительность смесителя, кг/с;

G – масса смеси в смесителе, кг;

τ₃ – продолжительность загрузки, с (для условий лабораторной работы можно принять τ₃ = 5 с);

τ_В – продолжительность выгрузки, с (определяется при разгрузке смеси­теля);

τ_СМ – продолжительность смешивания, с (задается в пределах 5, 10, 15, 20, и 25 минут; можно принимать продолжительность смешивания от 2 до 10 мин., через две минуты).

Содержание отчета:

1. Цель работы.

2. Привести назначение и основные технологические данные сме­сителя.

3. Начертить схему системы управления задвижкой смесителя кормов СКО-Ф-6-1.

4. Перечислить основные узлы смесителя и его регулировки.

5. Перечислить операции периодического технического обслужи­вания.

6. Основные определяемые величины и их физический смысл.

7. Журнал наблюдений, подписанный преподавателем.

8. Расчет зависимости для определения однородности смеси и производительности смесителя.

9. Графики и , а также необходимые таблицы.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные узлы смесителя СКО-Ф-3.

2. Чем отличается смеситель СКО-Ф-3-I от СКО-Ф-3-II?

3. Объясните устройство системы управления задвижкой выгруз­ной горловины.

4. Чем отличается технологический процесс работы смесителей без запаривания кормосмеси от приготовления влажных кормосмесей с запариванием?

5. Какие операции выполняют при ЕТО смесителя?

6. Какие операции выполняют при периодическом обслуживании смесителя?

7. Определение процесса смешивания кормов.

8. Определение степени однородности смеси.

9. Выражение для аналитического определения степени однород­ности смеси.

10. Как определяется производительность смесителя периодичес­кого действия?

РАБОТА №19: Изучение рабочего процесса стационарных кормораздатчиков

Цель работы: Изучить назначение, устройство, процесс работы и правила эксплуатации стационарных кормораздатчиков для ферм КРС, получить навыки по выполнению регулировок и подго­товки машин к работе.

Материальное обеспечение: Фрагменты стационарных кормо­раздатчиков РВК-Ф-74 (ТВК-80Б, КЛК-75, КЛО-75), набор инструментов, учебные плакаты.

Содержание работы:

1. Назначение, устройство, процесс работы кормораздатчиков и техническая характеристика.

2. Правила эксплуатации и ТО стационарных кормораздатчиков.

Содержание отчета.

Контрольные вопросы.