К вопросу анализа технических средств подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию

Введение. Повышение эффективности функционирования агропромышленного комплекса представляет собой важную народно-хозяйственную задачу. Значительная помощь в её решении осуществляется посредством использования результатов исследований в области аграрной науки [3,4,12,16]. Одним из приоритетных направлений в этом аспекте является применение инновационных разработок технического обеспечения сельскохозяйственного производства [1,8-10,15]. Не составляют исключение технические средства и технологии механизации животноводства [11,13,17].

Включение в рацион кормления сельскохозяйственных животных корнеклубнеплодов позволяет существенно повысить их продуктивность, а качественная подготовка кормов к поеданию увеличить отдачу каждой кормовой единицы [14]. Измельчение корнеклубнеплодов – это один из действенных способов подготовки кормов к скармливанию.

Цель исследования. Формирование предпосылок создания патентоспособной конструкции измельчителя корнеклубнеплодов, лишенных недостатков предшествующих устройств.

Материалы и методы исследования

Осуществлен обзор конструкций измельчителей плодов. Установлен принцип функционирования и дан анализ принципов их функционирования. Выявлены плюсы и минусы современных технических средств подготовки корнеклубнеплодов к скармливанию.

Результаты и обсуждение

Фариосов В.Г., Полтавец А.В., Сухоруков В.В. и Ляшенко А.А. запатентовали устройство особенностью которого является то, что корнеклубнеплоды находятся в состоянии покоя в бункере 1 (рис.1), непосредственно под которым смонтирован терочный механизм, состоящий из транспортера 2, цепи 3, включая шарнирно установленные режущие пластины 4. а не перемещаются посредством транспортерной ленты 4. Полотна пластин имеют прорези с режущими небольшими выступами 5 [2].

Рисунок 1 – Принципиальная схема аппарата измельчителя по а. с. № 1496701: 1 – бункер; 2 – транспортер терочный; 3 – цепь; 4 – пластина режущая; 5 – выступ режущий

При работе технического устройства обрабатываемый материал перемещают в бункер 1, затем включают двигатель, сообщающий вращательное движение валу транспортера 2. В процессе движения острые выступы 5 пластин 4 обрезают кусочки корнеклубнеплодов, перемещаемые через окна прорезей в место выгрузки.

Отрицательная сторона данной установки – это ее стационарность, включая большие габаритные размеры, а также высокая стоимость.

Галанин С.Н., Ганиев В.П. и Качеван В.А. предложили установку (рис. 2), составляющим элементом которого является корпуса1, смонтированный к фланцу электрического двигателя 2 [5].

Рисунок 2 – Схема конструкции аппарата для измельчения корнеклубнеплодов патент РФ 2058712

Вал 3 электрического двигателя является ведущим. К нему смонтированы два горизонтально размещенных диска, нижний 4, в том числе верхний 5, имеющий прорези 6 и 7. Прямо над прорезями размещены ножи 8, а также 9. Сущность патента состоит в том, что нож 8 расположен ближе к центру оси вращения диска 5 относительно ножа 9, а также его ширина больше. Корпус 1 оборудован патрубком 10 для выгрузки, который прикреплен сбоку. Сверху Корпус 1 также оснащен сверху вертикально размещенной камерой 11, внутри которой оппозитно друг против друга на разной высоте установлены ловители 12, а также 13. Непосредственно под самим ловителем 13 имеется противорез 14, конструкция кармана которого образована рабочей поверхностью 16 планки закрепленной под острым углом к собственно плоскости диска 5.

Подачу обрабатываемого материала 17 в вертикально установленную камеру 11 осуществляют лишь только после запуска электрического двигателя 2. Перемещаясь от ловителя 12 к ловителю 13 корнеклубнеплоды 17 в заданном количестве в процессе функционирования поступают на вращающийся диск 5. Затем плоды поступают к противорезу 14. В этом месте происходит их прижатие к рабочей поверхности 15, в том числе к поверхности 16. Собственно фиксация обрабатываемого материала 17 осуществляется в устройстве кармана противореза 14, в том числе измельчение его посредством ноже 8, а также 9. Измельченные плоды 17 сквозь прорези 6 и 7 проникают на нижний диск 4 за счет вращения которого происходит транспортировка их в выгрузной патрубок 10.

Основная отрицательная сторона данной установки – это низкая производительность, в том числе измельчение корнеклубнеплодов только в виде стружки.

Аппарат для измельчения корнеклубнеплодов роторного типа авторы которого Антонов Н.М., Венецианский А.С., Лебедь Н.И. и Мамахай А.К. включает (рис. 3) станину 1, смонтированный на ней загрузочный бункер 2, в том числе цилиндрический корпус 3, снабженный отражателями 4, а также выпускными отверстиями 5, непосредственно напротив которых размещены сменные ножевые стенки 6, кроме того, центробежный ротор 7, содержащий горловину 8, включая сферический колпак 9 и далее три направляющие трубы 10, получающие привод от вала 11 электрического двигателя 12 и выгрузные емкости 13.

Рисунок 3 - Устройство аппарата для измельчения корнеклубнеплодов патент РФ 141014

Техническое устройство функционирует в следующем порядке. Сначала запускают электрический двигатель 12 для придания центробежному ротору 7 требуемую частоту вращения. Материал для обработки посредством загрузочного бункера 2 поступает в устройство горловины 8. Центробежный ротор 7, получающий вращение от вала 11 электродвигателя 12, через сферический колпак 9 равномерно распределяет обрабатываемый материал по трем направляющим трубам 10. Центробежная сила плоды прижимает к цилиндрическому корпусу 3 и после этого обрабатываемый материал удаляется сквозь выгрузные отверстия 5 в сторону ножевых стенок 6 со значением линейной скорости, требуемой для полноценного разрезания. В процессе работы аппарата обрабатываемый материал поступает через ножевые стенки 6, подвергается измельчению на частицы требуемой толщины и после сквозь отражатели 4 подаются в выгрузные емкости 13 [6].

Отрицательная сторона данного технического устройства – это ограниченность поперечной составляющей сечения направляющих труб снижает его производительность, кроме того, ограничивает видовой перечень корнеклубнеплодов.

Новиков В.В. и Красавин Е.В. создали аппарат шнекового типа для измельчения корнеклубнеплодов (рис. 4) [7]. Техническое средство содержит полость корпуса 1 образованного в виде ступеней 6, которые представляют собой форму усеченных конусов. Заданное направление конусности ступеней 6 устройства полости совпадает с имеющим место быть направлением конусности вала 4. Значение размера диаметра меньших оснований ступеней 6 конструкции устройства полости тождественна значению размера диаметра шнека 3.

Рабочая поверхность ступеней 6 оснащена режущими органами, содержащими комплект радиально размещенных ножей 7, включая лезвия 8, установленные на охватывающем контуре шнека 3, а также ножей 9 в виде размещенных втулок, с заданным зазором шнек, в том числе ее торцевая часть направлена в сторону загрузочной воронки 2. Окружные лезвия 10 установлены на уровне лезвий 8 специальные радиальные ножи 7. С целью осуществления монтажа режущих органов в несущем корпусе 1 предусмотрены пазы. В них размещены ножи 7, закрепленные на наружной поверхности собственно корпуса своими внешними окончаниями. Каждая образованная секция включает в себя соединенные вместе радиально расположенные ножи 7, включая ножи 9 в виде охватывающих контур шнека 3 втулок. С целью монтажа режущих органов в несущий корпус 1 последний спроектирован разъемным по геометрически диаметральной плоскости.

Рисунок 4 – Схема конструкции измельчителя корнеклубнеплодов патент РФ 2220002

Установка функционирует в следующем порядке. В воронку 2 загружают обрабатываемый материал, который с помощью шнека перемещает его вдоль собственной оси. При этом происходит взаимодействие с радиально ориентированными ножами 7. Затем корнеклубнеплоды вступают во взаимодействие с ножами 9 в виде втулок. В процессе взаимодействия, в том числе сокращения радиального зазора между конусным валом 4, а также собственно поверхностями ступеней 6, осуществляется последовательное срезание с плодов от их периферийной части к центру кусочков обрабатываемого материала. После этого они перерезаются посредством ножа 5 в форме лопастей из-за примыкания последних к внешним окончаниям радиально установленных ножей 7 крайней ступени 6. Варьирование установленного шага в сторону увеличения шага шнека 3 не допускает радиальное сдавливание образованных кусочков по мере их передвижения к ножу 5.

Отрицательной стороной этого технического устройства является низкие функциональные возможности – допускается измельчать не все виды плодов, а также малая производительность и кроме того, высокая энергоемкость.

Задача заключается в создании аппарата для мойки корнеклубнеплодов барабанного типа, позволяющего улучшить качество обработки материала, а также стабилизировать процесс его выгрузки из устройства.

Вывод. Выполненный обзор современных конструкций измельчителей корнеклубнеплодов позволил установить их принцип функционирования. Анализ технических устройств позволил установит их положительные, а главное отрицательные стороны. Созданы предпосылки к созданию нового аппарата для подготовки плодов к скармливанию сельскохозяйственных животных лишенных этих недостатков на уровне патентоспособности.