21. Классификация и принципиальные схемы машин для измельчения кормов резанием.

Резание – один из видов измельчения, связанный с применением лезвия. При резании уменьшается линейный размер материала, увеличиваются число новых частиц и их суммарная площадь боковой поверхности.

Для резания характерно образования плоских поверхностей, частиц более или менее правильной формы (пластинки, параллелепипеды, кубы и т.д.).

Процесс резания лезвием представляет собой частный вид измельчения и потому подчинен общим законам измельчения материалов под действием внешних сил. Однако этот процесс имеет и свои особенности. В частности, важное значение имеет характер движения ножа относительно перерезаемого продукта.

В зависимости от этого фактора резание разделяют на рубящее и скользящее.

При рубящем резании лезвие перемещается относительно продукта перпендикулярно режущей кромке, при скользящем – под некоторым углом к режущей кромке лезвия.

Измельчение резанием (см. рисунок 4.4) осуществляется ножами, движущимися навстречу друг другу. Один из ножей может быть неподвижным (противорез). Ножи могут иметь поступательное и вращательное движение.

Рисунок 4.4 - Измельчение резанием

Измельчение скалыванием или крошением (ломание) осуществляется зубчатыми поверхностями, придающими измельченному материалу деформацию изгиба или скола. При любом способе измельчения к материалу предъявляются определенные требования, которые, как правило, излагаются в зоотехнических требованиях при разработке той или иной измельчающей машины.

Крупность частиц зерновых концентрированных кормов должна быть не более: для КРС – 3 мм, свиней и птицы – 1 мм, если эти концкорма используются для приготовления влажных мешанок. Если используют плющенное или экструдированное зерно, частицы допускаются более крупными. При этом пылевидных частиц должно быть минимально.

Любой корм до и после обработки не должен содержать в себе твердых примесей и металлических включений, семян сорных растений.

Влажность измельченных концентрированных кормов, подлежащих длительному хранению, не должна превышать 14...15 %.

Из известных способов механического воздействия на зерно с целью его разрушения, таких как удар, сжатие, сдвиг, резание, истирание и т.д., наиболее широкое применение в практике  кормоприготовления нашли удар и сжатие.

Однако в большинстве оборудования этим видам деформации сопутствуют другие. Например, в молотковой дробилке наряду с измельчением ударом присутствует истирание, в вальцовом рифленом станке к сжатию присоединяется сдвиг и т.д. В одних случаях это явление желательное, в других - нет, поскольку способствует переизмельчению.

Выбор способа измельчения определяется рядом факторов, в числе которых вид корма, физико-механические свойства измельчаемого зерна, требования технологии подготовки кормов, зоотехнические требования к корму для различных видов животных.

Свойства измельчаемого материала, определяющие эффективность его измельчения, зависят от температуры и влажности. При сухих методах измельчения влажность оказывает отрицательное влияние, в том числе из-за налипания измельченного продукта на рабочие поверхности.

Рис. 1.20. Схема рубящего резания

Рассмотрим далее скользящее резание, при котором лезвие внедряется в материал под некоторым углом (рис.1.21 а), называемым углом скольжения.    

Рис. 1.21. Схема скользящего резания (а) и возникающие при нем явления: б – трансформация кромки лезвия; в – трансформация угла заточки ножа

Скользящее резание может быть осуществлено различными способами (рис.1.23): а) при помощи вибраций ножа; б) установкой ножа под углом  к противорежущей пластине; в) выполнением режущей кромки по некоторой кривой, что характерно для вращательных рабочих органов.

Соответственно различают вибрационное, наклонное и плосковращательное виды резания. В последних двух случаях материал будет скользить относительно ножа только в том случае, если угол  раствора режущей пары больше угла трения  материала о лезвие. В противном случае скользящее резание будет вырождаться в рубящее.

 Рис. 1.23. Виды резания со скольжением: а) вибрационное; б) наклонное; в) плосковращательное: 1 – нож, 2 – перерезаемый материал; 3 – противорежущая пластина

Измельчитель кормов ИКВ-5А «Волгарь-5» (рис. 1.25) состоит из подающего 8 и уплотняющего 3 транспортеров, аппаратов первичного 2 и вторичного 10 резания, натяжного устройства подающего транспортера 9, натяжных звездочек 5, 6, 7 и автомата отключения 11.

Подаваемый из кормоприемника-питателя корм располагается (или укладывается вручную) ровным слоем на подающем транспортере 8, уплотняется натяжным транспортером 3, а затем направляется в аппарат первичного резания. Ножевой барабан 2 предварительно измельчает массу до размеров частиц резки 20 - 80 мм. Спиральные ножи барабана в сечении имеют Г-образную форму, их лезвия описывают окружность диаметром 450 мм.

На барабане установлено 6 ножей с углом заточки 35°40' и углом подъема винтовой линии 70°. Угол  заточки  противорежущей  пластины  75°.  Зазор между лезвием ножей и противорежущей пластиной устанавливают в пределах 0,5 - 1 мм. Измельченный режущим барабаном корм падает на шнек 1 и направляется им в аппарат вторичного резания, состоящий из 9 подвижных и 9 неподвижных ножей. Этот аппарат измельчает корм до фракции размером 2 - 10 мм. Готовый корм выбрасывается через нижнее окно в корпусе измельчителя на транспортер, расположенный в приямке.

Аппарат вторичного резания устроен следующим образом. В желобе по всей ширине корпуса измельчителя расположен шнек диаметром 440 мм, имеющий на концах консольные валы. На консольный вал со шпоночной канавкой со стороны выхода продукта надета втулка с шлицевой наружной поверхностью. На шлицованную часть этой втулки надеты чередующиеся подвижные (со шлицами) и неподвижные (без шлиц) ножи. Последние своими наружными концами закреплены на неподвижных планках на корпусе.

Таким образом, многоножевой дисковый режущий аппарат щелевого типа осуществляет двухопорное резание ножами с П-образной режущей кромкой и углами заточки, равными 90°. Этот аппарат более энергоемкий по сравнению с соломосилосорезкой, но он позволяет получить тонкое измельчение и более равномерный гранулометрический состав частиц.

Рис. 1.25. Измельчитель кормов ИКВ-5В «Волгарь-5»: 1 – шнек; 2 – аппарат первичного резания; 3 – уплотняющий транспортер; 4 – скоба управления; 5, 6,7 – натяжные звездочки; 8 – подающий транспортер; 9 – натяжное устройство подающего транспортера; 10 – аппарат вторичного резания; 11 – автомат отключения

«Волгарь-5» может работать по трем технологическим схемам – измельчение корма для крупного рогатого скота, для свиней и для птицы. При измельчении грубых и сочных кормов для крупного рогатого скота в работу включают только аппарат первичного резания. Необходимую крупность частиц для свиней и птицы достигают путем изменения угла установки лезвия первого подвижного ножа аппарата вторичного резания относительно конца витка шнека. При измельчении корма для птицы этот угол должен быть 9° (по направлению вращения ножей), а для свиней – 54° (против направления вращения). Все последующие ножи располагают по спирали через 72° против направления вращения ножей.

Измельчитель грубых кормов ИГК-30Б (рис. 1.26) является модернизированной моделью измельчителя ИГК-30 и по сравнению с последним имеет большую производительность, измельчает солому повышенной влажности (до 30%) и обеспечивает более высокое качество измельчения. Измельчитель может применяться в поточных линиях кормоцехов. Машина состоит из рамы, питающего транспортера, измельчающего аппарата, поворотного дефлектора и электродвигателя мощностью 30 кВт.

Питатель состоит из горизонтального 11 и наклонного уплотняющего 10 транспортеров, обеспечивающих механизацию загрузки корма в машину. Измельчающий аппарат — штифтового типа. Штифты в поперечном сечении имеют клиновидную форму и установлены заост ренной гранью вперед по ходу движения, что позволяет осуществлять более интенсивное рубящее действие.

Рис. 1.26. Схема измельчителя грубых кормов ИГК-30Б: 1 – лопатки; 2 – отражатель; 3 – лопасти ротора; 4 – подвижный диск; 5 – регулируемый козырек; 6 – поворотный дефлектор;  7 – штифты; 8 – неподвижный диск; 9 – приемная камера;     10, 11 – горизонтальный и наклонный уплотняющие транспортеры

Измельчитель ИРМ-50 предназначен для измельчения почат­ков и зерна кукурузы повышенной и нормальной влажности, заготовки комбинированного силоса для свиней, приготовления кормовых смесей из грубых и сочных кормов для крупного рога­того скота и овец. Состоит (рис. 1.27) из рамы, барабана, деки в сборе с противорежущими элементами и рифлеными пласти­нами, камеры, дефлектора, загрузочного лотка. Привод осуще­ствляется от электродвигателя или вала отбора мощности трак­тора К-701.

Измельчающий аппарат молоткового типа служит для захва­та комбинированными рабочими органами корма, подаваемого в загрузочный лоток, расщепления корма на части относительно противорежущих ножей деки, перетирания продукта о рифленые планки деки и подачи в высокий продуктопровод или низкий силосопровод. Ножи – молоткового типа, а противорежущие эле­менты выполнены в виде усеченных пирамид и шарнирно закреп­лены на деке.

На плоскостях ножей и противорежущих элементов выполнены продольные канавки, которые образуют боковые ре­жущие кромки. Это обеспечивает устойчивость технологического процесса и снижение затрат энергии на работу измельчителя. Ножи (молотки) закреплены на барабане шарнирно, а противорежущие элементы установлены на осях в гнездах деки. Оси удерживаются от проворачивания рычагами. Измельчитель укомплектован сменным дефлектором для подачи массы в тран­шею или в транспортные средства.

Рис. 1..27. Схема растительных материалов ИРМ – 50: 1– рама; 2 – электродвигатель; 3 – щиток; 4 – бункер; 5 – крышка; 6 – ножи;                7, 8 – ролики; 9 – дека; 10 – противорежущий элемент

Измельчитель-камнеуловитель-мойка ИКМ-Ф-10 (рис. 1.28) пред­назначен для очистки корнеклубнеплодов от камней, их мойки и измельчения на частицы размером до 10 мм (для свиней) или ломтики толщиной до 15 мм (для крупного рогатого скота). Из­мельчитель агрегатируется с транспортерами-питателями ТК-5 или ТК-5Б, а также может быть использован как самостоятель­ная машина при установке в утепленных помещениях, оборудо­ванных водопроводом и простейшей системой канализации.

Измельчитель ИКМ-Ф-10 имеет три рабочих органа: моечный шнек; измель­чающий аппарат дискового типа; транспортер, приводимый в работу от мотора-ре­дуктора.

Рабочий    процесс   протекает    следующим    образом.    Ванну заполняют водой до уровня, который поддерживается сливным патрубком на кожухе выгрузного транспортера. Корнеклубнепло­ды транспортером-питателем подают в моечную ванну, где их отмывают вихревыми потоками воды, создаваемыми крылачом, и освобождают от камней. Далее корнеклубнеплоды поступают на шнек и вторично отмываются от грязи встречным потоком воды в шнеке, затем по откидному направляющему кожуху от­брасываются в камеру измельчения. Измельчающий аппарат со­стоит из литого корпуса и двух дисков. На верхнем диске закреп­лены два горизонтальных ножа, а на нижнем – четыре верти­кальных. Оба диска установлены на валу электродвигателя. Пе­реходник (коробка), соединяющий шнек с измельчителем, имеет крышку, которая в случае забивания измельчителя кормом от­клоняется и предохраняет шнек от поломок.

Рис. 1.28. Схема  измельчителя корнеклубнеплодов ИКМ–Ф–10:      1 – рама; 2 – транспортер; 3, 7, 11 – электродвигатели;  4 – вентиль; 5 – душевое устройство; 6 – кожух; 8– выбрасыватель; 9– крышка измельчающего аппарата; 10 – измельчающий аппарат; 12 – шнек мойки; 13 – ванна;     14 – диск-крылач; 15 – люк

Степень  измельчения  регулируют  изменением  частоты  вра­щения режущих дисков. С этой целью измельчитель оборудован сменными шкивами.