Машины и оборудование для дозирования и смешивания кормов.

1. Технология дозирования кормов.

Под дозированием понимается процесс отмеривания или отвешивания заданного количества материала с требуемой точностью. Степень точности обусловлена зоотехническими и технологическими требованиями, а также экономически обоснованы.

Допустимые отклонения при дозировании по отношению к массе компонента для КРС, свиней и овец составляют: грубого корма, силоса, зеленой массы , корнеклубнеплодов; комбикорма и концентрированных кормов, кормовых дрожжей, питательных растворов и минеральных добавок.

Различают два способа дозирования материалов – объемное и массовое. При использовании первого способа порции отмеривают, а при использовании второго – отвешивают. Иногда применяют комбинированное объемно-массовое дозирование, при котором сначала отмеривают порцию, а затем ее массу доводят до заданной на весовом устройстве.

По характеру протекания процесса дозирование может быть порционным или непрерывным. Выбор способа дозирования зависит от требуемой точности, на которую влияют физико-механические свойства материалов: объемная масса, влажность, углы естественного откоса, обрушения и другое.

2. Дозирующие устройства.

Устройства, предназначенные для отмеривания или отвешивания, а также выдачи заданных доз, называют дозаторами.

Дозаторы, в зависимости от способа дозирования делят на объемные и массовые.

По назначению различают дозаторы для сыпучих, влажных, рассыпных и жидких кормов.

На практике наибольшее распространение получили, ленточные, барабанные, шнековые, тарельчатые, секторные и массовые дозаторы для дозирования концентрированных кормов и белково-витаминных добавок. Дозаторы для стебельных кормов чаще всего выполнены в виде транспортеров с отбойными битерами и служат для приема, накопления и дозированной выдачи кормов.

Ленточные дозаторы непрерывного действия могут быть как объемного, так и массового дозирования. У дозаторов объемного дозирования бункер 1 (Рис.1) снабжен задвижкой. Ленточный транспортер 3 установлен под бункером. При открытой задвижке корм из бункера непрерывным потоком отводится ленточным транспортером. Если под лентой установлен датчик массы 4, связанный тягой с балансиром 5, а последний, в свою очередь, с механизмом 2 управления задвижкой, то такой дозатор относится к дозаторам массового непрерывного действия.

Рис. 1. Ленточный дозатор

При изменении массы корма на ленте сигналы датчика передаются на механизм управления заслонкой, который, перемещая ее, обеспечивает выдачу заданной балансиром массы корма.

Производительность ленточного транспортера можно регулировать изменением высоты слоя корма на ленте и скорости ее движения.

Вбарабанном дозаторе корпус 1 снабжен впускным верхним и выпускным нижним окнами, лопастным барабаном 2. В приемной части дозатора обычно установлена заслонка 3, которая может перекрывать впускное окно дозатора и прекращать подачу корма в барабан. В приемной части кромки заслонки у дозатора установлен лопастной ворошитель, а в выпускной – магнитный сепаратор для удаления металлических примесей.

Корм из бункера поступает в приемную часть дозатора. После разрыхления ворошителем он направляется в лопастной барабан. При вращении последнего корм высыпается через выпускное окно и очищается от металломагнитных примесей.

Рис. 2. Барабанный дозатор

Производительность барабанного дозатора регулируют изменением частоты вращения барабана, длины его рабочей части и объема желобков, если

образующие их лопасти сделаны подвижными.

Рис. 3. Шнековый дозатор

Шнековые дозаторы могут быть с одним или несколькими шнеками. Например, дозатор для корнеклубнеплодов ДС-15 из комплекта оборудования кормоцеха КЦК-5 снабжен шестью шнеками.

Шнековый дозатор состоит из корпуса с загрузочным верхним и выгрузным нижним окнами и шнека 2. Над загрузочным окном установлен приемный бункер 3 с заслонкой 4.

При необходимости шнековые дозаторы снабжают ворошилками, расположенными в приемных бункерах, и сепаратором для извлечения металломагнитных примесей, размещенными на выходе из шнека.

Производительность шнековых дозаторов регулируют изменением частоты вращения шнеков. Для этого чаще всего применяют храповые механизмы или клиноременные передачи.

У многошнековых дозаторов производительность регулируется включением в работу одного или несколько шнеков с помощью электромагнитных муфт.

3. Теория процесса дозирования.

В общем случае процесс непрерывного поточного дозирования состоит в обеспечении выдачи через отверстия непрерывным потоком с определенной скоростью некоторого количества материала. При этом контролируются и регистрируются текущие значения расхода, а также интегрируются значения по времени с целью учета количества выданного материала.

При объемном непрерывном дозировании основным показателем работы дозатора служит его объемный расход, м³/с: , где

- площадь сечения проходного отверстия, м²;

- средняя скорость истечения материала через проходное сечение, м/с.

Из этой формулы видно, что расход дозатора регулируют тремя способами: изменением ,или комбинированно, то есть одновременным изменениеми.

Изменение расхода дозаторов порционного действия может быть достигнуто или за счет увеличения выдаваемой порции, или за счет увеличения числа порций, выдаваемых за единицу времени при сохранении размера порции.

Массовый расход дозатора, кг/с: , где

- объемная масса материала, кг/м³.

Применимость данного типа дозатора для заданных условий работы определяется сравнением его характеристик с зоотехническими требованиями на точность дозирования материала, представляющую собой технологический допуск, который определяется по формуле:

, где

, и- соответственно максимально допустимый, минимально допустимый и средний расходы дозатора, кг/с (м³/с).

Для стебельных кормов рекомендуется

При нормальном распределении значений погрешности дозатора значение может быть выражено в долях среднего квадратического отклонения, то есть:, где

- наибольшая погрешность;

- показатель достоверности при доверительной вероятности .

При непрерывном дозировании среднее значение абсолютной погрешности: , где

- действительный расход дозатора в i-ом измерении, м³/с (кг/с);

- расчетный расход дозатора;

- число измерений.

Относительная погрешность дозирующего устройства может быть оценена коэффициентом вариации: , где

- среднее значение подачи дозатора в пробах, м³/с (кг/с).

4. Расчет дозаторов.

Технологический расчет дозаторов предусматривает определение производительности (расхода) дозаторов, мощности на их привод и оценку погрешности дозирования.

Производительность ленточного дозатора, кг/ч: , где

и - соответственно ширина и высота слоя корма на ленте, м;

- скорость движения ленты, м/с;

- объемная масса корма, кг/м³;

- коэффициент заполнения

С небольшой погрешностью мощность на привод ленточного дозатора, с заключенной в желоб лентой будет равен: , где

- мощность на перемещение корма, кВт;

- мощность на преодоление трения корма о стенки желоба, кВт;

- к.п.д. привода.

Первая составляющая мощности, кВт: , где

и - соответственно масса корма и ленты, кг;

- коэффициент трения ленты о настил.

Вторая составляющая мощности, кВт: где

- длина бортов, м;

- коэффициент трения корма о борт желоба.

Производительность барабанного дозатора, кг/ч:, где

- площадь поперечного сечения одного желобка, м²;

- длина рабочей части желобка, м;

- число желобков;

- частота вращения барабана, мин^-1;

Мощность, необходимая на привод барабанного дозатора, определяется в основном трением корма, который захватывается барабаном, о вышележащие его слои.

Сила трения, возникающая при этом, Н: , где

- коэффициент внутреннего трения корма;

- давление корма на поверхность барабана, Па;

- площадь поперечного сечения горловины бункера над барабаном, м².

Мощность двигателя, необходимая для привода дозатора, кВт:

, где

- окружная скорость барабана, м/с;

- к.п.д. передачи.

Производительность шнекового дозатора, кг/ч:

, где

и - соответственно диаметры шнека и его вала, м;

- шаг винта шнека, м;

- частота вращения шнека, мин^-1;

Мощность двигателя, необходимая для привода шнека, кВт:

, где

- секундная подача шнека, кг/с;

- длина шнека, м;

- коэффициент, учитывающий наклон шнека и сопротивление перемещению корма в корпусе дозатора