Результаты испытаний технических средств для уборки навоза из животноводческих помещений

Использование средств повышения энергетической эффективности биогазовых установок позволит значительно расширить сферу их применения в АПК при обработке органических отходов различного состава, однако решение об использовании того или иного метода должно приниматься исходя из конкретных условий сельскохозяйственного предприятия.

Литература:

1. Баадер, В. Биогаз: теория и практика / В.Баадер, Е.Доне, М.Бренндерфер. - М.:Колос, 1982.

2. Гюнтер, Л.И. Метантенки / Л.И. Гюнтер, Л.Л.Гольдфарб. - М.: Стройиздат, 1991.

3. Отчеты лаборатории Биоэнергетических установок отдела Технической биоэнергетики и охраны окружающей среды / ГНУ ВИЭСХ. - М., 2011.

Ковалев Андрей Александрович, инженер

Ковалев Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, заведующий отделом ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства

Тел. (8499)171-19-20 E-mail: viesh@dol.ru

The paper presents the technological schemes and constructive solutions of the ways of increasing the output of commodity biogas in anaerobic processing of organic waste agriculture.

Keywords: biomass, biogas, renewable energy sources.

УДК 631.3:636

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УБОРКИ НАВОЗА ИЗ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

П.И.Гриднев Т.Т.Гриднева

Разработаны новые технические средства для уборки подстилочного и бесподстилочного навоза при привязной и беспривязной системе содержания животных.

Ключевые слова: штанговый транспортер, автоматизированная скреперная установка.

Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации животноводческих предприятий свидетельствует о том, что организовать наиболее эффективную утилизацию навоза представляется возможным при механической уборке его из помещений. Технических средств для механической уборки навоза из помещений, как у нас в стране, так и за рубежом, известно достаточно много, и всем им присущи практически одни и те же недостатки: высокая удельная материало- и энергоемкость; низкая наработка на отказ; нарушение технологического процесса при уборке подстилочного навоза; малый срок службы; высокая стоимость изделий; высокие эксплуатационные затраты; сложность автоматизации процесса уборки навоза и т.д.

Анализ основных технико-экономических показателей наиболее часто применяемых технологических и технических решений для механических систем уборки навоза показал, что значительно повысить эффективность процесса возможно за счет совершенствования конструкции штанговых транспортеров (см. табл.). Штанговые транспортеры имеют преимущества по таким важным показателям, как стоимость, надежность, возможность транспортировки любого типа навоза, удельная энергоемкость. [1-4].

К основному достоинству штанговых транспортеров можно отнести минимизацию пути транспортирования навоза к точке выгрузки, а следовательно объема выполняемой работы. Суточный объем работы по удалению навоза от 100 коров при использовании транспортера типа ТСН-160 составляет 428 т.м, шнекового - 487,4 т.м, штангового - 209,8 т.м (см. табл.).

Известные технические решения штанговых транспортеров различаются по виду и месту размещения штанги, способу крепления скребков к штанге, их конструкции, шагу расстановки скребков, длине рабочего хода, системы привода и т.д. [1-4].

Главным и существенным недостатком известных конструктивных решений штанговых транспортеров является приводной механизм. Чаще всего используют привод с реверсом электродвигателя, есть решения с перемещающимся по определенному контуру приводным механизмом, которые не требуют реверса электродвигателя. Известны также решения с гидравлическим приводом тягового контура. Все эти технические решения не надежны в эксплуатации, громоздки, не обеспечивают возможность регулирования длины рабочего хода.

В литературных источниках нет данных по научному обоснованию формы скребков, шагу их расстановки по тяговому контуру, формированию тела волочения из убираемого навоза при различных его физико-механических характеристиках, конструктивных особенностях транспортера и канала. Таким образом, по имеющимся литературным данным невозможно достоверно определить степень влияния этих изменяющихся в широком диапазоне факторов на конструктивно-технологические параметры штанговых транспортеров и эффективность их работы.

Таблица. Основные технико-экономические показатели транспортеров

для уборки навоза

Показатели Марка транспортеров

ТСН-160 Штанговый КШТ-Ф-100

Масса с приводом (без наклонника), кг 1415 800 2411

Производительность одного транспортера, т/ч 4,5 3,5 4,6

Установленная мощность привода, кВт 4,0 1,5 8

Качество очистки канала от навоза, % 95 98 98

Наработка на отказ, ч 55,1 700 800

Коэффициент готовности 0,98 0,99 0,99

Срок службы до списания, лет 7 20 20

Длина соломистых частиц не более, см 20,0 не ограничена 5,0

Суточный объем работ по удалению навоза от 100 коров, т.м 428,0 209,8 487,4

Стоимость горизонтального транспортера, руб. 145000 82000 422500

Обслуживаемое поголовье, гол. КРС 100 100 100

Возможность использования в каналах

без решеток можно можно нельзя

Такие закономерности представляется возможным установить точно по результатам экспериментальных исследований. С этой целью на основе ранее выполненных исследований нами был создан штанговый транспортер с приводом тягового контура от гидроцилиндра или гидромотора (рис. 1). /

6 А Ъ 2 /

Рис. 1. Схема штангового транспортера: 1 - гидравлическая станция; 2 - привод тягового контура; 3 - обводные блоки; 4 - гибкие элементы тягового контура; 5 - жесткие участки тягового контура; 6 - продольные каналы; 7 - скребки

При этом рабочий ход тягового контура изменялся от 0,5м до 3,5м, реверс осуществлялся в автоматическом режиме. В качестве тягового контура использовалась стальная полоса шириной 50 мм и толщиной 5 мм. Шаг расстановки скребков изменялся от 0,3м до 2,5м. Конструктивно скребки могут быть плоскими или с различными радиусами кривизны. На первом этапе исследований необходимо было определить влияние массы скребка и угла установки его к оси тягового контура на величину пути перехода скребка из рабочего хода в холостой и обратно, а также степень разрушения тела волочения.

В результате анализа экспериментальных данных установлено, что во всех рассмотренных вариантах с увеличением угла установки скребка относительно оси тягового контура - а уменьшается длина пути перехода его из рабочего хода в холостой и обратно - Ь (рис.2).

Рис.2. Влияние угла установки скребка на путь перехода его из холостого хода в рабочий и обратно:

-путь перехода

из холостого хода в рабочий;

--путь перехода

из рабочего хода в холостой;

1-масса скребка 4,0 кг;

2-масса скребка 4,7 кг;

3-масса скребка 5,5 кг

Величина пути перехода в значительной степени зависит от массы скребка. При массе скребка 5,5 кг минимальный путь перехода его из рабочего хода в холостой составляет 440 мм, а при массе 4 кг - 720 мм.

На величину разрушения тела волочения - С за счет перехода скребков из рабочего хода в холостой существенное влияние оказывает угол установки скребков - а относительно оси тягового контура, максимальная степень разрушения тела волочения в 48% наблюдалась при угле установки скребков равном 20 градусам (рис. 3).

Полученные результаты экспериментальных исследований будут использованы при обосновании рационального шага расстановки скребков, угла установки их относительно оси тягового контура, энергоемкости процесса уборки навоза.

с,%

30

20

50

40

10

Рис. 3. Влияние угла установки скребка на степень разрушения тела волочения:

1-масса скребка 4,0 кг;

2-масса скребка 4,7 кг;

3-масса скребка 5,5 кг

5

10

15

20 и,град

Все технические средства отечественного производства в существующих технологиях уборки навоза из животноводческих помещений включаются в работу и выключаются оператором. Кроме того, требуют присутствия оператора при выполнении технологического процесса.

При беспривязном содержании коров это делает практически непригодными выпускаемые скреперные установки, так как процесс уборки навоза должен производиться в течение суток с интервалом не более 4 часов. Круглосуточное присутствие оператора значительно увеличивает удельные затраты труда. В связи с этим при реализации современных технологий беспривязного содержания коров для уборки навоза, как правило, применяют скреперные установки зарубежного производства.

Учитывая вышеизложенное, а также тенденцию по увеличению поголовья коров, содержащихся беспривязно нами создана принципиально новая скреперная установка, предназначенная для уборки навоза с добавлением подстилки в виде опилок, торфа или измельченной соломы из открытых или перекрытых решетками навозных каналов шириной от 1,0 до 4,0м и длиной до 150м на всех типах животноводческих ферм (рис. 4).

Критический анализ многочисленных технических решений скреперных установок позволил сделать выбор конструкции с возвратно-поступательным движением тягового контура и пошаговым перемещением скрепера по продольному каналу. Привод тягового контура осуществляется от гидравлической станции. Установка включается в работу и выключается в автоматическом режиме, обеспечивая любую требуемую кратность уборки навоза из помещений в течение суток. Разработанная скреперная установка отличается многовариантностью возможных исполнений. Так, например, привод тягового органа может быть осуществлен по принципу замкнутого контура или индивидуально для

каждого канала, в виде тягового органа может быть использована профильная труба или стальная лента. От одной гидростанции может быть запитано до четырех приводов, т.е. может быть осуществлена последовательная уборка навоза из восьми каналов, скрепера могут быть в виде дельта-скреперов или флажкового типа. Кроме того, имеются различные технические решения по механизму захвата скреперов тяговым органом и изменению направления их движения (перехода из рабочего хода в холостой и наоборот). Выбор конкретного исполнения производится с учетом планировочных решений помещений (длина, глубина и ширина каналов), вида животных и плотности их постановки, типа кормления, вида и количества вносимой подстилки.

Рис. 4. Схема размещения скреперной гидравлической установки СГ-2 в животноводческом помещении: 1-скрепер; 2-станция приводная; 3-блок поворотный; 4-механизм концевого выключателя; 5-датчик натяжения троса; 6-лента; 7-гибкий элемент тягового контура; 8-гидростанция; 9-магистраль гидравлическая в сборе;

10-шкаф управления

Изучение закономерностей процесса уборки навоза скреперной установкой, а также ее испытания проводили в помещении для беспривязного содержания коров при использовании косметической подстилки в виде опилок из расчета 1-6 кг на голову в сутки. Ширина одного канала 3400 мм, другого -1930 мм, глубина канала - 200 мм, длина каналов - 75 м, высота скрепера в узком канале - 180 мм, в широком - 170 мм, скорость перемещения скрепера -4,3 м/мин.

Установлено, что потребляемая мощность приводной станции при холостом ходе (гидроцилиндр не работает) составляет 0,506 кВт, при перемещении тягового контура (без перемещения скреперов) - 1,2 кВт.

Потребляемая мощность приводной станции при работе скрепера в узком канале изменяется от 1,25 до 1,44 кВт, в широком канале - от 1,28 до 1,52 кВт. Максимальной величины потребляемая мощность достигает в момент подхода скреперов к поперечному каналу и составляет 1,65 кВт. Изменение влажности убираемого навоза в пределах 92-96% не оказывает достоверного влияния на потребляемую мощность привода. Производительность скреперной установки зависит от ширины канала и полноты заполнения его навозом. Максимальная производительность скрепера при ширине канала 3400 мм и влажности навоза 96% составляет 4,5 т/ч, а при ширине канала 1930 мм - 3,5 т/ч., при этом длина формируемого тела волочения в широком канале достигает 7,8 м, а в узком -6,8 м. При влажности навоза 92% на расстоянии транспортирования в пределах 50-60 м максимальная длина тела волочения в широком канале составляет 3,2 м, а в узком - 2,4 м. При дальнейшем движении навоз перед скрепером уплотняется, длина тела волочения уменьшается, начинается процесс переваливания навоза через скрепер. Что приводит к уменьшению такого важного показателя, как полнота уборки навоза. При увеличении интервала между уборками до 6 часов явление переваливания навоза через скрепер наблюдается уже при влажности 94% и происходит при длине транспортирования в 36-45 м.

Результаты производственных испытаний скреперной установки и штангового транспортера позволяют сделать вывод: по основным технико-экономическим показателям они не уступают лучшим мировым образцам, значительно превосходят их по стоимости (на 35-40% дешевле), наработке на отказ (больше на 15-20%), материалоемкость (меньше аналогов на 10-25%) без ухудшения качества выполнения технологического процесса.

Литература:

1. А. с. 1034668. Установки для удаления навоза / Э.Д. Лебединский и др. - №328271; Заявлено 10.03.81; Опубл. 15.08.83, Бюл. № 30.

2. А. с. 1202532. Скребок штангового транспортера для уборки навоза / В.Э. Вейлла, О.Ф.Юлде. - № 3290354/30-15; Заявлено 08.05.81; Опубл. 07.01.86, Бюл. № 1.

3. А. с. 1456070. Устройство для удаления навоза / В.П.Ожигов и др. - №4190 777/30-15; Заявлено 05.02.87; Опубл. 07.02.89, Бюл. № 5.

4. А. с. 175 2290. Устройство для удаления навоза / А.Ф. Гердт. - № 4881031/15; Заявлено 11.11.90; Опубл. 07.08.92, Бюл. № 29.

Гриднев Павел Иванович, доктор технических наук, заместитель директора Гриднева Татьяна Трофимовна, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. (84967) 67-99-67 E-mail: vniimzh@mail.ru

Development of new technical equipment for cleaning of bedding and free of litter, manure and loose housing system tethered animal. Keywords: boom conveyor scraper automated installation.