УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРЕЗАНИЯ РУЛОНОВ СЕНАЖА

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу подготовки рулонов сенажа к измельчению, смешиванию с кормами и устройству для его осуществления.
Уровень техники.
Известен способ отрезания и погрузки силоса и сенажа и устройство для его осуществления включающий следующие операции: трактор с закрепленным на нем поворотной стрелы, ножа и ковша для погрузки отрезанного корма, подъезжает к кормовому массиву. Устанавливает нож над местом, где будет происходить отрезание корма. При отрезании корма ковш с помощью гидроталкателя устанавливают вертикально, и включают вибратор. При опускании поворотной стрелы вниз нож отрезает слой массы корма. При повторном движении стрелы сверху вниз этот слой корма разрезается на части разрезными ножами. Затем с помощью гидроталкателей нож отводится назад, а погрузочный ковш вперед, и производится погрузка отрезанного корма в транспортное средство, (см. а.с. СССР №370919, Кл. А01D 87/00)
Недостатком данного способа отрезания и погрузки силоса и сенажа и устройства для его осуществления данного способа заключается в следующем: невозможность применения данного способа разрезания корма к разрезанию кормов сформированных в рулоны, большая материалоемкость, затруднения при замене рабочих органов.
Известен способ подготовки рулонов сенажа и сена к измельчению и устройство для его осуществления включающий следующие операции: захват
рулона сенажа погрузчиком из штабеля, укладка на кормовую площадку или сена снизу пальцами, транспортировка в нужное место, разрезание и удаление упаковочной пленки и обвязочного шпагата вручную. Трактор с закрепленным на задней навеске устройством, захватывает рулон нижними пальцами которые закреплены на раме устройства. Разрезание рулона осуществляется ножом, состоящим из сегментов приклепанных к втулочно-роликовой цепи, опускается с помощью гидроцилиндра, который соединен шлангом с гидросистемой трактора. Привод на нож идет через конический редуктор, карданный вал от ВОМ трактора подбор разрезанного рулона погрузчиком и погрузка его в измельчитель, (см. «Нож для сена» // Сельский механизатор 1991 г. №7 с.14).
Недостатки данного способа подготовки рулонов сенажа и сена к измельчению и устройства для осуществления данного способа: при разрезании рулона происходит забивание ножа (пильной цепи) стебельчатым материалом, защемление сегментов ножа в сенажной массе. Невозможность погрузки разрезанного рулона в измельчитель без дополнительного погрузчика, достаточно большая материалоемкость конструкции, сложность конструкции, использование ручного труда при разрезании упаковочных материалов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является способ предварительной подготовки рулона сенажа упакованных в пленку, а также рулонов сена и устройство для его осуществления включающий следующие операции: захват рулон из штабеля погрузчиком, укладка его на поверхность кормовой площадке. Рулон захватывается горизонтальными зубьями, которые установлены на нижней балке рамы. Разрезается рулон активным ножом, который закреплен на двух боковых стойках. Нож имеет проушины, в которых шарнирно закреплены два гидроцилиндра двухстороннего действия. Для навешивания к погрузчику или на заднюю навеску трактора, рама снабжена кронштейнами. Перед погрузкой нож поднимается в верхнее положение и удаляется упаковочная пленка и обвязочный шпагат, погрузка порции рулона в измельчитель-смеситель-раздатчик корма погрузчиком.
(см. http://www.mammut.at/start.htm "MAMMUT").
Недостатком данного способа предварительной подготовки рулона сенажа упакованных в пленку, а также рулонов сена и устройства для осуществления данного способа является сложность и материалоемкость конструкции, использование гидрообоарудования и необходимость приложения большого усилия при разрезании рулона.
Раскрытие изобретения.
Задачей предлагаемого изобретения является: разработка простого в применении способа подготовки рулонов сенажа к измельчению, смешиванию с другими кормами и устройство для его осуществления, обеспечивающего повышение производительности и снижение энергоемкости процесса измельчения рулонов сенажа при использовании измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого способа и устройства для его осуществления, сводится к повышению производительности и снижению энергозатрат на измельчении рулонов сенажа при использовании измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов, за счет нарушения целостности поверхностных наиболее плотных и связных слоев рулона.
Технический результат достигается тем, что устройство для разрезания рулонов сенажа содержащее раму с ножом при этом на раме закреплены две направляющие, а нож установлен по центру рамы шарнирно с упором, под углом α=10-12°, при этом последний установлен с возможностью регулирования глубины прорезания рулона сенажа на 20-30 см.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что способ подготовки рулонов сенажа к измельчению, смешиванию с кормами, включающий подачу рулона сенажа к ножу, при этом разрезание рулона сенажа производят перемещением самого рулона сенажа, вдоль ножа по направляющим на глубину 20-30 см.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для разрезания рулонов повышенной плотности (вид сбоку).
На фиг.2 изображен общий вид устройства для разрезания рулонов повышенной плотности (вид сверху).
На фиг.3 показана схема разрезания рулона.
Осуществление изобретения.
Устройство для разрезания рулонов сенажа (см. фиг.1) состоит из ножа 1, включающий лезвие 2 прикрепленного к полотну ножа 3 винтами 4. Нож 1 закреплен шарнирно на раме 5 и фиксируется раскосом 6 (l=150 мм.) под углом α=10-12°, обеспечивающим процесс резания со скольжением и разрезание рулона сенажа на глубину 20-30 см. (см. фиг.1). На раме 5 установлены две направляющие 7 (см. фиг.3), удерживающие и направляющие рулон сенажа в процессе резания по центру рамы 5 где расположен нож 1 (см. фиг.2). Для придания жесткости к раме 5, привариваются поперечина 8 и косынки 9 (см. фиг.2). Продольное и поперечное перемещение рамы 5 при разрезании рулона сенажа ограничивается боковыми гранями 10 упора 11, вкопанного в грунт 12 на глубину 50 см. Для фиксации рамы 5 в упоре 11, задняя стенка рамы 5 имеет паз 13 профиль и размер которого соответствует профилю и размеру упора 11. Упор 11 имеет квадратное поперечное сечение (см. фиг.2), который фиксируется сзади планкой 14 и болтами 15 (см. фиг.1). Для присоединения к трактору (на фиг. не показан), при переезде на другую кормовую площадку к раме 5 крепиться транспортная серьга 16.
В процессе разрезания рулона сенажа трактор 17, удерживает кантователем 18, рулон сенажа 19 над ножом 1 (см. фиг.3)
Устройство для разрезания рулонов сенажа работает следующим образом.
Для подготовки устройства к разрезанию рулонов сенажа к работе необходимо: транспортировать устройство к месту работы, присоединив к трактору
17 транспортную серьгу 16, установить раму 5 параллельно площадке и закрепить ее в упоре 11, планкой 14 (см. фиг.1). Проверить остроту лезвия 2 которая крепиться к полотну ножа 3, винтами 4. При необходимости заточить лезвие 2.
Трактор 17 агрегатируемый с погрузчиком рулонов и кантователем 18 аккуратно, захватывает за боковые цилиндрические поверхности рулон сенажа 19 из штабеля. Трактор 17 перевозит рулон сенажа 19, без снятия упаковочной пленки к устройству, установленному на кормовой площадке. Нож 1 зафиксирован раскосом 6 который обеспечивает угол α=10-12° к поверхности кормовой площадке. Передней частью нижней образующей цилиндрической поверхности рулон сенажа 19 опускают кантователем 18 на две направляющие 7 и основание ножа 1. Поступательным движением трактора 17 с кантователем 18 рулон сенажа 19 перемещается вдоль ножа 1 параллельно раме 5, чем обеспечивается разрушение целостности поверхностного слоя рулона сенажа 19 в нижней его части. Трактор 17, проезжая над устройством, разрезает рулон сенажа 19 на глубину (25-30 см). Перед погрузкой в измельчитель-смеситель-раздатчик кормов, кантователем 18 опускают рулон сенажа 19 на поверхность кормовой площадки и снимают упаковочную пленку и обвязочный шпагат. Загружают в измельчитель-смеситель-раздатчик кормов кантователем 18.
Примеры конкретного выполнения способа подготовки рулонов сенажа к измельчению, смешиванию с кормами.
Пример 1.
Трактор 17 агрегатируемый с погрузчиком рулонов и кантователем 18 аккуратно, захватывает за боковые цилиндрические поверхности рулон сенажа 19 из штабеля. Трактор 17 перевозит рулон сенажа 19, без снятия упаковочной пленки к устройству, установленному на кормовой площадке. Нож 1 зафиксирован в нижнем положении, т.е. параллелен поверхности кормовой площадки. Передней частью нижней образующей цилиндрической поверхности рулон
сенажа 19 опускают кантователем 18 на направляющие и основание ножа 1 (см. фиг.3). Поступательным движением трактора 17 с кантователем 18 рулон сенажа 19 перемещается вдоль ножа 1 параллельно раме 5, чем обеспечивается разрушение целостности поверхностного слоя рулона сенажа 19 в нижней его части. Трактор 17, проезжая над устройством, разрезает рулон сенажа 19 на глубину равную высоте ножа 1 (120 мм). Перед погрузкой в измельчитель-смеситель-раздатчик кормов, кантователем 18 опускают рулон сенажа 19 на поверхность кормовой площадки и снимают упаковочную пленку и обвязочный шпагат. Загружают в измельчитель-смеситель-раздатчик кормов при помощи кантователя 18.
Недостатком приведенного варианта реализации способа являются: необходимость большого усилия на рулон сенажа и прорезания рулона сенажа происходит на недостаточную глубину (менее 10 см),
Пример 2, проводят аналогично примеру 1, но изменяем угол наклона ножа 1. Нож 1 зафиксирован раскосом 6 длина, которого составляет 130 мм, под углом α=10° к поверхности кормовой площадке, при этом рулон сенажа 19 разрезается на глубину 25-28 см.
Пример 3. проводят аналогично примеру 1. но изменяем угол наклона ножа 1. Нож 1 зафиксирован раскосом 6 длина, которого составляет 380 мм., под углом α=25° к поверхности кормовой площадке, при этом рулон сенажа 19 разрезается на глубину 60-70 см.
Недостатком приведенного варианта реализации способа заключается в том, что на процесс резания рулона необходимы большие затраты энергии и резание происходит со смятием.
Пример 4 проводят аналогично примеру 1. но изменяем угол наклона ножа 1. Нож 1 зафиксирован раскосом 6 длина, которого составляет 550 мм, под углом α=35° к поверхности кормовой площадке, при этом рулон сенажа 19 разрезается на глубину (70-80 см).
Недостатком приведенного варианта реализации способа является в том, что на процесс резания рулона необходимы большие затраты энергии. Разрушение
стеблей происходит за счет их смятия и разрыва, а не резание со скольжением.
Таким образом, в результате проведения опытов по использованию способа выявлено, что пример 2 реализации предложенного способа является наиболее приемлемым, так как обеспечивают разрезание рулона сенажа на заданную глубину (20-30 см) с наименьшими затратами энергии и меньшим временем.
Особенности использования измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов на измельчении рулонов повышенной плотности.
Работы по погрузке, измельчению, смешиванию и раздаче стебельчатых кормов из рулонов повышенной плотности (сенаж в пленочной упаковке) в составе многокомпонентных смесей имеют свои особенности. Использование для этих целей одношнековых вертикальных смесителей на примере КИС-8 показало непригодность этого варианта. Этот измельчитель не приспособлен для работы с рулонами массой 650-700 кг, т.к. его номинальная грузоподъемность - 500 кг. Эксперименты, проведенные в колхозе им. Ворошилова Труновского района, показали, что даже при разрезании рулона сенажа пополам качество работы измельчителей КИС-8 неудовлетворительное: продолжительность измельчения массы до частиц размером 20-50 мм составляет 9-12 минут, при этом 10-15% корма выбрасывается из бункера.
При использовании измельчителей-смесителей с двумя горизонтальными шнеками типа ИСРК-12 возможно измельчение целых рулонов сенажа, однако, как показали проведенные нами в колхозе им. Ворошилова Труновского района и племколхозе «Россия» Новоалександровского района производственные опыты, продолжительность измельчения рулона до частиц 20-50 мм составляет 14-15 минут. Причем большая часть времени затрачивается на первоначальное разрушение поверхностного слоя и распад рулона (9-12 минут) и лишь затем происходит интенсивный процесс измельчения и перемешивания корма (еще 4-6 минут). В то же время на измельчение более рыхлых рулонов сена затрачивается 6-8 минут. Таким образом, на измельчении плотных
рулонов сенажа производительность измельчителя снижается приблизительно вдвое по сравнению с измельчением рулонов сена.
3
Учитывая высокую стоимость комбинированных измельчителей-смесителей-раздатчиков корма, возникает проблема интенсификации процесса измельчения рулонов сенажа большой плотности (до 400 кг/м) для повышения производительности агрегата и снижения себестоимости работ. Для решения этой проблемы нами предложена технологическая схема приготовления и раздачи корма, включающая дополнительную операцию - предварительное разрыхление (нарушение целостности поверхностного слоя) рулона.
Для обоснования конструктивной схемы устройства для предварительного разрезания рулонов нами проведены экспериментальные исследования в производственных условиях.
Эксперимент состоял в следующем. Рулоны сенажа перед измельчением в измельчителе-смесителе-раздатчике кормов ИСРК-12 «Хозяин» предварительно разрезались пилой на глубину, соответственно, 1/3 радиуса (23 см), 2/3 радиуса (46 см), радиуса (69 см) с одной стороны цилиндра и с двух сторон. После разрезания рулоны погружались в бункер ИСРК-12 и измельчались. В ходе эксперимента фиксировалась продолжительность периода от загрузки до полного разрыхления рулона (отсутствия спрессованных агрегатов в бункере), в этот момент отбирались пробы из бункера, затем отбор проб осуществлялся через 2, 4, 6 и 8 минут. Отбор проб осуществлялся для оценки размерного состава частиц корма.
В качестве базового варианта для сравнения с другими вариантами принято измельчение рулонов в измельчителе ИСРК-12 без предварительного разрезания поверхностного слоя.
1 - Базовый, без разрезания рулона;
2 - Разрезание рулона с одной стороны на глубину 23 см.
3 - Разрезание рулона с двух сторон на глубину 23 см.
4 - Разрезание рулона с одной стороны на глубину 46 см
5 - Разрезание рулона с двух сторон на глубину 46 см
6 - Разрезание рулона с одной стороны на глубину 69 см
7 - Разрезание рулона с двух сторон на глубину 69 см.
В результате проведения эксперимента определена продолжительность разрушения рулона в измельчителе-смесителе-раздатчике кормов ИСРК-12.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таблица 1
Вариант
Базовый
1
2
3
4
5
6
Кол-во прорезаемых сторон
0
1
2
1
2
1
2
Глубина резания, м
0
0,23
0,46
0,69
Средняя продолжительность разрушения рулона, мин
11,4
4,3
3,9
3,8
3,3
3,6
3,2
На основе полученных данных построен график продолжительности разрушения рулона от глубины его прорезания с одной и двух сторон (см. фиг.5).
Анализ полученного графика позволяет сделать вывод о том, что предварительное резание рулона на глубину 25-30 см существенно сокращает время на последующее его разрушение в измельчителе-смесителе кормов (с 11,5 минут до 4,0...4,5 минут). Дальнейшее увеличение глубины предварительного резания рулона несущественно влияет на скорость его разрушения. Практически не повышает скорость разрушения рулона и увеличение количества разрезов с одного до двух.
Исследование динамики дальнейшего измельчения рулона до нужной фракции (не более 50 мм) осуществлялось нами путем отбора проб через 2, 4, 6 и 8 минут, начиная с момента разрушения его структуры. Результаты исследований приведены в приложении 1. На основе полученных данных построены графики изменения массовой доли частиц длиной до 10 см и более 20 см в общем массиве измельчаемого корма из рулонов (см. фиг.6).
Анализ полученного графика позволяет сделать вывод о том, что после полного разрушения структуры рулона во всех точках эксперимента динамика массовой доли частиц с размерами до 10 см и более 20 см независимо от степени предварительного прорезания рулона оказалась близкой к базовому варианту.
Процесс измельчения корма в рулонах можно рассматривать как двухстадийный: на 1-й стадии происходит полное разрушение структуры рулона и лишь, затем начинается интенсивное измельчение стеблей (2-я стадия)
Эффект от предварительного разрезания рулона сенажа имеет место на первой стадии измельчения корма - при разрушении его структуры, и не оказывает существенно влияния на интенсивность второй стадии - непосредственного измельчение стеблей.
Таким образом, проведенные исследования позволили нам сделать выводы о целесообразности предварительного разрезания рулонов сенажа повышенной плотности перед измельчением и смешиванием в измельчителях-смесителях. Причем достаточно прорезания рулона с одной стороны на глубину 25...30 см. Эти выводы использованы нами для разработки конструкции устройства для предварительного разрезания рулона.
При разработке такого устройства соблюдались следующие требования к конструкции:
- простота и невысокая стоимость конструкции;
- транспортабельность;
- низкая энергоемкость;
- обеспечение необходимой глубины резания (не менее 25...30 см);
- повышение эффективности всего процесса измельчения-смешивания и раздачи корма.
Предлагаемый способ разрезания и устройства для его осуществления по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- повышение производительности измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов;
- снижение энергетических затрат при работе измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов;
- простота конструкции;
- малая металлоемкость.