СПОСОБ ПЛЮЩЕНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF FODDER GRAIN CRUSHING AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для послеуборочной обработки и подготовки зерна к скармливанию, а также производства концентрированных кормов для животноводства.
Известен способ переработки фуражного зерна плющением на стационарном пункте [1], сущность которого заключается в следующем. Привезенный с поля на стационарный пункт зерновой материал, который начинают обмолачивать в фазе молочно-восковой спелости (при его влажности до 40%), предварительно очищают от крупных и мелких примесей, затем подают на плющение, а после плющения обрабатывают консервантом (для влажного зерна). Готовый к скармливанию животным продукт - плющеное зерно - закладывают на хранение. Недостатком способа является то, что привезенное с поля зерно подвергают либо одноступенчатому, либо двухступенчатому плющению вне зависимости от того, какую влажность имеет исходный зерновой материал, - двухступенчатое плющение высоковлажного зерна (влажность зерна больше 28…30%) приводит к налипанию продуктов плющения на рабочие органы плющилки, что срывает технологический процесс, а использование одноступенчатого плющения зерна (влажность менее 28…30%) снижает качество конечного продукта - плющеного зерна - вследствие недостаточной степени плющения исходного зернового материала, а также снижает производительность процесса плющения при повышении энергозатрат.
Известен способ раздельной уборки зерновых культур и производства зернокормового сырья для животноводства [2]. Способ включает в себя скашивание и обмолот зерновых культур при вхождении зерна в фазу его молочно-восковой спелости, последующей перевозки зерна на механизированный ток, подачи в приемный или оперативный бункер, из которого зерно перемещают транспортером в вальцовую мельницу или плющилку, где последовательно производят плющение зерна и распыляют на него консервант, который поступает из оперативной емкости, после плющения и распыления консерванта или биоконсерванта зерно перемещают в оперативный бункер для временного хранения, из которого транспортным средством перевозят в хранилище для хранения плющеного зерна или зернокормового сырья в герметичных условиях. Недостатки способа те же, что и у вышеуказанного: привезенное с поля зерно подвергают либо одноступенчатому, либо двухступенчатому плющению вне зависимости от того, какую влажность имеет подлежащий измельчению зерновой материал.
Известен способ одноступенчатого плющения и последующего консервирования влажного зернового материала, сущность которого заключается в следующем. Зерновой материал, например влажный, подают в питательный бункер, где он очищается с помощью встряхивателя от металломагнитных примесей и поступает на одноступенчатое плющение двумя вальцами, после чего плющеное зерно обрабатывают консервантом и закладывают на хранение. Способ применен в устройстве для плющения и консервирования зерна - вальцовом станке "Murska 700 S2"[3] для плющения и консервирования зернового материала. Недостаток данного способа обусловлен конструкцией вальцового станка: плющение зернового материала может быть только одноступенчатым, что при влажности зернового материала меньше 28…30% приводит к снижению качества конечного продукта вследствие недостаточной степени плющения, а одноступенчатое плющение менее производительно и более энергоемко по сравнению с двухступенчатым.
Из уровня техники известен способ двухступенчатого плющения и консервирования влажного зернового материала, включающий подачу поступающего на плющение влажного зерна в питательный бункер, дозированное направление питающим вальцом зернового материала на двухступенчатое плющение основным и боковым вальцами (первая ступень) и основным и нижним вальцами (вторая ступень) соответственно, обработку полученного плющеного зерна консервантом в смесительной камере через форсунку, смонтированную за нижним очищающим ножом, после чего обработанное таким образом зерно выводится наружу для закладки на хранение как готовый продукт - плющеное консервированное зерно. Способ применен в устройстве для двухступенчатого плющения и консервирования зерна - вальцовом станке [4]. Рассматриваемый способ плющения влажного зернового материала по технологической и технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению и принимается за прототип. Недостатками способа являются: двухступенчатое плющение высоковлажного зерна (влажность зерна больше 28…30%) приводит к налипанию продуктов плющения на рабочие органы (вальцы) станка и забиванию пространства между циллиндрической поверхностью основного вальца и криволинейным очищающим ножом, что срывает технологический процесс плющения, а высоковлажное плющеное зерно, получаемое при двухступенчатом плющении, обладает повышенной слипаемостью из-за высокой степени плющения, вследствие чего снижается качество конечного продукта.
Известен вальцовый станок Murska 700 S2 для плющения и консервирования зернового материала [3], состоящий из рамы, питательного бункера с вращающимся встряхивателем, устройством улавливания магнитных примесей и регулировочной заслонкой, двух рифленых вальцов с очищающими ножами, вращающихся во встречных направлениях и образующих зону плющения и регулируемый зазор между ними, шнек и элеватор для выгрузки готового продукта. В шнеке выгрузки готового продукта установлена форсунка для введения консерванта в плющеное зерно [3]. Недостатком данного вальцового станка является то, что плющение подлежащего измельчению зернового материала на данном устройстве может производиться только одноступенчато, что для зерна с влажностью менее 28…30% означает снижение качества конечного продукта вследствие недостаточной степени плющения, и, кроме того, одноступенчатое плющение менее производительно и более энергоемко по сравнению с двухступенчатым.
Из уровня техники известен вальцовый станок, включающий привод и кинематически связанные с ним основной, боковой и нижний вальцы, установленные на раме с возможностью смещения относительно друг друга для регулировки зазоров между ними, питательный бункер с установленным в нем питающим вальцом с канавками и регулировочной заслонкой, криволинейную направляющую пластину, очищающие ножи, криволинейный очищающий нож, направляющую пластину, при этом направляющая пластина и пластина, установленная за очищающим ножом нижнего вальца, образуют камеру смешивания плющеного зерна и консерванта [4]. Рассматриваемый вальцовый станок по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому и поэтому принимается за прототип. Недостатком вальцового станка можно считать то, что его конструкция обеспечивает только двухступенчатое плющение зернового материала, что для высоковлажного зерна (влажность зерна больше 28…30%) приводит к налипанию продуктов плющения на рабочие органы (вальцы) плющилки и срыву технологического процесса плющения. При этом высоковлажное плющеное зерно, получаемое при двухступенчатом плющении, обладает более высокой степенью плющения (измельчения), вследствие этого повышенной слипаемостью (образуются трудноперевариваемые и плохо хранящиеся комки слипшегося плющеного зерна), что снижает качество конечного продукта - плющеного консервированного зерна.
Задачей изобретения является разработка способа плющения фуражного зерна и устройства для его осуществления, обеспечивающих стабильное и надежное протекание технологического процесса получения плющеного корма вне зависимости от влажности поступающего на плющение зерна за счет конструктивного исполнения вальцового станка, повышение качества получаемого продукта и снижение себестоимости его производства.
Поставленная задача решена за счет предложенного способа плющения фуражного зерна и устройства для его осуществления - вальцового станка.
Способ плющения фуражного зерна, включающий подачу поступающего на плющение влажного зерна в питательный бункер вальцового станка, из него дозированное направление зерна питающим вальцом на плющение вальцами, обработку полученного плющеного зерна консервантом через форсунку, установленную за нижним очищающим ножом, отличается тем, что подлежащее плющению зерно при его влажности выше 28% подается на одноступенчатое плющение, а при достижении зерном влажности 28% и ниже оно подается на двухступенчатое плющение.
Устройством для осуществления вышеуказанного способа является вальцовый станок для плющения и консервирования зерна.
Вальцовый станок для плющения фуражного зерна, включающий в себя привод и кинематически связанные с ним основной, боковой и нижний вальцы, установленные на раме с возможностью смещения относительно друг друга для регулировки зазоров между ними, питательный бункер с установленным в нем питающим вальцом и регулировочной заслонкой, криволинейную направляющую пластину, очищающие ножи, криволинейный очищающий нож, направляющую пластину, установленную за очищающим ножом нижнего вальца пластину со смонтированными на ней форсунками для подачи раствора консерванта, камеру смешивания плющеного зерна и консерванта, образованную направляющей и установленной за очищающим ножом нижнего вальца пластинами, отличается тем, что вальцовый станок снабжен винтовым устройством для отведения вдоль рамы нижнего вальца от основного вальца, увеличения зазора между ними и получения расширяющейся наружу камеры смешивания плющеного зерна и консерванта, образованной криволинейным очищающим ножом, направляющей пластиной, цилиндрической поверхностью нижнего вальца и пластиной, установленной за очищающим ножом нижнего вальца.
Предложенный способ плющения фуражного зерна и устройство для его осуществления - вальцовый станок - решают задачу изобретения следующим образом. Привезенное после обмолота в поле зерно в фазе молочно-восковой спелости (влажностью до 38…40%) подают для плющения и консервирования в предлагаемый изобретением вальцовый станок, настроенный следующим образом: нижний валец винтовым устройством смещают на максимально-допустимое конструкцией станка расстояние от основного вальца, при этом криволинейный и нижний ножи пружинами смещаются вместе с вышеуказанным вальцом. Криволинейный нож с направляющей пластиной, циллиндрической поверхностью нижнего вальца, пластиной, установленной за очищающим ножом нижнего вальца, образуют расширяющуюся наружу камеру смешивания плющеного зерна и консерванта. Высоковлажное зерно из питательного бункера подается на одноступенчатое плющение основным и боковым вальцами, затем попадает в камеру смешивания, где смешивается с консервантом и выводится наружу для закладки на хранение. Одноступенчатое плющение высоковлажного зерна подразумевает невысокую, но достаточную степень плющения зерна для того, чтобы распыляемый форсункой консервант попал внутрь зерновок и законсервировал их для хранения. Невысокая степень плющения значительно уменьшает слипаемость зерновок между собой, что улучшает качество готового продукта - повышается поедаемость и перевариваемость плющеного корма, а также снижает налипание плющеного зерна на вальцы. Отсутствие налипания плющеного зерна на вальцы станка, а также то, что конструкция камеры смешивания зерна и консерванта вальцового станка выполнена расширяющейся наружу и поэтому исключает забивание пространства рабочей зоны вальцового станка продуктами измельчения (плющения) даже при налипании продуктов измельчения на стенки камеры смешивания, так как налипшее плющеное зерно будет выдавливаться из камеры смешивания зерном, постоянно поступающим из межвальцового зазора между верхним боковым и основным вальцами при проведении технологического процесса плющения первой ступени, приводит к устойчивому протеканию технологического процесса плющения и консервирования высоковлажного зерна. Двухступенчатое же плющение зерна влажностью более 28…30% приводит к быстрому забиванию пространства рабочей зоны станка между криволинейным очищающим ножом и основным вальцем) и, как следствие, срыву технологического процесса плющения. По мере созревания зерно теряет влажность, и при достижении им полной спелости (влажность зерна не более 28…30%) зерно направляют на двухступенчатое плющение в разработанный вальцовый станок, но настроенный следующим образом: нижний валец винтовым устройством смещают на технологически необходимое для второй ступени плющения расстояние от основного вальца (между вальцами устанавливают зазор второй ступени плющения), при этом криволинейный и нижний ножи перемещаются вместе с вальцом. Направляющая пластина и пластина, установленная за очищающим ножом нижнего вальца, образуют камеру смешивания плющеного зерна и консерванта. Влажное зерно из питательного бункера подается на двухступенчатое плющение основным и боковым вальцами и основным и нижним вальцами, затем попадает в камеру смешивания, где смешивается с консервантом и выводится наружу для закладки на хранение. При влажности зерна меньше 28…30% требуется более высокая его степень плющения для обеспечения необходимой скорости протекания процесса консервирования и повышения усвояемости при скармливании плющеного зерна, в значительной степени определяющей качество плющеного корма. Необходимую степень плющения, а значит и более высокое качество конечного продукта - плющеного зерна - обеспечивает возможность настройки предлагаемого вальцового станка на двухступенчатое плющение. При этом двухступенчатое плющение зерна обладает меньшей энергоемкостью, что в конечном итоге удешевляет конечный продукт, и большей степенью плющения, что повышает его качество, а плющеное зерно влажностью меньше 28…30% не обладает большой слипаемостью, не происходит забивание продуктами измельчения рабочей зоны вальцового станка и налипания плющеного зерна на вальцы и другие поверхности рабочей зоны станка, поэтому технологический процесс плющения и консервирования зерна протекает устойчиво.
Исходя из вышеизложенного новое техническое исполнение вальцового станка приводит к возможности выполнения нового способа плющения фуражного зерна, за счет которого получен новый технический результат: подлежащее плющению зерно при его влажности выше 28% подается на одноступенчатое плющение (условие 1), а при достижении зерном влажности 28% и ниже оно подается на двухступенчатое плющение (условие 2): при выполнении условия 1 обеспечивается стабильное протекание технологического процесса при качестве получаемого корма, соответствующего зоотехническим требованиям, при выполнении условия 2 получается более качественный конечный продукт - плющеное консервированное зерно - при снижении энергозатрат и повышении производительности плющения, что приводит к снижению себестоимости его производства. Снижению себестоимости производства плющеного зерна способствует также то, что одноступенчатое плющение и двухступенчатое плющение производятся одной машиной - предложенным вальцовым станком для плющения фуражного зерна.
Следовательно, предложенный способ плющения фуражного зерна и устройство для его осуществления - вальцовый станок - решают поставленную перед изобретением задачу: обеспечивают стабильное и надежное протекание технологического процесса получения плющеного корма вне зависимости от влажности поступающего на плющение зерна, повышают качество получаемого продукта и снижают себестоимость его производства.
На фиг.1 приведена конструктивно-технологическая схема разработанного вальцового станка, предназначенного для плющения и консервирования фуражного зерна, и способа плющения фуражного зерна, при котором подлежащее плющению зерно при его влажности выше 28% подается на одноступенчатое плющение (фиг.2), а при достижении зерном влажности 28% и ниже оно подается на двухступенчатое плющение.
Способ подготовки влажного зернового материала к скармливанию включает в себя плющение первой ступени зернового материала 1 верхним основным 2 и верхним боковым 3 вальцами при влажности зерна более 28…30%, плющение второй ступени верхним основным 2 и нижним 4 вальцами при влажности зерна менее 28…30% и обработку плющеного зерна 5 раствором консерванта 6 через форсунку 7 в камере смешивания 8 вальцового станка.
Вальцовый станок состоит из рамы 9, питательного бункера 10 с регулировочной заслонкой 11, криволинейной направляющей пластины 12, питающего вальца 13 с канавками, верхнего основного 2, бокового 3, нижнего 4 вальцов. Верхний основной валец 2 установлен на неподвижных опорах, а боковой 3 и нижний 4 вальцы установлены на раме 9 с возможностью регулировки межвальцового зазора между вальцами 2 и 3, 2 и 4. Кроме того, нижний валец 4 установлен на раме 9 с возможностью смещения вдоль нее винтовым механизмом 14, обеспечивающим как регулировку межвальцового зазора, необходимого для второй ступени плющения зернового материала, так и для отвода вальца 4 от основного вальца 2 для свободного прохождения зернового материала после первой ступени плющения вальцами 2 и 3 и образования расширяющейся наружу камеры смешивания плющеного зерна и консерванта 8, образованной криволинейным очищающим ножом 17, направляющей пластиной 20, циллиндрической поверхностью нижнего вальца 4 и пластиной 21, установленной за очищающим ножом нижнего вальца. Очищающие ножи 15, 16 и криволинейный очищающий нож 17 установлены у верхнего основного 2, нижнего 4 и верхнего бокового 3 вальцов соответственно, при этом ножи 17 и 16 прижимаются к поверхности вальцов 3 и 4 пружинами 18 и 19. За очищающим ножом 15 смонтирована направляющая пластина 20, за очищающим ножом 16 - пластина 21, на которой смонтированы форсунки 7. Привод вальцов 3 и 4 осуществляется от электродвигателя 23 через клиноременные передачи 24, вальца 2 - через цепную передачу 25 от электродвигателя 26, вальца 13 - от вальца 3 через цепную передачу 27.
Способ плющения фуражного зерна и устройство для его осуществления включают в себя следующее.
Зерно 1 в фазе молочно-восковой и восковой спелости (влажностью от 38…40% до 28…30%) подают для плющения и консервирования в вальцовый станок, настроенный следующим образом: нижний валец 4 винтовым устройством смещают на максимально допустимое конструкцией станка расстояние от основного вальца, при этом криволинейный 17 и нижний 16 ножи пружинами 18 и 19 смещаются вместе с вышеуказанным вальцом 4. Криволинейный нож 17 с направляющей пластиной 20, циллиндрической поверхностью нижнего вальца 4, пластиной 21, установленной за очищающим ножом 16 нижнего вальца 4, образуют расширяющуюся наружу камеру смешивания плющеного зерна и консерванта 8. Высоковлажное зерно 1 из питательного бункера 10 подается на одноступенчатое плющение основным 2 и боковым 3 вальцами, затем попадает в камеру смешивания 8, где смешивается с консервантом 6 и выводится наружу для закладки на хранение. По мере созревания зерно теряет влажность, и при влажности зерна 1 не более 28…30% его из питательного бункера 10 вальцового станка направляют на двухступенчатое плющение вальцами 2 и 3, 2 и 4, при этом вальцовый станок настраивают следующим образом: нижний валец 4 винтовым устройством 14 смещают на технологически необходимое для второй ступени плющения расстояние от основного вальца 2, при этом криволинейный 17 и нижний 16 очищающие ножи перемещаются вместе с вальцом 4. Направляющая пластина 20 и пластина 21, установленная за очищающим ножом 16 нижнего вальца 4, образуют камеру смешивания 8 плющеного зерна 5 и консерванта 6. Влажное зерно 1 из питательного бункера 10 подается на плющение основным 2 и боковым 3 вальцами и основным 2 и нижним 4 вальцами (двухступенчатое плющение), затем попадает в камеру смешивания 8, где смешивается с консервантом 6 и выводится наружу для закладки на хранение.
Сущность изобретения заключается в следующем - новый полезный технический результат получен за счет применения нового способа, полученного новым техническим исполнением вальцового станка: техническое исполнение вальцового станка приводит к возможности выполнения как одноступенчатого, так и двухступенчатого плющения зерна в одном устройстве, что дает возможность проведения вальцовым станком способа плющения фуражного зерна - подлежащее плющению зерно при его влажности выше 28…30% подается на одноступенчатое плющение, а при достижении зерном влажности 28…30% и ниже оно подается на двухступенчатое плющение, что приводит к новому техническому результату: в одном вальцовом станке одноступенчатым плющением обеспечивается стабильное протекание технологического процесса при качестве получаемого корма, соответствующего зоотехническим требованиям, двухступенчатое плющение приводит к получению более качественного конечного продукта - плющеного консервированного зерна - при снижении энергозатрат на единицу степени плющения и повышении производительности плющения, что приводит к снижению себестоимости производства плющеного корма.
Таким образом, использование предлагаемого способа плющения фуражного зерна и устройства для его осуществления - вальцового станка - решает поставленные перед изобретением задачи: обеспечивает стабильное и надежное протекание технологического процесса получения плющеного корма вне зависимости от влажности поступающего на плющение зерна, повышает качество получаемого продукта и снижает себестоимость его производства.
Литература
1. Рекомендации по заготовке и использованию высоковлажного фуражного зерна: Под ред. Ю.Ф.Лачуга. - М.: Россельхозакадемия, 2006. - С.7…11, 31…35, 110…111.
2. Патент RU 2286664 С1 от 2006 г., МПК A01D 91/04.
3. Руководство по эксплуатации вальцового станка "Murska 700 S2": Aimo Kortteen Konepaya Oy. PL 161 (Pohjolantie 2). - FIN-84101 YLIVIESKA, 2003. - 25 с.
4. Патент RU №2399420 С1, МПК В02С 4/02. Вальцовый станок / Сысуев В.А., Савиных П.А., Казаков В.А. и др. Бюл. №26, 2010 г.