Стационарные средства для уборки и удаления навоза,

Их устройство и расчет

Цепочно-скребковые транспортеры. К стационарным навозоуборочным средствам относятся скребковые транспортеры кругового движения ТСН-3.0Б, ТСН-160 и скреперные установки возвратно-поступательного движения УС-15 и УС-10 (рис. 3.2). Кроме названных средств, существует модификация навозоуборочного транспортера ТСН-160 для уборки навоза из поперечных каналов – конвейер навозоуборочный поперечный КНП-10 и модификация скреперной установки УС-250 с длиной контура до 250 м. Предусмотрены также модификации скреперной установки для уборки навоза из-под щелевых полов и комплект оборудования каналов гидравлических систем.

Рис. 3.2. Конструктивно-технологические схемы навозоуборочных

скребковых транспортеров: а – ТСН-160 (кругового движения); б – УН-3

(возвратно-поступательного движения); в – установка УСН-8 поперечная

с ковшовым скрепером (возвратно-поступательного движения); 1 – продольный транспортер; 2 – наклонный транспортер;

3 – натяжное устройство; 4 – скрепер поперечного транспортера

Транспортёр ТСН-3.0Б. Предназначен для уборки навоза из животноводческих помещений и погрузки его в транспортные средства. Состоит из горизонтального и наклонного транспортера, каждый из которых имеет свою приводную станцию, и шкаф управления. Горизонтальный транспортер, состоящий из кованой цепи со скребками, поворотных устройств и приводной станции, размещается в открытом бетонированном лотке, внутренняя стенка и дно которого облицованы досками. Натяжение цепи горизонтального транспортера осуществляется путем перемещения подвижной рамы приводной станции. Поворотные устройства устанавливаются за пределами стойл для животных на расстоянии не менее 500 мм. В случае размещения поворотных устройств в пределах крайних стойл устройства закрывают съемными щитами. Наклонный транспортер имеет такую же, как у горизонтального, кованую цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное устройство и привод. Натяжение цепи регулируется перемещением привода. Транспортер устанавливается под углом к горизонту не более 30 ° и обеспечивает подачу навоза на высоту 2680 мм от нулевой отметки пола коровника. Скорость движения цепи наклонного транспортера значительно выше, чем горизонтального, что обеспечивает выгрузку жидкого навоза. Высота помещения, в котором устанавливается наклонный транспортер, должна быть не менее 3350 мм. При температуре воздуха ниже –10 °С это помещение должно отапливаться.

основные технические данные:

производительность, т/ч 4, 0–5, 5;

кол-во голов обслуживаемого скота 100–110;

масса (теоретич.), кг 2350;

установленная мощность, кВт 5, 5–6, 2;

обслуживающий персонал, чел 1;

рабочий орган цепь со скребком.

Транспортёр ТСН-160. Предназначен для уборки навоза из животноводческих помещений с одновременной погрузкой его в транспортные средства на фермах крупного рогатого скота во всех климатических зонах страны. Состоит из самостоятельных горизонтального и наклонного транспортеров и шкафа управления. Горизонтальный транспортер состоит из круглозвенной термически обработанной цепи с укрепленными на ней металлическими скребками, автоматического натяжного и поворотных устройств и привода, включающего электродвигатель, двухступенчатый редуктор с передаточным числом 38, 86 и ременную передачу. Горизонтальный транспортер укладывается в бетонный лоток, внутренняя часть дна которого армируется стальной полосой 4х20 мм. Наклонный транспортер включает такую же, как у горизонтального, круглозвенную цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное и натяжное устройства и привод, состоящий из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического редуктора с передаточным числом 27, 85. При температуре воздуха ниже –10 °С помещение, в котором размещается наклонный транспортер, должно отапливаться. Наклонный транспортер устанавливается под углом не более 30° к горизонту и обеспечивает подачу навоза на высоту 2650 мм от нулевой отметки пола коровника. Высота помещения, в котором устанавливается транспортер, должна быть не менее 3350 мм.

Расчет цепочно-скребковых транспортеров сводится к определению подачи, тягового сопротивления и обоснованию выбора мощности электродвигателя.

Подачу Q (кг/с) транспортера определяют по формуле

(3.6)

где h – высота перемещаемой призмы, или тела, волочения, м;

b – ширина навозной канавки, равная 0, 32 м при глубине 0, 12 м;

ρ – плотность для навоза подстилочного ρ = 600–900 кг/м³, для жидкого – 1000–1070 кг/м³;

v – скорость цепи транспортера, м/с;

k – коэффициент подачи.

При этом k = k₁, k₂, k₃, k₄, k₅, где k₁ = 0, 5 – коэффициент заполнения канавки; k₂ = 1, 13 – коэффициент, учитывающий уплотнение навоза при его перемещении скребком; k₃ = 0, 9–0, 95 – скоростной коэффициент; k_t = 0, 97 – коэффициент, учитывающий объем канавки, занятый цепью со скребками; k₅= 0, 8–1 – коэффициент, учитывающий угол подъема наклонного транспортера.

Тяговое сопротивление Р (Н) движению транспортера находят по формуле

(3.7)

где Р₁ – сопротивление от трения навоза о канавку, Н;

где L – длина пути перемещения навоза, м; g = 9, 81 м/с²; f – коэффициент трения навоза о желоб; в зависимости от влажности f = 0, 71–1, 3 (по дереву); β – угол подъема навоза, т. е. угол установки наклонного транспортера);

Р₂ – сопротивление от трения навоза о боковые стенки канавки

где ζ – коэффициент бокового давления, равный

(3.8)

ψ – динамический коэффициент, равный 1, 5–1, 8;

f_вн – коэффициент внутреннего трения навоза;

Р₃– сопротивление от подъема навоза наклонным транспортером

Р₄ – сопротивление от перемещения цепи транспортера

где g_ц – удельная сила тяжести 1 м цепи со скребками, Н/м;

L₁ – расстояние между осями звездочек, м);

Р₅ – сопротивление от перемещения навоза в направлении натяжной звездочки.

Мощность двигателя N_дв(кВт)

(3.9)

где k – коэффициент, учитывающий сопротивление от натяжения на приводной звездочке (k = 1, 1);

η _т – КПД передачи.

При этом скорость цепи v = 0, 15–0, 2 м/с, а КПД передачи η _т = 0, 75–0, 85.

Высота скребка транспортера должна быть в пределах от ¹/₂ до ²/₃глубины навозной канавы, а длина скребка должна обеспечивать зазор между его концом и стенкой канавы в 0, 015–0, 025 м при уборке соломистого навоза и 0, 005–0, 01 м при уборке экскрементов и торфяного навоза.

Рис. 3.3. Схема действия сил на скребок транспортёра

При работе горизонтального цепочно-скребкового транспортера консольный скребок отклоняется от нормали к стенке навозной канавы.

Для обеспечения нормальных условий работы скребка необходимо, чтобы tg α < tg φ ₂ (рис. 3.3), т. е. скольжение навоза вдоль скребка должно отсутствовать (φ ₂ – угол трения навоза о скребок).

Необходимое минимальное предварительное натяжение Р_min цепи определяют по формуле

(3.10)

где P₀ – сопротивление движению скребка при расположении его по нормали к стенке канавы, определяемое из уравнения

(3.11)

b_c– расстояние точки приложения силы Р от цепи (b_c = 0, 5 b + с, при α = 0 с = 0, 01–0, 02 м, при α = 15° с = 0, 03–0, 04 м);

t_ц – шаг цепи, м; α _max – максимально допустимый угол наклона (для экскрементов α _max = 15°);

f₁ – коэффициент трения навоза о боковую стенку канавы;

Р –сопротивление движению навоза, Н.

Скребковые транспортеры с возвратно-поступательным движением используются на фермах крупного рогатого скота при стойловом содержании животных, а также на свинофермах. В зависимости от вида тягового органа транспортеры с возвратно-поступательным движением можно разделить на два типа: штанговые и тросовые.

По расположению оси подвески скребков эти транспортеры делятся на две группы: с вертикально расположенной осью, когда скребки разворачиваются в горизонтальной плоскости параллельно дну желоба, и с горизонтально расположенной осью, когда скребки разворачиваются в продольно-вертикальной плоскости. Наибольшего внимания заслуживают транспортеры первой группы.

На рис. 3.4. под буквой а показан общий вид гидрофицированной штангово-скребковой навозоуборочной установки УН-3 со скребками, аналогичными транспортеру ТСН-ЗБ.

Расчет штанговых скребковых транспортеров сводится к определению величины хода штанги, шага скребков и их размеров, значения подачи и потребной мощности рассчитываются аналогично цепочно-скребковым транспортерам.

Ход s штанги должен обеспечить возможность свободного разворота скребка в рабочее положение после того, как он пройдет мимо порции навоза, оставленной предыдущим скребком.

Необходимо выполнить условие

где Δ l – длина пути штанги, на котором скребок переходит из холостого положения в рабочее, м.

Рис. 3.4. а – штангово-скребковый УН-3; б – дельта-скрепер установки

УС-15: 1 – ползун; 2 – натяжной винт; 3 и 5 – скребки; 4 – шарнирное устройство;

в – скрепер-ковш установки УСН-8.

Характер зависимости на рис. 3.4 под буквой а указывает, что фактором, определяющим величину Δ l, является угол α наклона скребка к штанге при холостом положении. Для выбора оптимального значения угла наклона скребка к штанге необходимо выяснить его влияние на подачу транспортера.

Площадь поперечного сечения тела (рис. 3.4, б), сформированного скребком при холостом ходе, зависит в основном от средней величины основания тела волочения [m_ср = (т + п)/2).

Рабочая ширина желоба транспортера Е = В sin α + т_ср, тогда

(3.12)

Отсюда следует, что увеличить т_ср, а в конечном итоге – несущую способность скребка можно за счет уменьшения угла α. Оптимальное значение α = 17–20°.

Шаг t_cскребков целесообразно выбирать в зависимости от длины l₂(рис. 3.4, в)нижнего основания тела волочения перед скребком

(3.13)

где φ ₀ – угол естественного откоса груза в движении.

Шаг скребков должен быть больше длины нижнего основания тела волочения, т. е. t_c≥ l₂

Помимо угла α прилегания скребка к штанге и шага t_cна транспортирующую способность q_нскребка большое влияние оказывают также его форма и зазор между скребком и боковыми стенками.

Наибольшей транспортирующей способностью обладают скребки с отношением высоты к его длине Н/В = 0, 2–0, 25. Широкая, но мелкая навозная канава предпочтительнее, так как в этом случае сопротивление движению навоза меньше. При увеличении отношения Н/В возрастает сила трения навоза о боковую стенку канавы.

Для устранения защемления связных грузов между скребком и стенкой в момент разворота скребка необходимо конец скребка срезать под некоторым углом к его основанию. Величина угла защемления между боковой стенкой канавы и обрезом скребка должна быть больше суммы углов трения навоза о стенку канавы и о скребок.

Скорость движения скребков транспортера изменяется в пределах 0, 2–0, 4 м/с.

Привод транспортеров может быть цепочно-кулисный, цепочно-кривошипно-шатунный, гидравлический, с реверсированием электродвигателя.

По результатам исследований М.Ф. Козликова и И.П. Арбузова наиболее работоспособным является цепной привод.

Для работы цепного привода необходимо выполнить следующее условие:

(3.14)

где С – расстояние между центрами ведущей и направляющей звездочек, м;

r_н – радиус начальной окружности звездочек, м;

t_c – расстояние между скребками (шаг), м;

В – длина скребка, м.

Для кривошипно-шатунного привода это условие запишется s = 2r_к,

где r_к – радиус кривошипа, м.

Недостатком транспортеров с непосредственным приводом на одну штангу является то, что при рабочем ходе штанги работают на растяжение, при холостом – на сжатие. Более надежная работа обеспечивается, когда штанга работает только на растяжение. Это возможно при тросовом приводе от барабана, цепи или плунжера гидроцилиндра.

Для скребковых транспортеров принимают s/B = 3, 5–4, 5.

Скреперные навозоуборочные установки. Установки скреперные УСГ-3 и УСГ-4. Предназначены для уборки навоза из открытых навозных проходов животноводческих помещений при боксовом и комбибоксовом способах содержания животных и подачи его в поперечный канал. Установка убирает навоз одновременно из двух навозных проходов шириной 1800-3000 мм. Состоит из привода с механизмом реверсирования, цепного контура, двух скреперов и щита управления. Привод состоит из редуктора, механизма реверсирования и рамы. Механизм реверсирования приводится в движение приваренным к одному из звеньев цепи упором. Скрепер состоит из ползуна, шарнирно закрепленных на нем скребков и смонтированного внутри ползуна натяжного устройства. Внутри скребков имеется выдвижной резиновый чистик. В цепном контуре может быть использована круглозвенная цепь 16 х 80, унифицированная с цепью транспортера ТСН-160, и кованая цепь, унифицированная с цепью транспортера ТСН-3Б.

Уборка навоза скреперной установкой производится несколько раз в сутки. Установка работает нормально при использовании подстилки до 1 кг на голову в сутки. Чистота уборки зависит от качества бетонирования канала. Отклонения стенок канала от вертикальной плоскости допускаются не более 10 мм, а дна от горизонтальной плоскости – не более 1, 5 мм на 1 м длины канала.

Каналы изготавливают из бетона марки не ниже 200, а дно ожелезняют. Толщина слоя бетона должна быть не менее 120 мм, а если по каналу предусматривается проезд тракторов, например для внесения подстилки, то не менее 180 мм. Поперечный уклон дна канала в сторону желоба для цепи должен быть 2–3 %, а продольный уклон в сторону перемещения навоза – не менее 0, 25 %. Бетонирование стенок и дна каналов выполняют после установки и выверки металлического желоба для цепи и привязки к нему разборной металлической опалубки. Дно канала формируется гладилками, один конец которых скользит по нижней полке продольного швеллера опалубки, а второй – по верхней кромке направляющего желоба.

Поперечный канал может размещаться в середине или в торце помещения, в последнем случае приводная станция установки должна размещаться в том же торце за поперечным каналом. Расстояние от поворотных устройств до крайних стойл должно быть не менее 2500 мм, с тем чтобы при рабочем ходе скребки полностью раскрылись при подходе к стойлам. Для обеспечения полного сброса навоза скреперы должны доходить до края сбросного люка, при этом надо следить, чтобы они не наползали на поворотные устройства, для чего запас цепи от ползуна до поворотного устройства в крайнем положении должен быть не менее 300 мм.

Рис. 3.5. Скреперная установка типа УСН-8: 1 – привод; 2 – устройство

поворотное; 3 – ползун; 4 - скребок левый; 5 – скребок правый; 6 – цепь;

7 – щит управления; 8 – кнопка «Аварийный стоп».

Расчет скреперной установки типа УСН-8 сводится к определению подачи, тягового сопротивления и потребной мощности. Подача Q скрепера может быть определена по формуле

(3.15)

где V_с – расчетная вместимость скрепера, м³;

φ – коэффициент заполнения (φ = 0, 9–1, 2);

t_ц – время одного цикла, с.

Время цикла равно

(3.16)

где l – длина навозной канавки, м;

v_cp – средняя скорость движения скрепера (0, 3–0, 4 м/с);

t_y – время на управление установкой, с.

Мощность двигателя скреперной установки определяют по формуле

(3.17)

где Р_с – полное тяговое сопротивление скрепера, Н.

Сопротивление Р_с движению скрепера зависит от массы М_сскрепера, коэффициентов трения между навозом и стенками канавки, между скрепером и навозом, от сопротивления передвижению тяговых канатов и трения в блоках.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒