Розробка блочно-порційного відокремлювача консервованих кормів до фронтального навантажувача

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розробка блочно-порційного відокремлювача консервованих кормів до фронтального навантажувача

Анотація

фронтальний навантажувач корм відокремлювач

В дипломному проекті розроблена гідравлічна система фронтального навантажувача. Виконані розрахунки параметрів гідравлічної системи, розраховані гідравлічні елементи навантажувача, а також механізм відрізання консервованого корму. Проведено аналіз технологічних процесів і робочих органів для вивантаження консервованого корму.

Диплом включає в себе такі основні розділи:

- аналіз роботи фронтального вивантажувача;

- конструкторська частина;

Проект містить необхідні розрахунки.

Креслення додаються.

Вступ

Основним завданням інтенсифікації тваринництва є корінне поліпшення кормовиробництва. В умовах переходу до ринкової економіки, а також в роки економічної кризи, зростання продуктивності праці, поліпшення якості продукції, загальне підвищення ефективності виробництва. Ці завдання можуть бути успішно вирішені лише за умови постійного вдосконалення засобів виробництва, впровадження прогресивних технологій та результатів наукових досліджень.

Стеблові корми складають основу зимових раціонів великої рогатої худоби, виїмка зі сховищ і навантаження яких є найбільш трудомісткою операцією.

Силосування і сінажування - це найбільш поширенні способи консервування зеленої маси. На сучасних фермах України 85-90% консервованих кормів зберігається в наземних облицьованих траншеях, які до нинішнього часу є найпоширенішим видом сховищ. Вони більш зручні в експлуатації і дають змогу при дотриманні технологій збирання, транспортування, завантаження, зберігання та вивантаження одержати корм високої якості. Найбільш слабкою ланкою в технологічні лінії з годування корму тваринам є процес вивантаження корму із сховищ.

Для виїмки стеблових кормів з сховищ і навантаження в транспортні засоби застосовуються машини періодичної й безперервної дії.

Застосування машин періодичної дії із грейферними й фронтальними захватами приводить до втрат поживних речовин, викликаних розпушенням значних об'ємів кормового моноліту, не забезпечує додаткове подрібнення корму [1].

Проблема постає у порушенні технології вивантаження консервованих кормів, оскільки в Україні для цього використовують загально фермерські грейферні і фронтальні навантажувачі періодичної дії ПГ-0.2А, ПЕ-0.8Б, ПЭА-Ф-1.0А, ПЕ-1 «Карпатець», ПФ-0.5, ПКУ-0.8. Дані машини, мають досить високу продуктивність, універсальність, надійність, маневреність, але не відповідають зоотехнічним вимогам до вивантажувачів силосованих кормів, де зазначено, що «робочий орган після дії на кормовий моноліт повинен забезпечувати рівну і не розрихлену поверхню». В результаті розпушення поверхневого шару в корм проникає повітря і починається інтенсивне окислення силосу, сінажу, що призводить до зниження поживності корму на 8...13%, сухої речовини - до 30%, каротину - 40...60%, перетравного протеїну - 6...8%, вміст аміаку підвищується в 2,5...3 рази. Тому універсальні фронтальні і грейферні навантажувачі із серійними робочими органами не можна вважати ефективними на вийманні консервованих кормів і необхідно розглядати їх застосування на цій операції як вимушений захід.

Найбільш повно зоотехнічним вимогам відповідають способи фрезерування та згрібання. Відділення маси корму фрезеруванням здійснюється за обертально-поступальний рух фрезбарабана, а згортанням - ланцюговий-планчатим віддільником.

У сільськогосподарській практиці більшості закордонних країн широке поширення одержав спосіб блочно-порційного вивантаження. При ньому виключаються втрати корму через вторинну ферментацію, тому, що не порушується цілісність залишеного в сховищі кормового масиву, як по вертикальній, та і по горизонтальній поверхні і забезпечуючи при цьому найбільшу збереженність поживних речовин. Все це робить останній спосіб найбільш перспективним, але брак досліджень по даному питанню, особливо в українській науці, а в наслідок цього відсутність вивантажувальних засобів вирізаючого типу вітчизняного виробництва, вимагає розробки і обгрунтування нових конструктивно-технологічних схем.

Саме це є актуальною науковою проблемою для агропромислового комплексу країни, рішення якої забезпечить підвищення рівня механізації навантажувально-розвантажувальних робіт, та в результаті зростання рівня економіки.

Розділ 1. Постановка проблеми. мета й задачі механізації вивантаження консервованих кормів

1.1 Роль та місце консервованих кормів у годівлі тварин

Реалізація генетичного потенціалу молочної продуктивності і відтворювальної можливості тварин досягається тільки при умові повноцінної і стабільної кормової бази, особливо у стійловий період, коли відчувається брак кормів.

Головним показником якості консервованих кормів для тваринництва є максимальний вміст у них поживних речовин і вітамінів. Найбільш розповсюдженими способами тривалого зберігання поживних речових зелених кормів є силосування, та сінажування. Силосування - один з давно відомих способів консервування рослинної сировини. Теоретична концепція процесу силосування належить Зубригіну А.А. [2], відповідно до якої силосування проходить за рахунок створення сприятливих умов для життєдіяльності бактерій в процесі зброджування цукрів рослин. Процес силосування пров'ялених трав відомий під назвою сінажування. Теоретичні основи способу сінажування були розроблені Міхіним A.M. При досягненні певної фізіологічної сухості середовища за рахунок попереднього пров'ялювання трав водоутримуюча сисна сила в клітинах досягає 5,5 ... 6,0 МПа і значно перевершує сисну силу більшості бактерій [3].

Силос - це корм, приготовлений із рослинної сировини за рахунок підкислення його молочною кислотою, що продукується молочнокислими бактеріями які знаходяться в рослині при бродінні ними вуглеводів. Для свого живлення молочнокислі бактерії використовують цукор (вуглеводи), перетворюючи його в основному в молочну кислоту з невеликим виділенням оцтової кислоти і вуглекислого газу. При підкисленні рослинної сировини в силосі хорошої якості рівень кислотності рН повинен бути в межах 3,8 ... 4,3 [4]. При рН вище 4,3 активізуються гнильний розпад білка і розвиток олійно-кислого бродіння, що призводить до погіршення органолептичних якостей корму з утворенням великої кількості шкідливих для організму тварин хімічних сполук: аміаку, масляної кислоти та інших. Тому головною умовою отримання доброго корму є швидка і надійна ізоляція консервованої маси від навколишнього середовища, тобто запобігання активного окислення силосу [4]. Також, для нормального протікання молочнокислого бродіння необхідна вологість корму в межах 65-75%, корм із вологістю більше 80% не рекомендується силосувати, оскільки втрати із витікаючим соком можуть становити 30% від маси, в результаті чого втрати сухої речовини сягають понад 6%. Доцільність силосування зеленої маси обумовлена тим, що доброякісний силос має поживність близьку до вихідної маси у ньому міститься майже стільки ж протеїну, жиру, клітковини, мінеральних речовин, та вітамінів, скільки у зелених рослинах.

Найбільш близьким по кормовій і біологічній цінності до зеленої маси є сінаж, виготовлений з пров'яленої зеленої маси, до вологості 45-55%, який зберігається в анаеробних умовах. Якщо при з годуванні зеленої маси вихід продукції прийняти за 100%, то при переробці його в сінаж він становить 78%, силос 67%, та сіно штучного сушіння 54% [5]. Консервування сінажу досягається в результаті недостатнього вмісту води в пров'ялених рослинах, коли більшість бактерій із за фізіологічної сухості середовища не можуть витягнути воду, необхідну для інтенсивного розвитку. Внаслідок цього кислото утворення в сінажі обмежене, погано розвиваються гнильні і олійно-кислі бактерії, що сприяє кращому збереженню поживних речовин і, перш за все, цукру. Тому важливо, щоб вологість корму була в межах 45 ... 55%, тоді вода є недоступною для бактерій. Водоутримуюча сила рослинних клітин складає при вологості 50 ... 55% - 52 атм., а максимальна ж сисна сила більшості бактерій становить близько 50 атм. Але якщо при такій вологості не можуть розвиватися гнильні та інші бактерії, то інтенсивно розвиваються цвілі, які володіють справжньою сиcною силою понад 200 атм. Їх розвиток можна запобігти тільки якісною ізоляцією маси від повітря. Без доступу повітря припиняється також дихання рослинних клітин і усувається можливість розвитку термофільних бактерій, що викликають сильне нагрівання маси.

Отже, якісний сінаж відрізняється від силосу: менш активними мікробними, ферментативними процесами, нижчим вмістом органічних кислот, більш високим рівнем рН, вищим рівнем цукрів і протеїну, кращим споживання тваринами.

Консервовані корми займають в раціонах великої рогатої худоби до 30-50% (по поживності) при загальній долі кормів в структурі собівартості сільськогосподарської продукції 50-70%, консервований корм дозволяє мати соковиті корма увесь стійловий період утримання скота, а також на початку весняно-літнього і осіннього періоду коли відчувається не достаток у зеленій масі. Вони, складають основу при силосному, силосно-сінному, силосно-коренеплодному, силосно-жомовому, силосно-сінажному, та ін.. типах годівлі тварин. Такий тип годування являється найбільш дешевим і разом з тим найбільш повноцінним, так як високоякісний силос сприятливо впливає на здоров'я тварин та підвищення їх продуктивності, особливо в зимовий період. Значення сінажу в годівлі молочної худоби складається, не лише в тому, що в нього в 2 рази більше кормових одиниць, ніж у силосі, але він збагачує раціони цукром. Цим вирішується в якійсь мірі проблема цукру в харчуванні тварин. Середня норма згодовування доброякісного силосу становить 5-6кг на 1 ц живої маси. В більшості господарств вона значно вища. Проте часто даванку силосу доводиться обмежувати через його високу кислотність. Використання сінажу залежить від його походження та якості. При використанні в раціоні силосу кукурудзяного залежно від надою на голову рекомендується 10-16кг, сінажу злакового або бобового, при використанні в раціоні лише сінажу з бобових трав - від 14 до 30 кг корму на голову.

1.2 Способи заготівлі й зберігання стеблових кормів

Основним джерелом задоволення потреб тваринництва є корми рослинного походження ? стеблові корми. Заготівля й зберігання їх займає важливе місце в системі заходів щодо організації кормової бази.

Основними стебловими кормами є: силос, сінаж, розсипне, подрібнене й пресоване сіно, солома й інші пожнивні відходи рослинництва.

Для зберігання силосу й сінажу застосовують башти, напівбашти, та траншеї. В останні роки найбільш широке поширення одержали траншеї, але їх потрібно використовувати в тих випадках, коли корм заготовляють у великих кількостях і в стислі строки. Траншейний спосіб зберігання забезпечує широкий фронт робіт при завантаженні силосу і його виїмці, дозволяє використовувати усі види транспорту Ї автомашини, причепи, навантажувачі; має порівняно невеликі капіталовкладення.

Якість корму значною мірою залежить від типу силососховищ і їхньої герметизації. Мінімальні втрати сухої речовини спостерігаються при силосуванні у баштах, а максимальні Ї в курганах і скиртах [6].

В облицьованих горизонтальних траншеях втрати сухої речовини в Лісостепу й Поліссі становлять 7...20 % і залежать в основному від способу накриття, у не облицьованих наземних спорудах сягають 30 % і більше. При накритті поліетиленовою плівкою вони становлять 6…7 %. Втрати сухої речовини у баштах складають 10...14 % [7].

Отже, в облицьованих горизонтальних силососховищах при ретельному ізолюванні корму від навколишнього середовища можна одержати гарний силос або сінаж з мінімальними втратами.

За типом розміщення траншеї ділять на наземні, напівзаглиблені та заглиблені. Вибір типу траншей залежить від рівня ґрунтових вод, рельєфу місцевості, наявності будівельних матеріалів. Найбільш придатні, з точки зору зручності експлуатації, наземні траншеї. Вони забезпечують високу якість корму, не вимагають спеціальної дренажної системи для відведення дощових та талих вод, легкодоступні для механізованого завантаження і для їх вивантаження. Будівництво великотонажних силосних траншей місткістю 5 тис. тонн та більше не виправдано. Якість силосу в таких траншеях низька через велику їх поверхню й довготривале заповнення.

При закладанні силосу в траншею щоденний ущільнений шар маси повинен становити 70-100 см, а строк заповнення Ї 4-5днів.

Башти Ї більш дорогі споруди, ніж траншеї, їх потрібно використовувати при менших об'ємах кормів і для закладання найбільш цінних, наприклад бобових культур. У минулі роки в Україну завозились металеві герметичні башти з нижнім розвантаженням маси виробництва американської фірми “Харвестор”. Нижнє розвантаження маси спочатку вважали як досягнення. Але такий спосіб розвантаження має суттєві недоліки. Перш за все, при нижньому розвантаженні швидко зникає вуглекислота, що накопичується на дні споруди, а звільнений нею простір займає повітря, викликаючи вторинну ферментацію і зігрівання корму. Крім того, швидкість нижнього розвантаження виявилась дуже невисокою, оскільки корм не встигає достатньо швидко опускатися.

Недостатньо ефективним є і вакуумний спосіб консервування Ї з відкачуванням із сховища повітря, яке проводиться після заповнення сховища зеленою масою. В ретельно накритому капітальному сховищі і без відкачування повітря весь кисень досить швидко витрачається на дихання клітин і створюється такий склад повітря, який обумовлює успішне зберігання кормів.

Тенденція переходу до горизонтальних бетонних траншей великої місткості спостерігається в закордонних країнах (CША, Франція, Англія, Швеція й ін.) у міру укрупнення ферм.

Буртове й курганне силосування через велике псування зовнішніх шарів силосу не може бути визнане досконалим, тому що у багатьох випадках вартість зіпсованого силосу перевищує витрати на будівлю найпростіших силосних споруд. Досліди, проведені Інститутом кормів показали, що при силосуванні кукурудзи молочно-воскової стиглості з вологістю 74…75 % у буртах-курганах, що вміщали до 1,5 тис. тонн маси, вихід силосу становив 74 %, при силосуванні в земляній траншеї досягав 84 % [8].

Аналіз способів зберігання силосу показує, що в наш час і в майбутньому основна маса силосу буде закладатися в горизонтальних наземних траншеях і частково в буртах з укриттям плівкою.

Для заготівлі сіна рекомендуються наступні технологічні способи: із природних і сіяних трав з пресуванням в тюки, із штучним сушінням, подрібненого із застосуванням активного вентилювання, розсипного й пресованого з активним вентилюванням [9].

Зберігають подрібнене сіно в сітчастих баштах і скиртах біля місць споживання.

Технологія заготівлі розсипного не подрібненого сіна із застосуванням активної вентиляції передбачає підсушування скошеної трави в полі до вологості 35…45 %, а пресованого сіна Ї до вологості 30...35 %, Досушують сіно в скиртах на сушильному пункті до вологості 18...20 % атмосферним і підігрітим повітрям установками УДС-300, УВТ-10, ВПТ і вентиляторами. Застосування цієї технології на 10..15 % підвищує збір біологічного врожаю сіна, дає можливість майже повністю зберегти вміст у ньому каротину.

Місця скиртування сіна й соломи найбільше доцільно вибирати безпосередньо на території ферми. Для цієї мети виділяється спеціальна площадка, захищається й оснащується необхідним протипожежним устаткуванням, Наземні горизонтальні облицювальні силосні траншеї також розташовуються на території ферми. Це дозволяє більш повно використовувати машини для навантаження й роздачі корму, знизити витрати праці й засобів на щоденну доставку корму, виключити нераціональне використання техніки в бездоріжжя.

1.3 Втрати поживних речовин консервованих кормів при вивантаженні траншейних сховищ

При силосуванні великої кількості свіжоскошених трав неминучі втрати. Навіть при дотриманні технології заготівлі силосу вони можуть складати до 15-20%, а при її порушеннях доходити до 50% і вище. За даними науково-дослідних установ, втрати поживних речовин у силосі при силосуванні у високих наземних спорудах становлять 25-27%, у горизонтальних наземних-27-29%, траншеях-30-32 і в буртах-50%[11].

По даним Ф. Вайсбаха існують наступні види втрат поживних речовин при силосуванні (рисунок 1.1):[12]

Рисунок 1.1 - Втрати поживних речовин при силосуванні.

Втрати від вторинного бродіння мають місце при порушенні технології вивантаження консервованих кормів. Спосіб виймання корму із траншейного сховища істотно впливає на його якість, особливо на його дальше зберігання. Дослідами наукових установ доведено, що втрати поживних речовин у процесі виймання силосу з траншеї місткістю 600-700т протягом двох-трьох місяців можуть становити 8-10%. Тому при вийманні силосу навантажувачі не повинні розпушувати корм, а забирати його по всій відкритій поверхні рівними вертикальними шарами товщиною не менше 0,3м по всій площі поперечного перерізу. Дотримання правил виймання консервованого корму дуже важливо для запобігання його самозігрівання і зниження якості. У герметичному сховищі увесь простір між частками корму заповнено вуглекислим газом, частково азотом, що залишилися від повітря. При розкриванні сховища анаеробні умови змінюються на аеробні. Якщо залишити розпушений шар силосу відкритим на кілька діб, то відбувається його аерація, що призводить до вторинної ферментації. Вона призводить до зміни оптимального співвідношення органічних кислот, активізації дріжджів, розвитку плісені, ферментації молочної кислоти, спороутворюючих бактерій. При окисленні утворюються двоокис вуглецю і вода з виділенням тепла, що призводить до підвищення кислотності, зменшення молочної кислоти, каротину, збільшенню оцтової та масляної кислоти, аміаку, тобто зниження поживності i цінності корму. Внаслідок цього силос легко загниває, набуває неприємного запаху, погано поїдається тваринами і стає шкідливим для їхнього здоров'я. Втрати поживних речовин становлять 8...13% [12], сухої речовини - до 30% [13], каротину - 40...60% [10], перетравного протеїну - на 6...8%, вміст аміаку підвищується в 2,5-3 рази [10].

В Німеччині при дослідженні процесу вторинної ферментації консервованого корму різної щільності поверхневих шарів, були визначенні втрати сухої речовини у кукурудзяному силосі (рисунок 1.2). Суть експерименту в тому, що наземну траншею із кормом залишили на ніч відкритою, і вміст енергії в кілограмі сухої речовини у верхніх шарах знизився з 6.8 до 6 МДж, або в грошовому еквіваленті втрати склали 5DM на кожну тону.

За даними Вулфорда і Кука втрата сухої речовини в кукурудзяному силосі складає 7,4 % після 7 днів і 12,7% після 13 днів дії повітря на силос, а втрати поживних речовин за 15 днів зберігання силосу на відкритому повітрі від вторинної ферментації складають 32%[10].

Втрати, %

Добу

Рисунок 1.2- Втрати сухої речовини кукурудзяного силосу при вторинній ферментації. Поверхня: -ущільнена; -нерівна; - розрихлена.

Отже, основною причиною вторинного аеробного розкладання консервованого корму є велика площа розрихленого масиву. Вона багато в чому залежить від вивантажувальних машин, які застосовувалися при вивантаженні корму в транспортні засоби.

1.4 Фізико-механічні властивості кормових монолітів

При виконанні технологічного процесу відбору кормів зі сховищ відбувається взаємодія між робочими елементами (ножами) і оброблюваним середовищем (кормовим монолітом). Фізико-механічні властивості кормових монолітів значно впливають на геометрію й кінематику робочих органів, визначають режими їхньої роботи.

Дослідженню фізико-механічних властивостей кормових монолітів присвячений ряд робіт [14, 15]. Основна увага при цьому приділялася вивченню їхньої міцності під час відбору Ї опір моноліту різанню, зсуву, жорсткості стебел, коефіцієнтів тертя, щільності. Крім того, визначались такі характеристики як опір на розрив, стиск, міцність стебел при розтягу й стиску.

В основу теоретичних і експериментальних досліджень цих питань покладена творча спадщина академіка В.П. Горячкіна [16…17], експериментальна теорія різання академіка В.А. Желіговського. Проведені роботи з теорії різання дозволяють вирішувати основні питання інженерних розрахунків по деяким вузькоспеціалізованим машинам, вказують на складність взаємодії робочих органів із сільськогосподарськими матеріалами й значні труднощі аналітичних розрахунків і необхідність експериментальних методів. Найбільш вивченим є опір сіно-соломистої маси стиску, що досліджувалася в процесі пресування [16...18, 19]. Під дією масових сил моноліт здобуває кінцеву щільність, яка є одним з основних показників його механічної міцності. Зміна щільності моноліту по висоті сховища наведена в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 Щільність кормів по висоті сховищ, кг/м3

Висота відбору проб, м	Сінаж люцерновий	Сінаж злако-бобовий	Сіно люцернове	Солома ячмінна	Силос кукурудзяний
4	-	-	122,4	53,1	620,0
3	470	570	125,8	55,0	629,8
2	496	606	128,1	57,5	640,1
1	525	640	130,0	60,0	650,0

Щільність моноліту впливає на більшість інших його властивостей: опір різанню, розриву, зсуву, тертя, деформацію, явище релаксації й ін.

З наведених даних видно, щільність кормів по висоті сховища при збільшенні глибини розташування шару на кожний (м) змінюється на 3-5 %.

Дослідженнями встановлено, що сіно-соломиста маса має високий опір різанню, що й наведено в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 Опір різанню грубих кормів

Види грубих кормів	Вологість, %	Питомий опір різанню, Н/м при щільності маси
		с=70кг/м3	с=50кг/м3	с=30кг/м3
солома пшениці	10,3	1400	900	500
солома горохова	10,9	1100	700	350
сіно з люцерни	11,8	1600	1150	600

Дослідженнями [14, 20] доведено, що стебла соломи й сіна в скиртах розташовуються в основному горизонтально й відхилення площини їхнього залягання від горизонталі не перевищує 20°. Тому опір зсуву в горизонтальній площині незначний.

Важливим фактором, що впливає як на опір різанню, так і транспортування матеріалу є коефіцієнт тертя. Існують два основних види коефіцієнта тертя: об поверхню робочих органів (зовнішнє тертя) стебел об стебла (внутрішнє тертя).

Коефіцієнт тертя руху в 1,2...2,0 рази менший коефіцієнта тертя спокою.

2. Аналіз конструкції машин для виїмки кормів зі сховищ

Одними із найбільш трудомістких і відповідальних операцій у тваринництві є роботи, пов'язанні з вивантаженням, транспортуванням і роздачею кормів тваринам. На ці операції припадає від 25 до 35% від усіх трудовитрат при виробництві молока та м'яса [21].

Вивантаження консервованих кормів із сховищ є досить трудомісткою і специфічною операцією, яку необхідно проводити щодня на протязі не менше 6 місяців на рік, тому спостерігається тенденція до створення спеціалізованих засобів вивантаження. Вивантажувачі повинні забезпечувати після вивантаження консервованих кормів рівну і щільну поверхню залишеного кормового масиву, щоб уникнути доступу повітря до відкритих шарів корму і його псування, легкість обслуговування, надійність роботи та економічність технологічного процесу.

Аналіз конструкційно-технологічного виконання вивантажувачів консервованих кормів показує, що відділення кормової маси від моноліту здійснюється різноманітними способами (відрив, фрезерування, згрібання).

При механізованому вийманні силосу і сінажу на сучасних фермах України використовують переважно загально фермерські грейферні і фронтальні навантажувачі, які практично є основними засобами механізації вивантаження консервованих кормів. З цією метою найчастіше використовуються грейферні навантажувачі ПГ-0.2А, ПГ-0.5Д, навантажувачі екскаватори ПЭ-0.8, ПЭ-08Б, ПЭА-1,0, та фронтальні навантажувачі ПФ-05 і ПКУ - 0.8, який обладнано спеціальним пристроєм ВВТ-Ф-0.8. Робота цих машин основана на відокремлені порції корму способом відриву (Додаток А-Б) [22].

Навантажувачі періодичної дії мають достатню продуктивність, невисоку металоємність, енергоємність, але не відповідають зоотехнічним вимогам до вивантажувачів консервованих кормів, де зазначено, що «робочий орган після дії на кормовий моноліт повинен забезпечувати рівну і не розрихлену поверхню» [23]. При використанні даних навантажувачів порушується щільність корму в сховищі на глибину до 2…2.5м (рисунок 2.1-2.3), що призводить до вторинної ферментації корму, тому використання таких вивантажувальних засобів не можна вважати ефективним, а скоріше всього як вимушений захід.

Рисунок 2.1. - Вивантаження траншейного сховища навантажувачем ПКУ-0.8

Рисунок 2.2- Вивантаження силосу грейферним вивантажувачем ПЭ- 0.8Б

Рисунок 2.3 - Грейферний навантажувач-екскаватор силосу ПЭА-1.0 на вивантаженні кукурудзяного силосу

Для вивантаження консервованих кормів із горизонтальних сховищ все частіше використовуються навантажувачі безперервної дії які працюють за принципом поступового відокремлення корму робочими органами, які можуть бути фрезбарабанні, скребкові, ланцюгово-пластинчасті. Вони можуть бути начіпні, напівначіпні та причіпні. До переваг таких навантажувачів можна віднести: високу продуктивність, гладку поверхню після зрізу, додаткове подрібнення, можливість вивантаження корму із сховищ висотою п'ять і більше метрів, що робить їх незамінними на великих фермах, автоматизацію процесу вивантаження, а також можливість використання базового трактора на інших сільськогосподарських роботах.

Додаткове подрібнення силосу з кукурудзи молочної й молочно-воскової стиглості зерна перед з годуванням коровам до довжини часток 10-18мм із розщепленням уздовж волокон сприяє підвищенню молочної продуктивності на 10-17%, зниженню собівартості молока на 12.2%, підвищенню ефективності використання кормів [23].

Принцип роботи мобільних вивантажувачів майже однаковий. Подрібнювальний пристрій, переміщуючись зверху вниз, відокремлює від моноліту кормову масу і подрібнює її, або без подрібнення. Подрібнений матеріал засмоктується вентилятором, який подає його напірним кормопроводом у транспортний засіб.

В Україні найбільш вживаними є навантажувачі ПСК-5А та ПСС-5.5, використання таких машин відповідає зоотехнічним вимогам до консервованих кормів.

Спеціальний навантажувач ПСК-5А призначений для вивантаження силосу і сінажу з відкритих сховищ з одночасним додатковим подрібненням і вантаженням кормів в кормороздавачі і інші транспортні засоби. Тип машини - начіпний. Навантажувач агрегатується з тракторами МТЗ-80/82 з уніфікованою кабіною та трактором МТЗ-82В з поворотним сидінням і реверсивним керуванням. Привод робочих органів здійснюється від ВВП трактора.

Технологічна схема роботи навантажувача ПСК-5А наступна (рисунок 2.4). Трактор з навантажувачем під'їжджає заднім ходом до торця кормового масиву, після чого опускає стрілу 6 з фрез барабаном 7 на висоту фрезерування. Відрізана ножами маса спрямовується по кожуху в приймальний ківш 2, в якому встановленні шнеки 1 з правою і лівою навивками та лопатками. Останніми маса подається в приймальне вікно вентилятора кидали 3. Звідки корм по вивантажувальній трубі 8 спрямовується в транспортний засіб.

Рисунок 2.4 - Технологічна схема роботи навантажувача ПСК-5А: 1-шнек, 2- приймальний ківш, 3 - вентилятор - кидалка, 4-ланцюгова передача, 5-поворотний пристрій, 6-стріла, 7-фрез барабан, 8-вивантажувальна труба, 9-10- вал відбору потужності (ВВП), 11- бульдозер.

Спеціальний навантажувач силосу і сінажу ПСС-5.5 на відміну від ПСК-5А замість фрезбарабана оснащений згрібачем-віддільником. Технологічна схема роботи навантажувача ПСС-5.5 наступна (рисунок 2.5), а технічна характеристика (додаток А). Трактор з навантажувачем під'їжджає переднім ходом до торця кормового масиву, стріла 2 з відокремлювачем 1 встановлюється на поверхні кормового масиву. Відокремлювач 1 згрібає шар маси і подає її в бункер 5, звідки подрібнена маса подається конвеєр 3, а потім - транспортний засіб.

До суттєвих недоліків навантажувачів безперервної дії можна віднести необхідність частої зміни позицій (практично після кожного проходу робочого органу), необхідності холостого ходу при його підніманні, що призводить до зменшення продуктивності, значній енергоємності процесу, а також те, що дані навантажувачі не випускаються в даний час.

Рис 2.5 - Схема роботи навантажувача ПСС-5.5. 1- відокремлювач, 2 - стріла, 3- конвеєр, 4 - рама, 5- бункер.

За дослідженням А.М. Семенихіна [24] виконуючи аналіз для способів відриву, фрезерування і згрібання кормової маси в сховищі, отриманні наступні дані таблиці 1.2.

Таблиця 2.1 Залежність енергоємності процесу відокремлення корму в залежності від методу

Корм	Вологість,%	Щільність,кг/м3	Відрив, Дж/кгПЭ-0.8	Фрезерування, Дж/кгПСК-5.0	Згрібання,Дж/кгПСЭ-20
Силос з кукурудзи Сінаж із люцерни	78,6 61,4	760 580	84 93	3400 3710	260 290

Як видно із таблиці найбільш енергоємним методом є фрезерування (ПСК-5.0), що пояснюється додатковим подрібненням консервованої маси, метод згрібання має меншу енергоємність, але продуктивність різко знижується на кормах крупної фракції, але найменшу енергоємність має метод відриву, тому саме цим шляхом необхідно іти у розвитку нових вивантажувачів консервованих кормів. Лише необхідно забезпечити зоотехнічні вимоги до консервованих кормів.

У країнах Західної Європи використовується широкий спектр машин для вивантаження консервованих кормів із траншейних сховищ. Дані навантажувачі консервованих кормів можна розділити на такі 5 груп: 1) навантажувачі з грейферним робочим органом; 2) стаціонарні засоби для вивантаження консервованих кормів; 3) навантажувачі з бункером для заповнення консервованими кормами; 4)мобільні самохідні навантажувачі; 5) засоби для відокремлення блоків консервованих кормів від моноліту.

Навантажувачі з грейферним робочим органом і вилочним захватом широко використовується в Англії, Голландії, Німеччині та країнах Західної Європи [22, 25]. Грейферний навантажувач є класичним знаряддям для завантаження кормозмішувачів. Грейферний робочий орган (рисунок 2.6) являє собою ківш 1 у верхні частині якого знаходиться несуча балка 2, на якій закріплено криволінійні зуби 3. З метою забезпечення міцності механізму зуби з'єднані між собою круглим або прямолінійним брусом 4. Крайні зуби 3 шарнірно встановленні з можливістю повороту навколо осі 5, яка жорстко посаджена в проушинах 6. Для кріплення гідроциліндрів 7 ківш має проушини 8, а крайні зуби виконані у формі ричага з проушинами.

Рисунок 2.6 - Грейферний робочий орган. 1-ківш, 2-несуча балка, 3-криволінійні зуби, 4-брус, 5-ось, 6-проушина, 7-гідроциліндр, 8- проушини ковша.

Навантажувач працює наступним чином: ківш 1 підводиться до вертикальної поверхні консервованого корму і впирається в нього, при цьому зуби 3 знаходяться у крайньому верхньому положенні. Після чого включають гідроциліндри 7, які приводять в дію зуби 3, в результаті чого зуби проникають у кормовий масив, та захоплюють порцію корму. Відривання порції корму здійснюється за рахунок підняття стріли. Такі навантажувачі випускають фірми Stoll, BvL, Kock, Holaras, Baas-Trima та ін.

За допомогою грейферного навантажувача можна за короткий час відібрати великий об'єм корму із сховища. Після відбору силосу поверхня виглядає негомогенною (рисунок 2.7). Він практично не змінює структуру корму. Використання його доцільне тоді, коли силосне сховище знаходиться не далеко від тваринного двору. Крім того з його допомогою транспортуються лише окремі види корму які необхідно потім роздати.

Рисунок 2.7- Грейферний навантажувач «Кокк» і технологічна поверхня.

Для автоматизації процесу вивантаження консервованих кормів із сховищ і створення цим самим поточної автоматизованої лінії в деяких закордонних країнах роблять спроби використовувати стаціонарні електрифіковані вивантажувачі. Але вони не набули великої популярності, через складні умови експлуатації. Такі навантажувачі виготовляють такі фірми NIAE (Англія), Sosiete Stephfanoise(Франція) та ін.

В останні роки у закордонній практиці спостерігається тенденція до універсалізації навантажувачів, які забезпечують само завантаження консервованого корму, змішування компонентів раціону і роздавання кормо сумішей тваринам. Такі навантажувачі випускають як причіпними, так і навісними. Найбільш поширенні машини фірм Strautmann, Van Lengerich (Голандія), Vikon, Welker, V.d.H. Himmer (Німеччина), Lukas, Cacguvel (Франція) та ін. [23].

Навантажувачі працюють таким чином: трактор подає візок заднім бортом до силосної масиву, від якого при малій подачі фрезбарабана або черенковим ножем зрізається шар корму та подається в бункер із шнеком. Для змішування компонентів кормосуміші використовуються горизонтально встановлені шнекові змішувачі, вертикальні конічні шнеки або лопатеві робочі органи. В залежності від марки і моделі ці агрегати виготовляються в різному виконанні і оснащені подрібнюючими ножами. Після завантаження кормо змішувач транспортує корм в тваринницьке приміщення. При цьому перемішування компонентів починається ще в процесі навантаження і триває аж до роздачі корму.

На рисунку 2.8 показаний гребінчастий відокремлювач силосу моделі 2300 DA фірми «Майер Силокінг» та технологічна поверхня відбору.

Рисунок 2.8-Гребінчастий відокремлював «Майер Силокінг» та технологічна поверхня відбору кормового моноліту.

Даний навантажувач дозволяє здійснити забір консервованого корму без його змішування. Гідравлічно керованим гребенем корм вирізається маленькими порціями із моноліту і подається в бункер. Навішується 2300DA на трактор по трьох точкові системі. Поверхня після робочого органу на поминає «хату покриту соломою», під цим мається на увазі, що під час дощу вода не проникає в силос, а стікає з нього.

Досить велику групу створюють самохідні кормозмішувачі-роздавачі з навантажувачами безперервно-циклічної дії та бункером-накопичувачем або без нього. Вони мають робочі органи у вигляді фрезбарабанів з різними ножами чи ріжучими шнеками. Поверхня зрізу після використання даних машин з фрезерним робочим органом досить шорстка, але рівномірна рисунку 2.9

Рисунок 2.9 - Самохідний кормозмішувач-роздавач «Sgariboldi» і технологічна поверхня.

Мобільні кормозмішувачі використовуються, перш за все, на великими аграрних фірмах, що обслуговують велику кількість далеко розкиданих тваринницьких приміщень. Дані машини відрізняються високою вартістю і виправдовують себе лише на фермах з великим поголів'ям. Такі навантажувачі виробляють фірми Kuhn, Seko, Sgariboldi, Marmix, Strautmann.

В сільськогосподарській практиці закордонних країн широкої популярності набули пристрої для вирізання блоків із кормового моноліту і вивантаження їх в кормозмішувачі, або безпосереднього транспортування до місць з годування. До переваг даного способу належить: мобільність і маневреність, висока продуктивність, низька металоємкість, можливість варіювання технології годівлі в залежності від поголів'я, розміщення тваринницьких приміщень, та наявності кормозмішувачів у господарстві, а також запобігає вторинній ферментації, за рахунок якісного виконання технологічного процесу відокремлення корму від моноліту. Такі вирізуючі механізми випускають фірми: Strautmann, BvL van Lengerich, V. d. Heid, Vicon, Kuhn, Fella, Trioliet, Henrich Schaffer; Bressel und Lade; STOll(Німеччина); Emily, KUHN, LUCAS. G, Jeantil, Belair(Франція); Seko, Agm(Італія); TRIOLET (Голандія); GEHL(США); Maddelande(Швейцарія) та ін.

Відмінною особливістю блочно-порційних вивантажувачів є спосіб встановлення ріжучого механізму. Деякі з них виконанні тільки для задньої навіски, інші придатні для навіски на фронтальні навантажувачі, в останньому випадку при вивантаження великих об'ємів корму навантажувач обладнують противагою рисунку 2.10. Проте ширина навіски в будь якому випадку повинна відповідати ширині трактора, що дозволяє вирізати силосовані блоки від бокових стінок. Також спостерігається тенденція до встановлення вирізаючих механізмів на фронтальні телескопічні навантажувачі [24].

Рисунок 2.10- Блочно-порційні навантажувачі передньої і задньої навіски.

Аналіз літературних джерел виявив декілька видів робочих рухів ріжучого органу: зворотно-поступальний (клиноподібні ножі), обертовий (ланцюгові пили); круговий по контуру рухомої рамки (ріжучий ланцюг); коливальний (черенкові ножі, стрічкоподібні ножі); криволінійно-коливальні (стрічково-профільовані пили).

Привод робочого органу може здійснюватись за допомогою гідроциліндра або гідромотора.

Найбільшого поширення набули вирізаючі механізми «аллігаторного» - відкусуючого - типу рисунку 2.11.

Рисунок 2.11 - Вирізаючий механізм «аллігаторного» - відкусуючого- типу 1-рама, 2-вила, 3-ніж, 4-вісь, 5-гідроциліндр, 6-П-подібна рамка

Вони працюють за таким принципом: вила 2 горизонтально заглиблюються в кормовий моноліт, під напором трактора. Після чого включаються гідроциліндри 5 які приводять в рух П - подібну рамку 6, з ножами 3, ріжучий механізм вирізає із масиву силосний блок, відповідаючи конфігурації несучих вил. Після чого вила піднімаються, виймаючи при цьому блок із силосованої маси, який переноситься вивантажувачем на вилах в тваринницькі приміщення, або вивантажується в кормо змішувач.

До переваг «аллігаторного» типу можна віднести малу тривалість операції різання порції корму, в залежності від виду консервованого корму і конструкції ріжучого ножа - пряма або із зубами цей процес може становити від - 5- 15с. До основних недоліків даних навантажувачів можна віднести - значні зусилля різання, що призводить до збільшення параметрів рами, зубів і в свою чергу до збільшення металоємкості конструкції.

Останнім часом такі фірми як: Trioliet, BvL, Strautmann, VdH, Alo, Stoll випускають відокремлювачі які складають із вертикальної рами, на нижньому брусі якого закріпленні вила, також на рамі розміщена П -подібна рамка в нижні частині якої розміщені ріжучі ножі. Відокремлення порції корму здійснюється за допомогою гідроциліндрів які діють на рамку, ножі якої відокремлюють консервованим корм із трьох сторін у вертикальні площині за один робочий хід рисунок 2.12. Об'єм відокремлюваного корму може сягати від 0.64 до 2.25м3. В деяких конструкціях для полегшення вивантаження силосного блоку, вила обладнуються гідравлічним з кидаючим механізмом.

Рисунок 2.12 - Навантажувач фірми «Trioliet» та його технологічна поверхня.

Крім того, над вилами можуть встановлюють притискні захвати, які запобігають роз рихленню силосованої маси, особливо сінажної. Деякі фірми, такі як BvL і Triolet також обладнують дані навантажувачі розкидаючими пристроями.

Отже, вивантажувачі консервованих кормів повинні відповідати вимогам малої енергоємності і металоємкості, забезпечувати високу продуктивність на всіх видах консервованих кормів. А також повинні відповідати наступним вимогам [26]:

- можливість використання їх в комплексі машин для вантажопідйомних процесів, чи роздачі корму на великих фермах промислового типу;

- забір корму із траншей з глибини до 5,5 м і вивантаження на висоту до 3,5 м;

- експлуатація при температурі ± 30°С і в умовах, кислотності 3,6 рН;

- забір корму вологістю 40…80%;

- вибір корму як від стінок, та і з дна без застосування ручної праці.

Розділ 3. Конструкторська частина

3.1 Конструктивно-технологічна схема фронтального вивантажувача

Аналіз літературних джерел показав, що способи відділення корму від основного масиву фрезеруванням, згрібанням і відривом недостатньо ефективні. У результаті наукового пошуку була розроблена блочно-порційна схема виїмки консервованого корму із траншейних сховищ. Вона припускає створення навантажувача фронтального типу, оснащеного П - подібною рамкою з ланцюговим механізмом для відрізання блоків. Принципову схему розробленого вивантажувача консервованих кормів показано на рисунку 3.1

Рисунок 3.1 - Розроблений фронтальний вивантажувач консервованих кормів: 1-рама; 2-нижній брус; 3-вила; 4- П - подібна рамка; 5-ріжучий ланцюг; 6- поворотний гідроциліндр;

Різак вивантажувача складається з вертикальної рами 1, на нижньому брусі 2 якої закріпленні вила 3, також на рамі розміщена П - подібна рамка 4 з ріжучими ножами 5, вертикальне переміщення якої здійснюється за допомогою гідроциліндра 6 двохсторонньої дії, а відокремлення консервованого корму від моноліту у вертикальному площині здійснюється гідромотор. Блочно-порційний відокремлював розміщується на фронтальному навантажувачі на базі трактора МТЗ-82.

3.2 Принцип роботи фронтального вивантажувача консервованих кормів

Процес виїмки корму вивантажувачем, що працює складається з наступних операцій :

1 під'їзд до кормового масиву, орієнтування вил у горизонтальній площині і їхнє впровадження в корм;

2 відрізання захопленої вилами порції корму ножами по вертикальній поверхні;

3 відрив порції вилами від моноліту в горизонтальній площині;

4 від'їзд від масиву й навантаження блоку консервованого корму в транспортний засіб.

Потім робочий цикл повторюється. При цьому вила впроваджуються на тім же рівні, що й у перший раз, але зі зсувом на ширину робочого органа. Виїмку починають робити з верхньої частини кормового масиву по всій ширині траншеї. Виробивши верхній шар, починають виїмку нижнього й у такий спосіб доходять до днища сховища. Переваги даного способу:

· гладка поверхня зрізу перешкоджає попаданню повітря, захищає силос від гниття;

· можна зберігати вирізанні вирізані блоки кілька днів із збереженням якості;

· обмеження доступу холодного повітря в приміщення з тваринами;

· можна дозувати кількість корму, застосовувати різні види силосу;

· можливість одночасного транспортування блоку корму в кормовий коридор;

· використання навантажувача на інших сільськогосподарських роботах.

3.3 Вимоги до проектування і розрахунку навантажувачів

На основі досвіду проектування і експлуатації, аналізу техніко-економічних показників можна дати ряд рекомендацій.

Основні характеристики навантажувача -- питома продуктивність, енергоємність, енергонасиченість і матеріаломісткість.

Підвищення продуктивності може бути досягнуте збільшенням вантажопідйомності і зменшенням часу циклу. Останнє збільшує жорсткість роботи конструкції, лімітується вимогами ергономіки і робото здатністю металоконструкції і гідроприводу.

Застосування гідроприводу спрощує конструкцію і полегшує управління навантажувачем.

Заповнення ковша натиском без руху машини (екскавація) і грейфера з підривом вантажу, а також вібраційна дія на вантаж -- переважні прийоми захоплення вантажу.

Забезпечення стійкості навантажувача під час роботи -- основна вимога при проектуванні і експлуатації.

Зручність і безпека обслуговування навантажувача в роботі і при технічних оглядах, автоматизація процесів, управління -- основа ергономічних вимог до навантажувача.

Маса навантажувача повинна бути оптимальною, відповідною вимогам зниження матеріаломісткості виробів при забезпеченні достатньої стійкості і сприятливих умов для захоплення вантажу.

Основні параметри при проектуванні: продуктивність, вантажопідйомність, зусилля відриву, розміри -- виліт, висота підйому, база навантажувача; види вантажів; умови роботи.

Найбільшої ефективності і кращої якості роботи досягають застосуванням самохідних автономних навантажувачів. Навісні навантажувачі на базі існуючих тракторів мають нижчі техніко-економічні і експлуатаційні показники.

3.4 Кінематичний розрахунок та визначення основних розмірів навантажувача

Кінематичний розрахунок, а саме визначення основних геометричних параметрів можна виконувати поетапно. Алгоритм кінематичного розрахунку, та визначення основних розмірів навантажувача буде складатися з таких етапів:

1. Розташування крайніх точок рами навантажувача.

2. Визначення ходу поршня.

3. Визначення місць кріплення підйомного гідроциліндра.

4. Визначення основних розмірів ланок рами навантажувача.

5. Побудова геометрії паралелограмного механізму.

6. Проекційне розташування точок паралелограмного механізму навантажувача в крайньому верхньому положенні і в крайньому нижньому положенні.

Висота розвантаження HP згідно [27] є відстань по координаті Z від GRP до нижньої точки ріжучої кромки при максимальній висоті шарніра ковша і кута розвантаження не менше 45?.

Висоту розвантаження блок-різака вибирають в залежності від типорозміру навантажувача, а також транспортних засобів, для роботи з якими він призначений. При цьому необхідно враховувати, що рівне числу робочих циклів, які забезпечують повне завантаження транспортних засобів, не повинно бути більше п'яти, при об'ємі ковша від 0,6…1.5м3

Висоту розвантаження рекомендується визначати співвідношенням [26]

(3.1)

де hT - найбільша висота бортів транспортних засобів, з якими може працювати навантажувач, для попередніх розрахунків приймаємо hT = 1550мм; ВТ - ширина кузова транспортного засобу будівельних одноківшових навантажувачів, для ГАЗ 53, ВТ = 2300мм .

Виліт ковша L при розвантажені згідно [28], - відстань по координаті Х між двома площинами, одна з яких проходить через найбільш виступаючу вперед точку машини (включаючи шини, гусениці чи раму навантажувача), інша - через найбільш виступаючу точку ріжучої кромки, при максимальній висоті шарніра ковша і кута розвантаження не менше 45?.

Виліт ковша L при найбільшій висоті підйому H стріли розраховується в залежності від узгоджених транспортних засобів за виразом [26 ]

(3.2)

де, ВТ - ширина кузова транспортного засобу найбільшого типорозміру, з якими призначений працювати навантажувач; для ГАЗ 53, ВТ = 2300мм; ?b - безпечна відстань між навантажувачем і транспортним засобом при розвантажені матеріалу (не менше 150 - 200мм).

Кут закидання і розвантаження ковша регламентовані ГОСТ 12568-67 для будівельних навантажувачів вантажопідйомністю 2 - 10т. Для навантажувачів інших типорозмірів рекомендується приймати кути закидання в межах 40 - 60?, кут розвантаження 50?.

Кут розвантаження в (рисунку 3.17) ГОСТ [27] - максимальний кут, що створюється самою довгою плоскою ділянкою внутрішньої поверхні днища максимально піднятого ковша при обертанні нижче горизонталі.

Максимальний кут закидання г наведено на креслені повністю піднятого ковша ГОСТ [28] - кут між горизонтальним і повністю закинутим положенням ріжучої кромки ковша при максимально піднятій стрілі.

Максимальний кут закидання б наведено на рівні стоянки ГОСТ [28] - максимальний кут закидання ковша без переміщення стріли, починаючи з положення, при якому нижня поверхня ріжучої кромки находиться на GRP.

Для визначення розмірних характеристик стріли і розміщення її крайніх точок, скористаємося спрощеною кінематичною схемою наведено на (рисунок 3.2.), відкинувши робочий орган із паралелограмним механізмом, і гідроциліндр підйому самої стріли, при цьому з'єднавши прямою лінією дві точки А, В (рисунок 3.2.) Точка А є шарніром повороту стріли відносно самої рами (портала), т. В є шарніром повороту самого робочого органу відносно стріли навантажувача.

Висоту Y і відстань до найбільш виступаючої передньої частини навантажувача ХМ приймають з таким розрахунком, щоб забезпечувалась найкраща видимість з пульта керування водія. При цьому шарнір слід розташовувати як можна вище і далі від передньої частини навантажувача.

Відносно системи координат Z т. А (рисунок 3.2) ми розміщуємо з конструктивних міркувань на висоті Y = 1760мм. вище передньої частини трактора. Оскільки т. А є шарніром відносно якого обертається стріла навантажувача то для того щоб забезпечити максимальний доступ до деталей або вузлів двигуна трактора при проведені ТО чи ремонту доцільно її розмістити на такій висоті. Вище т. А не доцільно розміщувати, оскільки вузли навантажувача будуть заважати повному обзору з кабіни трактора.

Відносно системи координат Х розміщення положення т. А буде визначатися відстанню ХМ, що проходить через найбільш виступаючу вперед точку машини (включаючи шини, гусениці чи раму навантажувача) і самою т. А. Відстань ХМ для попередніх розрахунків береться трохи меншою за довжину передньої частини трактора, згідно рекомендацій [29].

ХМ = (0,35…0,45)А + r = 0,35М2450 + 460 = 1317мм., приймаємо ХМ = =1320мм.

де, А - поздовжня база, для трактора МТЗ-82.1, А = 2450мм;

r - радіус переднього колеса трактора, для МТЗ-82, r = 460мм.

Геометричні розміри навантажувального обладнання. За рекомендаціями [29] визначимо розміри ковша. Ширина ковша В = 2000мм, кут нахилу задньої стінки гк = 40?

Виліт ковша при В = 2м.

(3.3)

де, V - об'єм ковша.

Умовна висота ковша

(3.4)

Рисунок. 3.2 - Розрахункова схема для визначення розмірних характеристик стріли тоді, горизонтальна координата шарніру стріли

 (3.5)

Висота шарніру стріли

(3.6)

Згідно рисунка 3.4 визначимо радіус повороту робочого органу

, (3.7)

Довжину стріли визначають виходячи із параметрів навантажувального обладнання і основного ковша [26]:

(3.8)

де L - фронтальний виліт кромки ковша при найбільшій висоті і куті розвантаження; R0 - радіус повороту робочого органу; ХМ - відстань від найбільш виступаючої передньої частини навантажувача до осі шарніра навіски стріли; НР - висота розвантаження; Y - висота шарніру підвіски стріли від опорної поверхні; е - кут нахилу радіуса повороту ковша, ; в - найбільший кут розвантаження ковша; hШ - висота підвіски шарніра ковша, приймається рівною заглиблені робочого органу і згідно рекомендацій [4] для навантажувачів на базі трактора тягового класу 1,4тс (14кН) становить 200…300мм.

тоді,



Приймаємо R = 2600мм

Оскільки в більшості сучасних навантажувачів стріла рами виготовляється не прямою балкою, а має зігнутий профіль, при цьому не змінюючи розраховану відстань між шарнірами кріплення стріли до портала і шарніром повороту робочого органу на самій стрілі. Отже, як показує практика, в більшості сучасних навантажувачів які агрегатуються з тракторами МТЗ, ЮМЗ, стріла зігнута під кутом 125…150?.

У нашому випадку ми приймаємо кут б2=130? (рисунок 3.3), і з конструктивних міркувань відстань а, що визначає довжину від шарніра повороту стріли до початку згину самої стріли і приймається а=1220мм. Тоді знаючи два основних розміри і кут знайдемо відстань b

Рисунок 3.3 - Схема для визначення основних розмірів профілю рами в проекціях X, Z в опущеному положенні

Визначимо місця кріплення гідроциліндра. Із каталогу ВЗТА вибираємо гідроциліндр типу Ц80.40.630.01 який буде достатній при відриві відповідної маси вантажу від землі, і забезпечить підняття самої стріли з масою вантажу 1400кг. У саме верхнє положення.

Розмірні характеристики гідроциліндра, а саме довжина циліндра в закритому стані вибирається із-за умови lmin=0,7…1,3a [4]

Тоді lmin=0,7 a = 0,7 х 1220 =856мм. Згідно каталогу приймаємо гідроциліндр lmin = 930мм; хід поршня lп = 630мм

Знайдемо lmах = lmin + lп = 930 + 630 = 1560мм

За теоремою косинусів (рисунок 2.5.6):

(3.9)

Вводячи значення [30] для існуючих типів навантажувачів знайдемо с (рисунок 3.4).

Визначимо кут б підйому стріли відносно порталу при максимальній висоті Н (рисунку 3.2.):