Хранилище для кормов

 

Использование: в сельском хозяйстве, при заготовке кормов. Сущность изобретения: хранилище содержит цилиндрическую башню, по оси которой установлена полая колонна с размещенным на ней с возможностью продольного перемещения от механизма привода поворотным шахтообразователем, при этом с ним шарнирно соединен рабочий орган для распределения и выгрузки кормов. Хранилище имеет также приспособление для подачи кормов к рабочему органу и устройство для активного уплотнения кормов с трамбовщиками, каждый из которых имеет два диска со шпорами, установленных на оси, при этом ось посредством подшипника связана со сницей, установленной в просвете между шпорами и выполненной с балластом, установленным с возможностью изменения его положения на снице. Сница каждого трамбовщика соединена с прицепным устройством, имеющим три степени свободы и блок пружин, при этом прицепное устройство и сница связаны посредством упора для обеспечения направления силы натяжения блока пружин ниже или через центр тяжести балласта. Прицепное устройство связано осевым шарниром с приводом трамбовщиков. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности для хранилищ кормов преимущественно силоса, сенажа, технология консервирования которых имеет обязательную операцию по их уплотнению: для силоса 0,8 т/м³, для сенажа 0,6 т/м³.

В хранилищах башенного типа, таких как башня БС-9, 15 и других, эту операцию исполняют за счет самоуплотнения путем строительства этих хранилищ большой высоты до 33 м/ и небольшого диаметра /5 7 м/ с тем, чтобы ежедневно можно было закладывать в них столб корма высотой не менее 6 м, чем и достигается самоуплотнение.

Такое решение важнейшей технологической операции по сохранению доброкачественности сочного корма оказалось не эффективным. Построенные в бывшем СССР, во второй половине 70-х, начале 1980 гг, более 7000 башен БС-9, 15 теперь не работают либо разобраны на другие хозяйственные цели. Создание анаэробных условий ферментации сочного корма на основе самоуплотнения - трудноуправляемый процесс. Имеется много случайных факторов, например, остановка процесса закладки корма по погодным условиям, выход из строя техники полевого цикла кормоуборочных работ и др.

В то же время самоуплотнение вынуждает строить хранилища башенного типа большой высоты и небольшого диаметра, что делает этот вид хранилищ материалоемким и очень энергоемким сооружением.

В работе И.И. Бойко "Консервирование кормов", Россельхозиздат, 1980 г, стр. 116 отмечается, что одним из недостатков хранилищ кормов башенного типа отсутствие активного уплотнения сочных кормов в них.

Защищенные в конце 70-х, начале 80-х годах хранилища для кормов а.с. N 673239 и патентами N 917777 и N 1042668, где устранена вторичная ферментация кормов при их выгрузке из хранилища и снята основная причина их материалоемкости и энергоемкости, не нашли применения потому, что в них не была эффективно решена задача активного уплотнения сочного корма во время укладки его в хранилище башенного типа.

Известно хранилище для кормов, включающее цилиндрическую башню с радиально размещенным внутри нее рабочим органом для распределения и выгрузки кормов и шахтообразователь, установленный по оси башни /см. авт.св. СССР N 735216, кл. A 01 F 25/20, 1978/.

Недостатком этого хранилища является нижняя выгрузка корма, в результате чего происходит утечка углекислого газа, являющегося консервантом корма, а открывшаяся поверхность корма при его выгрузке подвергается вторичной ферментации, что ухудшает качество сочного корма накануне подачи его животным.

Известно хранилище кормов, включающее цилиндрическую башню, на оси которой размещена полая колонна с установленным на ней с возможностью продольного перемещения от механизма привода поворотным шахтообразователем, с которым связан рабочий орган для распределения и выгрузки кормов, радиально расположенный в башне, и приспособление для подачи кормов к рабочему органу, размещенное над последним /см. авт. св. СССР N 604535, кл. A 01 F 25/16, 1974/.

Недостатком указанного хранилища является то, что в нем не обеспечивается равномерное распределение кормов по чашеобразной поверхности, которая способствует лучшему уплотнению кормов.

Наиболее близким по технической сущности является хранилище для кормов, включающее цилиндрическую башню с загрузочным пневмопроводом, гасителем кормовоздушной смеси, полой колонной, размещенной по оси башни и оборудованной питателем для подачи кормов в заборную часть вертикального выгрузного транспортера, смонтированного внутри полой колонны. В верхней части последней установлены отводящий и горизонтальный транспортеры с выгрузной трубой. На полой колонне хранилища установлен с возможностью продольного перемещения от механизма привода, выполненного в виде лебедки, шахтообразователь, снабженный воронкой, внутренней несущей втулкой, связанной с тросом лебедки, токосъемными блоками, радиальными и осевыми роликами, перекатывающимися по выступам несущей втулки. С шахтообразователем посредством шарнира связана рама радиально расположенного в башне рабочего органа для распределения и выгрузки кормов, состоящего из транспортера с граблинами, расположенной параллельно относительно него радиально-торцовой фрезы, ходовых колес, механизма привода и катков-трамбовщиков. /см. патент N 1042668 "Хранилище для кормов", 1981, Роспатента/.

Недостатком указанного хранилища является то, что катки-трамбовщики не обеспечивают активное уплотнение корма, а их привод оставляет у стены хранилища не протрамбованные /мертвые/ зоны на угле около 300^o. Дальнейшее увеличение массы этих катков-трамбовщиков для достижения цели увеличивает их габариты, что усложняет условия подачи их в хранилище, вместе с тем возрастает их материалоемкость и, следовательно, энергоемкость на перемещение.

Техническая задача изобретения реализовать активное уплотнение сочного корма в хранилищах башенного типа; упростить конструкцию трамбовщика при одновременном снижении материалоемкости и энергоемкости на перемещение; сделать процесс уплотнения сочного корма управляемым, регулируемым путем варьирования кинематическими и динамическими величинами с тем, чтобы добиться быстрого уплотнения сочного корма, что обеспечит протекание процесса первичной ферментации надежно и устойчиво при температуре не более 35 37^oC, и на этой основе сохранить доброкачественность сочных кормов на высоком уровне и в итоге сделать башенный тип хранилищ кормов, где устранена вторичная ферментация, господствующим хранилищем кормов, в чем очень нуждаются животноводство России.

Достигается решение этой технической задачи тем, что активное уплотнение корма осуществляется трамбовщиком, который воздействует на кормовую массу динамической величиной, получившей название в курсе "теоретической механики" кинетический момент. Реализуется это воздействие с помощью устройства, состоящего из двух дисков с установленными на них длинными шпорами, определяющими длину трамбовщика, диски связаны осью и подшипником, через просвет между шпорами, со сницей в виде бруса, несущей на себе балласт из чугунных отливок и приложенных на значительном плече относительно трамбующей шпоры, при этом положение массы балласта можно менять, удлиняя или укорачивая плечо ее приложения. Сница трамбовщика соединена с прицепным устройством с тремя степенями свободы, в конструкцию которого входит блок пружин, связывающий прицепное устройство и сницу через упор, образующий плечо момента. Прицепное устройство связано через осевой шарнир с приводом трамбовщика, состоящего из гайки-ползуна, штока, ходового винта одновременно с левой и правой прямоугольной резьбой и цепной передачи с передаточным числом, равным единице, передающей вращение с ходовых колес на ходовой винт. Гайка-ползун этого привода способна воспринимать воздействие резьбы ходового винта с помощью специальной ползушки, установленной внутри ползуна в специальном гнезде, и для уменьшения удельного давления она выполнена в форме призмы, размер и форма которой обеспечивает контакт с поверхностью резьбы по площадке, и имеющей на себе шейку /ось/ для поворота в гнезде гайки-ползуна, благодаря чему обеспечивается поворот ползушки при переходе с правой резьбы на левую и, наоборот, а форма и размер ползушки делают ее контакт с поверхностью резьбы винта по площадке, при этом длина всей нарезной части винта /длина всей резьбы/ больше длины резьбы, необходимой для воспроизводства цикла трамбования.

Гайка-ползун названа так потому, что она способна воспринимать воздействие резьбы ходового винта и в то же время перемещается по штоку и телу винта как обыкновенный ползун. Возможно другое название, отражающее эту взаимосвязь.

На фиг.1 схематично изображено хранилище кормов с загрузкой его транспортером с граблинами, общий вид; на фиг.2 -шахтообразователь и рабочий орган для распределения и выгрузки кормов, вид сбоку; на фиг.3 то же, вид свержу; на фиг. 4 трамбовщик с кинетическим моментом воздействия на кормовую массу, вид сбоку; на фиг.5 -то же, вид сверху; на фиг.6 -прицепное устройство с гайкой-ползуном, вид сбоку; на фиг.7 то же, вид сверху; на фиг.8 -корпус гайки ползуна и его ползушка, каждая деталь в трех проекциях; на фиг.9 - ходовой винт одновременно с правой и левой прямоугольной резьбой; на фиг.10 изображена схема смещения начала и конца цикла работы внешнего трамбовщика, размещенного ближе к стене хранилища.

Хранилище для кормов включает цилиндрическую башню 1 с загрузочным транспортером 2, подкупольный загрузочно-выгрузной транспортер 3 с наружной трубой 4, полую колонну 5, размещенную по оси башни и оборудованную питателем 6 для подачи кормов в заборную часть 7 вертикального выгрузного транспортера 8, смонтированного внутри полой колонны 5.

На полой колонне установлен с возможностью перемещения от механизации привода, выполненного в виде лебедки 9, шахтообразователь 10 снабженный воронкой 11, внутренней несущей втулкой 12, связанной с тросом 13 лебедки 9, токосъемными блоками 14, радиальными роликами 15 и осевыми роликами 16, перекатывающимися по выступам несущей втулки 12. С шахт образователем 10 посредством шарнира 17 связана рама 18 радиально расположенного в башне рабочего органа для распределения и выгрузки кормов, состоящего из транспортера 19 с граблинами 20, расположенной параллельно относительно него радиальной фрезы 21, ходовых колес 23, механизма привода движителя 24, трамбовщиков 25 и их привода 26. Трамбовщик 25 включает два диска 27 с длинными шпорами 28, установленные в одну линию и с просветом между шпорами, диски 37 соединены между собой осью 29, последняя через просвет между шпорами дисков связана подшипником 30 со спицей 31, несущей на себе балласт /массу/ 32, упор пружин 33 и шарнирно соединенная вилкой 34 с прицепным устройством включающим корпус 35, шкворень 36, держатель блока пружин 37 и штифтом 38 с возможностью поворота вокруг его оси, соединена с приводом трамбовщика 26, состоящего из ходового винта 39 одновременно с правой и левой прямоугольной резьбой, штока 40 и гайки-ползуна 41, внутри которой в специальном гнезде размещена ползушка 42 в форме призмы, размер и форма которой обеспечивает контакт с поверхностью резьбы по площади, и с шейкой /осью/ на теле для поворота ее в гнезде, закрываемая крышкой 43. Ходовой винт 39 цепной передачи 44, имеющей передаточное число, равное единице, связан с ходовыми колесами 23.

Над рабочим органом для распределения и выгрузки кормов в верхней части шахтообразователя смонтировано прикрепленное к нему приспособление для подачи кормов к упомянутому рабочему органу, которое выполнено в виде кольцевой камеры 46 с окном 47 в ее стенке, внутри которой установлено лопастное колеса 48. Привод последнего осуществляется от зубчатой передачи с редуктором 50.

Хранилища для кормов и устройство по активному уплотнению в нем силоса, сенажа используется следующим образом.

При разгрузке хранилища 1 рабочий орган работает как распределитель кормов. Подача исходных кормов осуществляется, например, цепочно-плинчатым транспортером 2 с граблинами. В центре хранилища корма через люк 51 подкупольный транспортер 3 сбрасывает корм в воронку, где он поступает в кольцевую камеру 46 на лопастное колесо 48, которое вращаясь вокруг несущей втулки 12, подводит корм к окну 47 и сбрасывает его около шахтообразователя 1. Благодаря повороту рабочего органа вокруг оси хранилища под действием колес 23, перекатывающейся по кормовой массе, осуществляется поворот также шахтообразователя совместно с кольцевой камерой 46, в результате чего корма укладываются в виде кольца, охватывающего шахтообразователь, и, подхватываясь граблинами 20 транспортера 19, перемещается от центра к периферии. При этом происходит постепенное расширение кольца, состоящего из корма, до тех пор, пока его внешний край не достигнет стенки хранилища, после чего привод трамбовщиков 26 включается в работе. Трамбовщики 25, перемещаясь вслед за рабочим органом для распределения корма, совершают сложное движение, одно из которых /вращение вокруг полой колонны/ является переносным, а другое - движение по радиусу хранилища относительным. При этом относительное движение является поступательным классический случай, изучаемый в курсе "Теоретической механики". Абсолютная скорость трамбующего элемента /шпоры/ включает скорость вращения шпоры 28 вокруг оси трамбовщика. Таким образом скорость трамбующего элемента /шпоры/ складывается из суммы трех скоростей: переносной, относительной и скорости вращения шпоры вокруг оси трамбовщика. С этой скоростью и осуществляется воздействие кинетического момента, равного L= mvh, где m масса балласта, кг; v скорость трамбующего элемента, в м/с; h плечо приложения, м. Следовательно, уплотнение кормовой массы достигается высоким удельным давлением шпоры, величиной массы, плечом приложения массы, скоростью шпоры и силой натяжения блока пружин, линия действия которой проходит ниже центра тяжести балласта, при этом плечо приложения массы, величину массы балласта и силу натяжения блока пружин 37 можно изменять с тем, чтобы достигать поставленной задачи по уплотнению кормовой массы до плотности: для силоса 0,8 т/м³, для сенажа 0,6 т/м³.

В сложном движении вокруг полой колонны трамбовщик 25 имеет траекторию в виде спирали Архимеда, когда радиус кривизны спирали изменяется на постоянную величину, и такая траектория описывается формулой Архимеда где ϕ угол поворота трамбовщика; v_r относительная скорость трамбовщика, м/с; w_l переносная угловая скорость трамбовщика, м/с.

Однако в этом виде она для описания траектории движения трамбовщиков не применима. При укладке корма в хранилище в центре башни образуется шахта, которая имеет важное технологическое назначение и радиус этой шахты значительный, равный 1 м. В хранилищах большого диаметра цель достигается двумя трамбовщиками 25 и их траектория может быть описана формулами, учитывающими эти эксплуатационные и технологические факторы.

В хранилище с шахтой для выгрузки корма и двумя трамбовщиками формулы траектории имеют вид ρ=r+aϕ для внутреннего трамбовщика; r=r₁+r+aϕ для внешнего трамбовщика, где r радиус шахты, мм или м;
r₁ радиус зоны действия внутреннего трамбовщика, мм или м;
a const;
ϕ угол поворота трамбовщика (равен ).

В этих формулах величина "а" определяет длину трамбовщика, при этом длина трамбовщика может быть равной "а", когда трамбование ведется без перекрытия, или меньшей "а", когда трамбование ведется с перекрытием.

Но и эта спираль имеет недостаток, на угле 60^o трамбовщик начинает отходить от стены хранилища и на последующем и значительном угле около 300^o создается недоступная /мертвая/ зона для уплотнения мениска корма. Этот недостаток устраняется /см. реферат/ с помощью смещения начала и конца работы каждого цикла, так чтобы новый цикл работы трамбовщика начинался, всякий раз, на 60^o позже предыдущего /см. фиг.10/.

Процесс управления укладкой корма в хранилище, а также процесс выгрузки корма из хранилища осуществляется по патенту N 1042668 "Хранилище для кормов", при этом во время выгрузки корма трамбовщика переводятся /устанавливаются/ на самом малом радиусе их вращения, вокруг полой колонны, привод трамбовщика отключается, балласт со спице снимается и устанавливается в специальные гнезда на раме движителя, чем повышается его сцепной вес и достигается лучшее сцепление колес 23 с кормовой массой во время выгрузки корма. На трамбовщики надеваются /по краям/ ободы для плавного качения по кормовой массе, что уменьшает потребление энергии на перемещение трамбовщика во время выгрузки корма и исключает ворошение верхних слоев корма. Перестройка привода трамбовщиков производится перед герметизацией хранилища, в период подготовки рабочего органа на режим разгрузки хранилища без его разгерметизации.

Таким образом конструкция трамбовщика имеет небольшую массу, но приложенную на плече, и используя потенциальную энергию блока пружин и скорость трамбующего элемента /шпоры/, способна достигать поставленной технической задачи по уплотнению кормов с лучшими ресурсосберегающими показателями и вряд ли будет иметь конкурента все просто и надежно. Этот трамбовщик закрывает проблему активного уплотнения сочных кормов в хранилищах башенного типа, что и сделает этот вид хранилищ кормов господствующим. Это очень нужно для условий Российского агрофона. Животные, наконец, получат доброкачественный сочный корм на всем периоде их кормления.

Формула изобретения

1. Хранилище для кормов, включающее цилиндрическую башню, на оси которой размещена полая колонна с установленным на ней с возможностью продольного перемещения от механизма привода поворотным шахтообразователем, с которым шарнирно связан рабочий орган для распределения и выгрузки кормов, радиально расположенный в башне, приспособление для подачи кормов к рабочему органу, размещенное над последним, и устройство для активного уплотнения кормов, отличающееся тем, что устройство для активного уплотнения кормов имеет трамбовщики, каждый из которых состоит из двух смонтированных на осях дисков с установленными на них шпорами, причем ось дисков посредством подшипника связана со сницей, установленной в просвете между шпорами и выполненной в виде бруса с балластом из чугунных и других плотных материалов отливок, при этом балласт установлен с возможностью изменения его положения на снице, причем сница каждого из трамбовщиков соединена с прицепным устройством, имеющим три степени свободы, снабженным блоком пружин, при этом прицепное устройство и сница связаны посредством упора для обеспечения направления силы натяжения блока пружин ниже или через центр тяжести балласта.

2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что прицепные устройства связаны осевым шарниром с приводом трамбовщиков, состоящим из гайки-ползуна, штока, ходового винта одновременно с правой и левой прямоугольной резьбой и цепной передачи с передаточным числом, равным единице, для передачи вращения с ходовых колес на ходовой винт, при этом гайка-ползун привода установлена с возможностью воспринимать воздействие резьбы ходового винта посредством ползушки, установленной в гнезде, выполненном в гайке=ползуне, и изготовленной в виде призмы, размер и форма которой обеспечивают контакт с поверхностью резьбы по площадке, и имеющей на себе шейку для поворота в гнезде и обеспечения ползушке плавного перехода с левой резьбы на правую и наоборот.

3. Хранилище по пп.1 и 2, отличающееся тем, что длина всей резьбы ходового винта больше длины резьбы, необходимой для воспроизводства цикла трамбования корма, и траекторию движения трамбовщиков по кормовой массе определяют по следующей зависимости:
ρ = r + aϕ - для внутреннего трамбовщика;
ρ = r + r₁+ aϕ - для внешнего трамбовщика,
где ρ - траектория движения внутреннего и внешнего трамбовщиков;
r радиус шахты, мм или м;
r₁ радиус зоны действия внутреннего трамбовщика, мм или м;
ϕ - угол поворота трамбовщика;
a const.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10