Машины и оборудование для измельчения кормов

7.1. Зоотехнические требования к приготовлению кормов

К грубым кормам относят сено, солому, мякину, тростник, стебли кукурузы, шелуху семян ряда культур и др. Эти корма со­держат большое количество (до 40 %) трудноперевариваемой клет­чатки, вследствие чего являются весьма жесткими и без предва­рительной подготовки плохо поедаются животными. Обычно пе­ред скармливанием их подвергают механической и тепловой об­работке. Биологические и химические способы обработки грубых кормов улучшают не только их вкус, но и перевариваемость и питательность. Сено хорошего качества, отвечающее требованиям стандарта, коровам и овцам скармливают без подготовки.
Солома, сено низшего качества и другие грубые корма подвер­гают измельчению. При измельчении соломы и сена размер резки должен составлять для крупного рогатого скота 40...50 мм, для лошадей — 30...40 мм и овец — 20...30 мм. Более мелкую резку (длина измельченного корма 5... 10 мм) применяют при смеши­вании грубых кормов с сочными.
При измельчении грубостебельных кормов для каракульских овец длина резки должна составлять 3...9 мм. При производстве травяной муки для свиней и птицы высушенную траву измельча­ют до размеров частиц менее 1 мм.
К сочным кормам относят корнеплоды, картофель, зеленый корм, силос и пищевые отходы, содержащие до 75 % картофеля. Корнеплоды и картофель подвергают мойке, резке и смешива­нию. Корнеплоды рекомендуется скармливать крупным коровам в целом виде, а свиньям и птице — в измельченном. Толщина рез­ки, мм, корнеплодов для скармливания крупному рогатому скоту должна составлять 10... 15, телятам — 5... 10, свиньям — 5... 10 и птице — 3...4.
Картофель скармливают крупному рогатому скоту в сыром и измельченном виде, а свиньям — в вареном, в смеси с концент­ратами и травяной мукой. Вареный (запаренный) картофель мнут на картофелемялке. Все корнеклубнеплоды во избежание порчи необходимо готовить непосредственно перед скармливанием (не более чем за 2 ч).
С целью повышения эффективности использования питатель­ных веществ грубых кормов измельченную солому или сено сме­шивают с другими видами кормов (корнеплоды, силос, концент­раты, кормовые дрожжи и др.).
При приготовлении комбинированного силоса для свиней и птицы корнеплоды и картофель силосуют в смеси с измельченны­ми зелеными кормами и травяной мукой. При этом картофель, как правило, предварительно варят и мнут. Если же его силосуют в сыром виде, то измельчают на частицы толщиной не более 5...7 мм. Для скармливания поросятам корнеплоды и силос режут еще мельче до получения пасты.
При организации полноценного кормления животных весьма важное значение имеет рациональное использование концентри­рованных кормов. К ним относят зерно, жмых, шрот, мезгу, ме­лассу, барду, мясокостную, рыбную и травяную муку, дрожжи и сухой жом. Зерновые корма, в свою очередь, подразделяются на злаковые — пшеницу, рожь, кукурузу (зерно), ячмень, овес, про­со, сорго — и бобовые — горох, сою, люпин, чечевицу и кормо­вые бобы. Злаковые содержат значительное количество углеводов, но мало белков. Для бобовых характерно большое содержание бел­ков. По содержанию питательных веществ и углеводов первое ме­сто занимает кукуруза.
Измельченное зерно бобовых более чем на 80 % растворимо в воде и хорошо переваривается в желудке свиней. При скармлива­нии же бобовых крупному рогатому скоту растворимый белок раз­рушается в рубце до образования аммиака, и его существенная часть утрачивается для животного.
Зерно злаковых содержит не менее 50 % крахмала. Это ценный углевод, но на его усвоение животное затрачивает много энер­гии, которая могла бы пойти на образование жира и других по­лезных продуктов.
Учитывая положительные и отрицательные особенности зер­на, его следует считать не кормом, а лишь ценным сырьем для приготовления кормов. Изменить качество белка, т. е. разрушить крахмал до более усвояемых веществ, нейтрализовать вредные компоненты и тем самым значительно повысить питательность зерна, можно при его предварительной подготовке, которая вклю­чает в себя измельчение, плющение и другие процессы.
Зоотехнические требования к приготовлению зерна касаются в основном степени его измельчения. Но оптимальная степень из­мельчения зерна для животных разных видов неодинакова.
К скармливанию некоторых видов концентрированных кормов предъявляют следующие зоотехнические требования:
• фуражное зерно скармливают крупному рогатому скоту в круп­ном или среднем помоле (предпочтение следует отдавать помолу на вальцовых мельницах), откормочному поголовью свиней — в мелком помоле, птице — в крупном и среднем помоле;
• крупный помол соответствует размерам частиц 1,8...3,0 мм, средний — 1,0... 1,8 мм и мелкий — 0,2... 1,0 мм;
• жмых для крупного рогатого скота дробят до получения час­тиц размером 3... 5 мм, для свиней применяют мелкий помол, для птицы — средний.
В готовом корме нежелательно присутствие пылевидных час­тиц. Они плохо смачиваются слюной и желудочным соком живот­ных и вследствие этого медленно перевариваются. Кроме того, пылевидная фракция взрывоопасна и отрицательно воздействует на дыхательные органы людей, вызывая различные легочные за­болевания и снижая производительность труда обслуживающего персонала.

7.2. Измельчители грубых кормов

Измельчением называется разделение твердого тела на части путем приложения внешних сил, превосходящих силы молеку­лярного сцепления его частиц. Одновременно с резкой возможно растирание (расщепление) грубостебельных кормов вдоль волокон.
При получении измельченного корма требуемого качества преж­де всего нужно помнить о том, что корм как материал раститель­ного происхождения состоит из двух структурных элементов: ске­лета (каркас, арматура), обладающего упругими и пластическими свойствами, и вязкого заполнителя. Поэтому разрушение такого материала наиболее эффективно при использовании измельчите­лей ударно-истирающего действия.
Для измельчения грубых кормов применяют большую груп­пу машин с молотковыми и штифтовыми рабочими органами: ИГК-30Б, ИРТ-80, ИРТ-165, ИРМА-15 и ИГК-Ф-4. Измельчи­тель грубых кормов ИГК-30Б используют на фермах крупного рогатого скота и овцефермах в навесном (ИГК-30Б-I, с приводом от ВОМ трактора) и стационарном (ИГК-30Б-II, с приводом от электродвигателя) исполнениях. Он состоит (рис. 7.1) из рамы, питателя, штифтового дискового измельчителя, привода и деф­лектора с механизмом поворота.

Рис. 7.1. Измельчитель грубых кормов ИГК-30Б-II

Штифтовой дисковый измельчитель имеет ротор, измельчаю­щую камеру с неподвижным штифтовым диском, лопатки, отсе-катель и редуктор (первое исполнение) или привод (второе ис­полнение).
При вращении дискового измельчителя его штифты, взаимо­действуя со штифтами неподвижного диска, измельчают грубые корма, которые затем воздушным потоком и лопатками выбрасы­ваются через дефлектор. Установленный в измельчителе отсекатель предотвращает наматывание стеблей влажного корма на на­ружные штифты ротора (диска).
Принцип измельчения соломы штифтами в дисковом измель­чителе ИГК-30Б (излом, разрыв, перетирание) при линейной скорости штифтов 42...48 м/с основан на использовании свойств ломкости и хрупкости сухих стеблей. ИГК-30Б способен измель­чать солому влажностью до 25...28 %. Посторонние примеси уда­ляются из нее в промежуток (шириной 200... 300 мм) между транс­портером и камерой измельчения. Поступающая солома с транс­портера втягивается в камеру измельчения воздушным потоком, создаваемым штифтовым диском, а более тяжелые включения падают в указанный промежуток. Солома с повышенной влажно­стью теряет хрупкость, стебли ее не ломаются, трудно поддаются разрыву и перетиранию, поэтому работа штифтового измельчите­ля ИГК-30Б затруднена: стебли зависают на штифтах и заторма­живают диск, производительность падает с 3 до 0,8 т/ч, а энерго­емкость процесса возрастает с 7,2 до 16 кВт-ч/т.
Опыт некоторых хозяйств показывает, что производительность измельчителя ИГК-30Б при измельчении соломы влажностью до 35% можно сохранить на уровне 2...2,5 т/ч, для чего на непод­вижном диске устанавливают десять лопастей, сняв перед ними по одному штифту в каждом из трех рядов. На неподвижном диске в месте выброса измельченной соломы также снимают штифты, а число лопаток на роторе увеличивают до 25. Затем, применив вме­сто дефлекторов трубу диаметром 200 мм, подают измельченную солому на высоту до 6...7 м (вместо 3,5 м) и на расстояние до 8... 10 м.
Для повышения производительности ИГК-30Б и качества из­мельчения соломы кроме разрядки штифтов на статоре и роторе их затачивают до получения острых кромок. Рабочую часть штиф­тов стачивают по всей длине на конус и под углом 30° делают насечки глубиной 3 мм и шириной 2 мм. Частоту вращения ротора увеличивают с 16,66 до 20 с-1 путем установки на вал электродви­гателя шкива диаметром 410 мм, а на вал ротора — диаметром 360 мм.
Такая модернизация позволяет повысить качество измельче­ния соломы без уменьшения подачи корма на транспортер. При влажности соломы выше 20 % необходимо уменьшить подачу ма­териала к измельчающему органу, изменив передаточное отно­шение в трансмиссии. Для этого следует переставить звездочки привода питателя: на вал редуктора установить звездочку с 15 зу­бьями, а на промежуточный вал — с 20 зубьями.
Недостатком ИГК-30Б является то, что при его работе измель­ченный корм загружается на питающий транспортер вручную. Это приводит к резкому снижению производительности и неэффектив­ному использованию машины. Для повышения ее производитель­ности проводят модернизацию путем замены питающего транспор­тера бункером-дозатором. Например, переоборудование ИГК-30Б для измельчения зерна кукурузы заключается в замене питателя загрузочным бункером объемом 0,8... 1,0 м3 с заслонкой для регу­лирования подачи зерна и применении электродвигателя А02-81-4 мощностью 40 кВт с частотой вращения ротора 1460 мин-1 вместо менее мощного. Такая поточная линия обеспечивает производи­тельность до 8... 10 т/ч. Кроме измельчителя ИГК-30Б она включа­ет в себя завальную яму с виброметателем ТЛ-5 и ленточный транс­портер ЛП-10.
Измельчитель ИГК-30Б может быть установлен и около тран­шеи. В этом случае его загружают непосредственно из бурта, ис­пользуя погрузчик любого типа в сочетании с дозатором, напри­мер КТУ-10.
Измельчитель ИГК-Ф-4 (рис. 7.2) служит для обработки гру­бых кормов и зерна кукурузы в технологических линиях кормоце­хов, а также на малых фермах и в зонах отгонного и горного жи­вотноводства. Механизированная загрузка осуществляется питате­лями-дозаторами типа ПЗМ-1,5М или БДК-Ф-70. В измельчителе ИГК-Ф-4 унифицированы выгрузной дефлектор и штифтовые рабочие органы с ИГК-30Б, поэтому их устройство и технологи­ческий процесс работы аналогичны.

Рис. 7.2. Измельчитель грубых кормов ИГК-Ф-4:
1 – питатель; 2 – циклоны; 3 – рабочая камера; 4 – шкаф управления

Бункерные дробилки-измельчители типа ИРТ предназначены для измельчения сена, соломы и других грубых кормов, заготав­ливаемых в рассыпном или прессованном виде. Исходный корм подается в загрузочный бункер измельчителя стогометателем-по­грузчиком ПФ-0,5, погрузчиками ПКУ и ПМ-0,8Б, копновозом КУН-1,0 и другими механическими погрузочными средствами. Измельченная масса выгружается в кормораздатчики или тракторные прицепы с высотой бортов до 3,5 м от уровня стоянки измельчителя.
Зазор между молотками ротора и радиальными деками дроби­лок-измельчителей должен составлять 4...6 мм. Его регулируют пе­ремещением деки по направляющим с последующей фиксацией ее при помощи болта и спецгайки.
Дробилка-измельчитель ИРТ-Ф-80 предназначена для измель­чения гру
Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3Апредназначен для измельчения грубых кормов любой влажности и для измельчения других компонентов и их смешения для приготовления кормовых смесей. Основные сборочные единицы измельчителя-сме­сителя: собственно измельчитель-смеситель, транспортер для выгрузки готовой про­дукции, металлическая стойка (опора) транспортера и комплект пусковой и защит­ной аппаратуры состоящий из двух блоков типа РУС.
Измельчитель-смеситель (рис. 7.3) состоит из рамы 1, на которой смонтированы приемный бункер с приемной I, рабочей II, выгрузной III камерами, ротор с ножами 6, деки 3 и ножей противорезов 1, электродвигатель 11, бункер выгрузного транспор­тера 14. Корпус выгрузной камеры III с помощью фланца соединен с рабочей каме­рой. Между ними вмонтирован шибер 10, позволяющий регулировать площадь про­ходного сечения из рабочей камеры в выгрузную.
Корпус рабочей камеры представляет собой цилиндр, по периметру которого раз­мещены шесть окон. В окнах установлены противорезы 7 и деки 3, которые с наруж­ной стороны закрыты кожухами 4. Ножи противорезов подпружинены, что предот­вращает их поломку в случае попадания в камеру твердых предметов.
На корпусе рабочей камеры установлен быстросъемный приемный бункер с фор­сунками 5 для ввода в корм жидких компонентов. В центре рабочей камеры верти­кально установлен ротор измельчителя, на котором жестко закреплены ножи. В ниж­ней части ротора находится швырялка 2 для выбрасывания измельченной массы. Привод ротора осуществляется от электродвигателя, смонтированного на плите (корпусе), через клиноременную передачу.
Выгрузной транспортер предназначен для выгрузки переработанного корма в транспортное средство и состоит из рамы приемного бункера, выгрузной головки, цепи с натяжным устройством и мотор-редуктора.
Полотно транспортера состоит из двух втулочно-роликовых цепей, к которым прикреплены металлические скребки, оно натягивается с помощью болтов натяжно­го устройства путем перемещения ведомого вата транспортера.

Корнеплоды Солома


Рис. 7.3. Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3А:
1 — рама; 2 — швырялка; 3 — зубчатая дека; 4 — кожух; 5 — форсунка; 6 — ротор с ножами; 7 — нож противореза; 8 - осно­вание; 9 — ось; 10 — шибер; 11 — электродвигатель; 12 — клиноременный привод; 13 — натяжной ролик; 14 — бункер выгрузного транспортера; I, II, III — приемная, рабочая (измельчения и смешивания) и выгрузная камеры

Привод транспортера осуществляется от мотор-редуктора через приводную цепь, которая закрыта кожухом.
Блоки управления типа РУС служат для пуска, остановки и защиты электродвига­теля. С помощью блока РУС-4 управляют электроприводом измельчителя-смесите­ля, а блока РУС-5 - электроприводом транспортера.
Технологический процесс происходит следующим образом. Подлежащие измель­чению и смешиванию грубые, сочные и другие корма подают в приемную ка­меру I бункера. Под действием всасывающего эффекта, создаваемого швырялкой 2 (см. рис. 16), корма попадают в рабочую камеру II, где вся масса под действием цен­тробежных сил вращения равномерно распределяется вдоль стенок камеры. Здесь корм измельчается ножами верхнего ряда ротора 6 и ножами противорезов 7, смеши­вается и по спирали опускается вниз. Компоненты корма ножами ротора и противо­резов интенсивно измельчаются и перемешиваются, превращаясь в однородную смесь. В конце процесса кормосмесь попадает в выгрузную камеру III и швырялкой 2 выбрасывается в бункер 14 выгрузного транспортера. Инородные предметы выбрасываются в выгрузную камеру.
Подготовка к работе и технологические регулировки осуществляются так. При подготовке к работе измельчителя-смесителя устанавливают требуемое число ножей противорезов или дек в зависимости от режима (измельчения или смешивания), в котором должна работать машина.
В режиме измельчения ИСК-3А комплектуют шестью пакетами ножей противо­резов. На роторе устанавливают четыре укороченных ножа (1-й ряд), два-четыре длинных ножа (2-й ряд) и два-четыре зубчатых ножа (3-й и 4-й ряды). Вследствие ус­тановки на роторе различных ножей, а в рабочей камере ножей противорезов корм интенсивно измельчают вдоль и поперек волокон.
При переводе измельчителя-смесителя из режима измельчения на режим смеши­вания его комплектуют шестью зубчатыми деками. На роторе ставят четыре укоро­ченных ножа (1-й ряд), два длинных (3-й ряд) и два зубчатых (4-й ряд). Ножи проти­ворезов выводят из рабочей зоны.
Степень измельчения и интенсивность смешивания корма в рабочей камере регу­лируют тремя способами: шибером, установленным между рабочей и выгрузной ка­мерами (перед швырялкой); подбором числа противорезов и зубчатых дек; подбором числа ножей, устанавливаемых на роторе.
В зависимости от вида корма и его физических свойств пакеты противорезов и зубчатых дек устанавливают в такой последовательности: шесть зубчатых дек, сме­щенных одна относительно другой на 60°; поочередно по три пакета противорезов и зубчатых дек; шесть пакетов противорезов, смещенных на 60°.
Перед началом работы проверяют крепление болтовых соединений крыльчатки, ножей противорезов, электропривода, натяжение клиновых ремней.
Производительность при измельчении соломы влажностью до 20 % составляет 4,5 т/ч, при смешивании кормов — до 25 т/ч. Размер измельчения стебельчатых кор­мов (не менее 80 % по массе) до 50 мм. Суммарная установленная мощность электро­двигателей 39,2 кВт, габаритные размеры 7030x1730x3580 мм, масса 2230 кг.

7.3. Машины для мойки и измельчения корнеклубнеплодов

Для обработки корнеклубнеплодов необходимо использовать комбинированные машины и агрегаты, которые выполняют не менее двух технологических операций, обеспечивая поточность и высокое качество приготовления кормов.
Сравнение качества работы измельчителей показывает, что из машин с рубящими рабочими органами наиболее эффектив­ны ИКМ-5 и ИКМ-Ф-10. В этих машинах затраты энергии при измельчении сахарной свеклы составляют соответственно 4,1 и 3,6 кДж/кг.
Измельчитель-камнеуловитель ИКМ-5 предназначен для очис­тки от камней, мойки, измельчения корне- и клубнеплодов и подачиих в накопители-дозаторы или транспортные средства. ИКМ-5 имеет два режима частоты вращения диска (500 и 1000 мин-1) для изме­нения степени измельчения (соответственно для крупного рога­того скота и свиней). Он состоит из следующих сборочных еди­ниц: ванны, подъемного шнека диаметром 400 мм, измельчителя с ножевым рабочим органом дискового типа и скребкового транс­портера для удаления инородных предметов. Шнек служит для мойки и подачи корне- и клубнеплодов из ванны к измельчите­лю, а также для отделения клубней от камней.
Измельчитель имеет литой корпус, нижний и верхний диски диаметром 400 мм с двумя вертикальными и четырьмя горизон­тальными ножами, которые закреплены непосредственно на валу двухскоростного электродвигателя мощностью 7,5 кВт. Для пере­работки мерзлых корнеплодов измельчитель комплектуется смен­ными горизонтальными ножами с зубчатым лезвием.
Рабочий процесс состоит в следующем. Открывается вентиль водопровода, и наполняется водой моечная ванна. Корнеплоды транспортерами ТК-5 или ТК-5Б подаются в ванну, где отмыва­ются от земли вихревым потоком воды, создаваемым крылачом. Камни опускаются на дно ванны и выгружаются скребковым транс­портером. Затем корнеплоды вторично отмываются встречным потоком воды в шнеке и по направляющему кожуху попадают в дробильную камеру, где поступают на верхний диск, режутся го­ризонтальными ножами в стружку, которая поступает на средний диск, центробежной силой отбрасывается к неподвижной проти-ворежущей гребенке и вторично измельчается вертикальными ножами. Измельченная масса, проходя между ножами деки, по­падает на нижний диск и его лопатками выбрасывается в накопи­тель или транспортное средство.
Изменение размера частиц измельчаемых корнеклубнеплодов достигается переключением частоты вращения ротора электродви­гателя. Для тонкого измельчения в камеру дополнительно устанав­ливают рифленую деку и переключают электродвигатель на частоту вращения 1000 мин-1. Для крупного измельчения деку снимают и переключают электродвигатель на частоту вращения 500 мин-1.
При мойке картофеля без измельчения снимают деку и верх­ний диск измельчителя, а на его место устанавливают стопор ниж­него диска. Отмечая достоинство измельчителя корнеклубнеплодов ИКМ-5, связанное с его универсальностью (мойка, измельчение и удаление камней), следует обратить внимание на то, что он имеет низкую надежность в работе. Это обусловлено тем, что диски измельчителя закреплены непосредственно на валу электродвига­теля, в результате чего на него попадают остатки воды со шнека и влага от измельчаемых корнеклубнеплодов. По данным Подольской машиноиспытательной станции, время наработки электродвига­теля измельчителя такой конструкции не превышает 15 ч. Для устранения этого недостатка измельчитель корнеклубне­плодов ИКМ-Ф-10, который является модификацией ИКМ-5, в последних конструкциях приводится во вращение посредством клиноременной передачи через шкив, что обеспечивает более высокую надежность работы электродвигателя и в целом всей ма­шины.
Технологический процесс, выполняемый измельчителем ИКМ-Ф-10, в основном тот же, что и у измельчителя ИКМ-5. Оба эти измельчителя неудовлетворительно работают при обра­ботке крупных корнеклубнеплодов (размером более 100 мм).
Измельчитель корнеклубнеплодов ИКУ-Ф-10 моет, полностью удаляет камни и другие примеси диаметром до 260 мм, а также измельчает корнеклубнеплоды всех видов диаметром 250... 350 мм. Агрегат (рис. 7.4) состоит из таких же узлов и механизмов, что и у измельчителей ИКМ-5 и ИКМ-Ф-10. Однако в ИКУ-Ф-10 дополнительно установлен барабан предварительной очистки диа­метром 660 мм и длиной 950 мм. Он представляет собой обечайку с двумя каналами для клиновых ремней, соединенную с пальца­ми, которые с одной стороны вварены в обечайку, а с другой оставлены открытыми. Барабан, приводимый в действие с помо­щью электродвигателя с частотой вращения 39 мин-1, опирается бандажами на две пары опорных роликов, установленных на раме. Третья пара, размещенная на кожухе, создает замкнутую систе­му, в которой вращается барабан.

Рис. 7.4. Измельчитель корнеклубнеплодов ИКУ-Ф-10:
1 – измельчающее устройство; 2 – шнек; 3 – выгрузной транспортер; 4 – моечная ванна; 5 – барабан предварительной очистки

Особенностью технологического процесса, осуществляемого ИКУ-Ф-10, является то, что корнеклубнеплоды загружаются в ванну мойки камнеотделителя не сразу (как у ИКМ-5 и ИКМ-Ф-10). Сначала их загружают во вращающийся барабан сухой очистки. Здесь отделяется основная масса земли, соломы и растительных остатков. Из барабана, установленного с зазором относительно загрузочного лотка, корнеклубнеплоды поступают в ванну мойки-камнеотделителя, где потоком воды, создаваемым рабочим коле­сом и витками шнека, отмываются и подаются в измельчающий аппарат. Камни диаметром более 100 мм и другие тяжелые примеси отделяются от корнеклубнеплодов еще на наклонной стенке лот­ка мойки, а попадая на лопасть колеса, отбрасываются к наклон­ному транспортеру. Производительность агрегата ИКУ-Ф-10, т/ч, при измельчении кормовой свеклы — 18,3, картофеля — 17, брюк­вы — 15,3. Потери измельченного корма в 9,5, а расход воды — в 1,5 —2 раза меньше, чем у измельчителя ИКМ-5. Мощность элек­тродвигателя 12,55 кВт, масса машины 1750 кг, габариты 4250 х 2470 х 3070 мм.
Измельчитель кормов ИКВ-5А «Волгарь-5» предназначен для обработки силоса, зеленой массы, корнеклубнеплодов, бахчевых культур и грубых кормов. Основные сборочные единицы показа­ны на рис. 7.5, а. Транспортер подачи 5 состоит из металлических планок, образующих сплошную ленту. Для прижатия массы, по­ступающей на ножевой барабан 3, установлен прессующий транс­портер 4. Ножевой барабан имеет два диска, укрепленных на его валу. К диску прикреплены шесть ножей, расположенных по винто­вой линии. Ниже ножевого барабана находится измельчающий ба­рабан 1, который состоит из шнека 6 (рис. 7.5, б), подвижных 7 и неподвижных ножей. Неподвижные ножи установлены в корпу­се камеры измельчающего барабана.

Рис. 7.5. Измельчитель кормов ИКВ-5А «Волгарь-5»:
1 — измельчающий барабан; 2 — заточное устройство; 3 — ножевой барабан; 4 — нажимной транспортер; 5 — подающий транспортер; 6 – шнек; 7 – подвижный нож

Рабочий процесс измельчителя начинается с подачи измель­чающего материала транспортерами в ножевой, а затем измельча­ющий барабаны. Степень измельчения кормов регулируют уста­новкой ножей последнего.
Чтобы приготовить корм для птицы, первый подвижный нож измельчающего барабана устанавливают (см. рис. 7.4, б) под уг­лом, равным 9° к последнему витку шнека в направлении, противоположном вращению; для свиней — под утлом а, равным 54°. Все последующие подвижные ножи ставят по спирали через 72° против направления вращения. Для измельчения корма крупно­му рогатому скоту ножи второй ступени снимают. Зазор (1... 2 мм) между ножами барабана и противорежущей пластиной получают перемещением барабана по раме.
После переработки 150...200 т кормов ножи затачивают заточ­ным устройством 2. Вторая ступень измельчения оснащена пре­дохранительным устройством, автоматически отключающим элек­тродвигатель измельчителя в случае его перегрузки при забивании механизма.
Производительность машины, т/ч, при измельчении корне­плодов — 5...8, силоса — 3...4 и зеленой травы — до 2.

7.4. Дробилки кормов

Новым видом оборудования для измельчения зерна в комби­кормовой промышленности и хозяйствах являются молотковые дробилки. Они делятся на решетные, универсальные и безрешет­ные (с рециркуляцией и без нее).
Во всех конструкциях дробилок основным рабочим органом, осуществляющим процесс разрушения материала, является ротор с шарнирно-подвешенными молотками, которые могут иметь раз­личную форму в зависимости от вида перерабатываемого матери­ала и заданной тонкости помола. Будучи расположены по длине окружности ротора либо в ряд, без смещения, либо по винтовой линии, они должны перекрывать всю ширину дробильной камеры.
Наиболее широко распространены пластинчатые молотки с двумя отверстиями, как прямоугольные, так и с вырезами, что позволяет осуществлять их четырехразовую перестановку при из­носе одной из рабочих сторон.
Для измельчения фуражного зерна в хозяйствах используют несколько типов молотковых дробилок: КДУ-2 , ДКМ-5, ДБ-5 и др. Универсальная кормодробилка КДУ-2 (рис. 7.6) предназначе­на для дробления зерновых культур, сена, соломы, жмыха и ку­курузных початков.

Рис. 7.6. Технологическая схема дробилки КДУ-2,0:
1 — циклон; 2 — шлюзовой затвор: 3 — отводной рукав; 4 — заслонка; 5 — магнитный сепаратор; 6 — решето; 7 – вентилятор; 8 — барабан; 9 — ножевой барабан; 10 – загрузочный ковш; 11 – фильтровальный рукав; 12 – питатель-транспортер

Принцип действия универсальной дробилки состоит в следую­щем. Зерно из бункера 10 сыпучих кормов поступает в дробиль­ную камеру, где последовательными ударами молотков барабана 8 дробится в муку, которая через отверстия в решете 6 попадает в зарешетную полость. Вентилятор 7 отсасывает муку и потоком воздуха направляет в циклон 1. Здесь мука освобождается от воз­духа и через шлюзовой затвор 2 и отводной рукав 3 поступает для использования. Воздух по обратному трубопроводу возвращается в дробильную камеру, а его избыток выпускается в атмосферу че­рез фильтровальный рукав 11. В процессе входа в дробильную ка­меру зерно очищается от механических включений магнитным сепаратором 5. При дроблении стебельных и других кормов исход­ный продукт подается на питающий транспортер 12, затем пред­варительно измельчается ножевым барабаном 9 при закрытой за­слонке 4 бункера 10 сыпучих кормов, а в дальнейшем технологи­ческий процесс происходит так же, как и для зерна.
Универсальная молотковая дробилка способна дробить продукт влажностью 20 ... 22 %, за исключением травяной муки, когда влаж­ность высушенного сена должна составлять не более 12 %. Степеньизмельчения кормов регулируют установкой сменного решета 6 с отверстиями диаметром 4,6 и 8 мм. Для нормальной работы зазор между лезвиями ножей барабана 9 и противорежущей пластиной не должен превышать 0,8 мм. Регулируют зазор смещением каж­дого ножа с помощью регулировочного винта.
Конструктивные недостатки кормодробилок решетного типа состоят в том, что после непродолжительного времени работы (около месяца) стираются острые грани отверстий решет, при дальнейшем воздействии частиц отверстия удлиняются, а перемыч­ки между ними уменьшаются или совсем разрушаются. При со­единении соседних отверстий через них проходит неизмельчен-ный продукт. Производительная работа дробилки не обеспечива­ется из-за отсутствия устройства для загрузки зерна на измельчение.
Еще один существенный конструктивный недостаток кормо­дробилок решетного типа состоит в том, что в процессе измель­чения материала в дробильной камере с решетами образуется боль шое количество циркулирующего мучнистого пылевидного про­дукта, а это приводит к увеличению энергозатрат.
Безрешетная дробилка зерна ДБ-5 (рис. 7.7) может использо­ваться для измельчения зерна как самостоятельная машина.

Рис. 7.7. Технологическая схема безрешетной дробилки ДБ-5:
1 — дробильная камера; 2 — дробильный барабан; 3 — вихревая камера; 4 — возвратный канал; 5 — кормопровод; 6 — выгрузной шнек для отвода измельченного материала из разделительной камеры за пределы дробилки; 7 — заслонка; 8 — выгрузной шнек; 9 — сепаратор; 10 — разделительная камера; 11 — фильтр; 12 — пылеотделитель; 13 — датчик верхнего уровня; .14 — бункер для зерна; 15 — загрузочный шнек; 16 — датчик нижнего уровня; 17 — заслонка бункера; 18 — канал подачи зерна; 19 – канал возврата воздуха; 20 – дека

Принцип действия универсальной безрешетной дробилки ДБ-5 таков. Загрузка зернового бункера 14 осуществляется загрузочным шнеком 15, которым управляют с помощью датчиков нижнего 16 и верхнего 13 уровней зерна. Как только нижняя часть бункера освободится от зерна, подается сигнал нижнего датчика и зерно выгружается в бункер 14, и после его наполнения, а также после сигнала, поступающего от датчика верхнего уровня зерна, шнек отключается. Данная операция в процессе непрерывной работы дробилки повторяется.
Подача зерна на измельчение происходит через канал 16. Пос­ле сигнала автоматического регулятора заслонка 17 зернового бун­кера поднимается или опускается, поддерживая определенную толщину слоя зерна, поступающего в дробильную камеру 1 на измельчение. Зерно движется под действием силы тяжести и раз­режения, создаваемого вращающимся ротором.
Измельчение зерна происходит за счет воздействия на него вращающегося ротора 2. Под действием шарнирно-подвешенных молотков и деки 20 зерно измельчается за неполный оборот рото­ра и выносится за пределы дробильной камеры.
Транспортирование измельченного материала из дробильной камеры в кормопровод 5 осуществляется за счет швыркового эф­фекта ротора и воздушного потока, создаваемого им. Интенсифи­кация воздушного потока происходит благодаря вихревой камере 3, установленной в корпусе дробилки. Смесь измельченного мате­риала и воздуха по кормопроводу поступает в разделительную камеру 10.
Разделение измельченного материала на фракции протекает следующим образом. Воздушно-продуктовый слой поступает на поверхность решетного сепаратора 9. Часть измельченного зерна (мелкая фракция) проходит через отверстия сепаратора и выгру­жается шнеком 6 за пределы разделительной камеры. Подача го­товой фракции осуществляется шнеком разделительной камеры, из которой готовый продукт перегружается в выгрузной шнек 8.
Подача недоизмельченной фракции на возврат в дробильную камеру происходит по возвратному каналу 4. В зависимости от по­ложения поворотной заслонки 7, которой управляет рычаг, выве­денный на одну из боковых стенок разделительной камеры, опре­деляется число подаваемых на возврат фракций. Если заслонка находится в крайнем правом положении (мелкий помол), то все фракции, не прошедшие через отверстие сепаратора, по возврат­ному каналу поступают на доизмельчение. При среднем положе­нии заслонки часть материала возвращается на доизмельчение (средний помол), а при крайнем левом положении (крупный по­мол) все фракции поступают на выгрузку. В этом положении зас­лонки сепаратор не выполняет свою функцию, т.е. не осуществ­ляет разделения, так как весь материал направляется на выгрузку специальным транспортером. Избыток запыленного воздуха, пройдя пылеотделитель 12, уда­ляется через фильтр 11.
Основные рабочие органы (загрузочные и выгрузные сред­ства, ротор с электроприводом, зерновой бункер, шкаф управ­ления и т.д.) безрешетной дробилки ДБ-5 и универсальной дро­билки ДКМ-5, на которой измельчают не только зерно, но и грубые корма, максимально унифицированы.

Степень помола корма, измельченного в дробилках или мель­ницах, определяют с помощью ситового анализа. Для этого необ­ходим решетный классификатор, который представляет собой емкость цилиндрической формы с набором расположенных одно над другим сит, имеющих отверстия разного размера. С помощью решетного классификатора пробу измельченного материала мас­сой 100 г разделяют на размерные фракции и определяют модуль помола по формуле
М = (0,5Р0 + 1,5Р1 + 2,5Р2 + 3,5Р3)/100,
где Р0 — масса фракции на поддоне, г; Ри Р2 и Рг — массы фрак­ций на ситах с отверстиями размером 1, 2 и 3 мм.

7.5. Инновационная технология и оборудование для измельчения кормов
В настоящее время идут поиски и разработки новых технологий, позволяющих перерабатывать всю гамму компонентов полевого кормопроизводства. Например, технология “Cavikorm®”, состоящая из специализированных кавитационных линий приготовления кормов и использующихся на них кормовых рецептур. Приготовление сырьевых компонент осуществляется посредством кавитационного воздействия на изобретенной компанией инновационной установке – роторном измельчителе-диспергаторе. Использование оборудования “Cavikorm®” позволяет применять кормовые смеси, содержащие как зерновую часть, так и отходы пищевых производств: зеленую траву в летний период, сенаж – в зимний, сочные корма, солому. Линия соответствует современному технологическому уровню, позволяющему провести автоматизированную и механизированную подготовку кормосмесей. Технология системы кормления “Cavikorm®” позволяет в условиях промышленных комплексов и фермерских хозяйств осуществлять полноценное сбалансированное кормление животных всех половозрастных групп.
Инновационной особенностью данной технологии является использование в процессе приготовления корма эффекта кавитации. Кавитация – это физическое явление, образующееся в жидкости при создании особых внешних условий. В рамках кавитационного процесса в жидкой среде появляется огромное количество микропузырьков газа. Визуально этот процесс можно представить себе, как «холодное кипение». Эти мельчайшие пузырьки характеризуются высокой температурой (до 1000° С) и давлением находящегося в них газа. Они существуют ничтожно малый промежуток времени, а затем схлопываются. При схлопывании пузырьки выделяют тепловую и кинетическую энергию, воздействуя на погруженные в жидкость твердые компоненты, в нашем случае – частички кормового сырья, разрушая их.
Исследованиями установлено, что кормовые компоненты под воздействием кавитации диспергируются (т.е. измельчаются на внутриклеточном уровне), а также нагреваются (в зависимости от необходимости – до степени пастеризации или стерилизации). В результате кавитационной обработки улучшаются химико-биологические свойства корма: нейтрализуются антипитатели, выделяются моносахара, протеин переходит в более доступную для пищеварительного тракта животного форму. При этом кавитация не разрушает саму установку.
Весьма важная особенность кавитационной обработки заключается в том, что кормовая смесь в результате приобретает гомогенно-влажную форму (влажность 68–72 %) – наиболее оптимальную для пищеварения животного. Эта форма образуется за счет гидрационной воды, получающейся в процессе кавитации. Гидрационная вода легко соединяется с олигопептидам и аминокислотами, в результате чего получается взвешенная гомогенная масса. Таким образом, компонентам сырья, находящимся до обработки в сухом состоянии возвращается их природная влажность в виде коллоидно-связанной воды, которая положительно воздействует на клетки желудочно-кишечного тракта животных.
В целом проведенные исследования выявили значительное положительное влияние внедрения технологии “Cavikorm®” на повышение продуктивных и репродуктивных показателей поголовья, улучшение качества готовой продукции при одновременном существенном снижении ее себестоимости.
Осуществление данной технологии возможно при применении кавитационного измельчителя. Кавитационный измельчитель - это принципиально новый вид оборудования, используемый в производстве эмульсий и суспензий различного назначения. Он является последним достижением новой отрасли науки – физико-химической механики.
Известны следующие типы оборудования для диспергирования:
• Измельчители с мелющими телами (шаровые, бисерные, вибрационные, дезинтеграторы).
• Устройства самоизмельчения (барабанные, центробежные, струйные).
• Взрывные измельчители (со сбросом давления, с использованием взрывчатых веществ).
Недостатки этих типов устройств: износ мелющих тел; загрязнение продуктами износа измельчаемого материала; большая энергоемкость диспергирования; низкий КПД, агрегация (слипание) частиц при увеличении дисперсности материала.
В последние годы появилось оборудование для диспергирования с одновременной гомогенизацией:
• Ультразвуковые устройства.
• Ультразвуковые кавитационные устройства.
• Электрогидравлические устройства.
• Роторно-пульсационные устройства.
• Гидроударные установки.
Ультразвуковые устройства применяются редко и в специфических условиях (например, гомогенизация майонеза), а электрогидравлические устройства пока не нашли применения. Наибольшее распространение получили роторно-пульсационные устройства (за рубежом) и приходящие им на смену гидроударные установки (пока не имеют аналогов за рубежом).
Происходит закономерный переход к способу диспергирования материала в двухфазной (материал +жидкость) среде, что позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате. В качестве жидкости может быть вода или любая другая жидкость, например, масло выделяющееся при измельчении орехов, сок при переработке помидоров, гороха и т.д. Это дает возможность использовать физические свойства второй фазы (не сжимаемость, законы Паскаля и Бернулли) и применить новые физические эффекты (гидравлический удар, кавитацию, импульсы высокого давления, турбулентность).
Способ диспергирования материала в двухфазной среде лишен недостатков сухого способа диспергирования поскольку жидкость «не изнашивается», не загрязняет материал, предотвращает агрегацию за счет уменьшения поверхностной энергии твердой фазы (этот эффект усиливается добавлением поверхностно-активных веществ). Кроме того, использование жидкости позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате.
Установка конструкции Мозгового В.Г. КаГУД-1 (кавитационный гидроударный диспергатор) обеспечивает диспергирование и одновременное смешивание (гомогенизацию) материалов (рис. 7.8). Основными элементами установки являются ротор и статор. В роторе по окружности расположены резонансные камеры (резонаторы). В статоре отверстия - конфузоры. При вращении ротора происходит периодическое перекрывание выходных отверстий резонаторов. Измельчение происходит за счет воздействия на частицу кавитации, а также двойного (прямого и обратного) гидравлического удара при прерывании потока пульпы с заданной частотой. Частота специально подбирается равной собственной частоте ротора. Действие гидравлического удара носит пульсирующий характер. Разрушаемые частицы подвергаются гидравлическому удару в резонансных камерах (резонаторах). За счет совпадения собственной частоты резонаторов с частотой следования импульсов давления в камерах происходит многократное (в 10 раз по сравнению с роторно-пульсационными аппаратами) увеличение амплитуды значения давления. Гидродинамические процессы в установке сопровождаются развитой турбулентностью. Это способствует хорошей степени гомогенизации обрабатываемого материала.

Рис. 7.8. КаГУД-1:
а - общий вид; б - устройство: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – выходной патрубок; 4 – ротор; 5 – статор; 6 – резонаторные камеры; 7 - сужающийся канал резонатора прямоугольного сечения; 8 – лопатки; 9 - отверстия прямоугольного сечения в статоре

Разработано два типа гидроударного оборудования: роторно-пульсационные устройства или их аналоги и гидроударные системы – КаГУД-1 (аналогов за рубежом нет).
В настоящее время резонансная гидроударная система КаГУД-1 является наиболее эффективным и перспективным видом оборудования для диспергирования и гомогенизации.
Отличия аппаратов КаГУД от роторно-пульсационных заключаются в следующем:
1. В аппарате КаГУД-1 поток пульпы структурирован в каналах-резонаторах (соплах). Структуризация потока обеспечивает разделение потока на отдельные равные ручьи (в соплах), разделение ручьев на отдельные равные порции (в окнах статора), смешение порций в объеме улитки перед напорным патрубком. При этом в объем улитки попадают порции из диаметрально противоположных четырех окон (в данной модификации КаГУД-1). Это одно из условий идеальной гомогенизации. В РПА поток не структурирован, только частично канализован, поэтому перемешиваемые порции не одинаковы, отдельные порции могут проскальзывать с возвратом, другие порции – проскакивать без обработки (без разделения и смешения).
2. Скорость движения потока в каналах выше, т.к. работает эффект гидравлического сопла. При этом возникает высоко развитая турбулентность за счет кривизны канала. Это способствует увеличению степени гомогенизации на микроуровне – это второе условие идеальной гомогенизации.
3. За счет повышенной скорости и структурирования потока в каналах при перекрытии окон в роторе возникают условия для возникновения гидравлических ударов значительной величины. Этого в РПА не происходит.
4. В аппарате КаГУД-1 из-за несовпадения количества окон в роторе и статоре возникает бегущая волна гидравлических ударов. Путем подбора количества окон частоту бегущей волны можно согласовать с собственной частотой колебаний ротора. При этом ротор становится мощным объемным излучателем звукового давления в обрабатываемую среду. Звуковое давление концентрируется в объеме резонаторов. При этом твердая частица испытывает знакопеременное давление и силы "сжатия-растяжения" (ударная волна) разрывают частицу. Кроме звучащих стенок канала на частицу периодически (при перекрытии канала) воздействует пик давления в момент возникновения гидравлического удара. Комбинация этих сил приводит к эффективной диспергации пульпы.
5. В РПА пульсации давления слабо выражены, в основном работает кавитация, которая возникает только на рабочих поверхностях ротора и статора, что гораздо менее эффективно.
6. Производительность РПА гораздо меньше чем у КаГУД-1
Применение технологии жидкого кормления и кавитационного гидроударного диспергатора позволяет повысить питательность кормов, снизить их стоимость и расход, получить дополнительный привес при минимальных затратах.