Устройство для уборки навоза. Австрийский патент №3339652

3.2.4. Устройство для уборки навоза. Австрийский патент №3339652.

Рис. 3.2.Устройство для уборки навоза.

направляющий элемент;

выступы;

штанга;

скребок;

стойка;

болт;

стопорная пластина.

3.2.5. Назаров С.И., Прокопенко К.И. Механизация очистки стоил

[27. с. 33…34]. Разработан мобильный механический очиститель стойл

(рис 3.3.).Привод очистителя: электродвигатель 1,5 кВт, редуктор РЧУ –63А. Питание через гибкий кабель, подвешенный над конвейером. При работе конвейера очиститель движется вдоль стойл. Скребки 5 счищают навоз с поверхности стойл в навозный канал.

Рис.3.3.Схема очистителя стойл.

рама;

привод;

самоустанавливающиеся колеса;

цепь транспортера;

скребок;

ведомый вал;

ведущий вал;

поверхность стойла.

3.2.6. Журавлев Б.И., Бородулин Е.Н., Макаров Э.Р., Соловьев Р.В. Новая технология уборки навоза на фермах крупного рогатого скота [28. С. 22…24]. Предлагается укороченное стойло (рис.3.4.), длина которого на 50…100 мм больше длины косой животного и расположенное на 100…150 мм выше решетки навозного канала. Более низкие уступы ведут к загрязнению стойла, более высокие опасны для животных. Боковые ограничители устанавливают на высоте 1000 мм и длине 1000…1200 мм. Для удобства работы доярок через один длинный устанавливают один короткий ограничитель длиной 600…800мм. Большое значение имеет наклон пола стойл. Стойла имеют ширину 1200мм, уклон пола1%. На пол коротких стойл попадает 22%кала и 17% мочи, а длинных соответственно 94 и 93%.

Затраты труда на уборку понижаются в 2-3 раза. Если же убирать навоз один раз в смену, то можно вдвое уменьшить число скотников.

Рис.3.4. Укороченное стойло.

3.3.Выбор и обоснование конструкции для уборки стойл

Цель конструирования – повышение качеств уборки навоза, снижение затрат ручного труда при обслуживании животных. Конструкция устройства

(рис 3.5.)содержит промышленный транспортер ТСН – 160А 1 и дополнительные скребки 2, удаляющие навоз с задней поверхности стойла 9. Дополнительный скребок 2 посажен на вал 4, который вращается в чугунной втулке 6. Втулка 6 посажена в стакан 5, который приваривается ручной электродуговой сваркой к плите 3. Со стороны стойла к плите 3 приварена проушина 8, в которую входит штырь 11, фиксирующий плиту.

Рис.3.5.Схема конструкции для очистки стойл.

транспортер скребковый навозоуборочный ТСН –160А;

дополнительный скребок;

плита;

вал;

стакан;

втулка;

звездочка;

проушина;

стойло;

анкерные болты крепления конструкции;

штырь фиксирующий плиту.

При движении транспортера 1 звездочка 7 приводится в движение и вращает вал 4 с дополнительным скребком 2. Плита 3 крепится двумя анкерными болтами к торцевой стенке навозного канала. В процессе уборки навоза, за счет того, что рабочая поверхность скребка 2 выполнена по кубической параболе, захваченный навоз будет сходит со скребка с наименьшим сопротивлением.

3.4. Технологический расчет устройства для очистки стойл

Исходя из известной подачи транспортера ТСН –160А определяется призма волочения по формуле:

h=Q/в*σ*ρ*К, (3.1.)

где Q – подача транспортера, Q =1,25 кг/с [26.с.4.];

в – ширина навозного канала, в =0,32 м [26.с.84]

σ – скорость цепи транспортера, σ=0,18 м/с [26.с.5.]

ρ - плотность навоза, ρ=700 кг/м³ [30. С.40]

К - коэффициент подачи, К=К₁*К₂*К₃*К₄*К₅, (3.2.)

где К₁ – коэффициент заполнения навозного канала, К₁=0,5;

К₂ – коэффициент, учитывающий уплотнение навоза, при его

перемещении скребком, К₂=1,13;

К₃ – скоростной коэффициент, К₃=0,9;

К₄ – коэффициент, учитывающий объем канавки занятой цепью, К₄ =1;

К5 – коэффициент, учитывающий уклон подъема наклонного

трансформатора, К5=0,8 [ 5.с.165.]

К=0,5*1,13*0,9*1*0,8=1,32

h=1,25/0,32*700*0,18*1,32=0,024м,

Тяговое сопротивление Р движению транспортёра определяется по формуле:

Р = N_эв*102_т /Кσ, (3.3.)

где N_эв – мощность электродвигателя, N_эв = 4кВт [26. С. 5.]

_т – коэффициент полезного действия передачи,

_т = 0,8 [4. c. 401.]

К – коэффициент учитывающий сопротивление от натяжения цепи,

К=1,1 [4. с. 401]

Р = 4*102*0,8 /1,1*1,18=1648 Н,

Для обеспечения нормальных условий работы скребка необходимо чтобы

Tgλ ≤ tg2, (3.4)

где  - угол отклонения от перпендикуляра цепи;

2 – угол трения навоза о скребок.

Необходимое минимальное предварительное натяжение цепи Р_min определяется по формуле:

Р_min =P_o в_с/[t_ц (tgλ_max – f₁tg²λ_max)]-P_o/[2(1-f₁tgλ_max)], (3.5.)

где Р_о – сопротивление движению скребка при расположении его по нормали

к стене канавки, Н;

Р_о =Р/(1-f₁ *tgλ), (3.6.)

Р_о = 1648/(1-0,7)=1648 Н

в_с – расстояние точки приложения силы Р от цепи, в_с =0,5 в+с

в – длина скребка, в=0,285м;

с – расстояние от середины скребка до точки приложения силы Р, с=0,015 м;

t_ц –шаг цепи, t_ц = 0,08 м [26. С.26]

λ_max – максимально допустимый угол наклона скребка, λ_max=15⁰ [4. с. 401]

f₁ – коэффициент трения навоза о боковую стенку канала, f₁= 0,7 [4. С. 400.]

H_min =1648*0,157/[0,08 (0,26795 – 0,7*0,072)]-1648/[2(1-0,7*0,26795)]=1150 Н

3.5. Кинематический и энергетический расчет устройства

.Кинематические схемы навозоуборочного транспортера с дополнительным скребком представлена на рисунке 3.6.

Рис 3.6. Кинематическая схема навозоуборочного транспортера ТСН –160А с дополнительными скребком для очистки стойл.

приводная звездочка транспортера;

натяжная звездочка;

поворотная звездочка;

звездочка привода дополнительного скребка.

Окружная скорость вращения звездочки привода дополнительного скребка определяется по формуле:

W=υ/R, (3.8.)

где R – радиус звездочки привода дополнительного скребка.

W=0,18/0,15=1,1с^-1 Число оборотов скребка определяется по формуле:

n=30*W/П, (3.9.)

n=30*1,1/3,14=10,5 об/мин

Один полный оборот дополнительный скребок совершает за 6 секунд.

Условие эксплуатации учитывает коэффициент эксплуатации, который рассчитывается по формуле:

К_э = К_φ * К_т *К_γ (3.10.)

где К_φ – коэффициент угла наклона линии центров звездочек к горизонт К_φ =1

К_т – коэффициент температуры окружающей среды, Кт =1

К_γ - ккоэффициент ударности, учитывающий характер нагрузки,

К_γ=1,01 [15. с. 85]

Передаточное число цепной передачи U =1, т.к. число оборотов звездочек равны между собой.

Вращающий момент цепной передачи определяется по формуле :[15. с. 83]

M=9550*N/n (3.11.)
М=9550*4/10,5=3351Нм

Полезное усилие, передаваемое цепью рассчитывается по формуле:

Р=1000 N/ υ (3.12.)

Р=1000*4/0,18=22 кН

Проверочный расчет привода транспортера проводится по формуле:

N_ов=КРυ/102_т, (3.13.)

где К – коэффициент, учитывающий сопротивление от натяжения на

приводной звездочке, К=1,1 [4. С. 401]

N_ов=1,1*1630*0,18/102*0,8=3,6кВт

Для привода данного транспортера принимается электродвигатель, входящий в комплект поставки транспортера [26. С.5]

Для горизонтального транспортера электродвигатель 4а 112МВБСУ1 исп. 1М3081 ТУ16 –510.536-79 мощность 4 кВт с частотой вращения 16,7 с^-1 (1000об/мин);

Для наклонного транспортера элетродвигатель 4А80В4БСУ1 исп. 1М3081 ТУ16-510.375-79 мощностью 1,5 кВт с частотой вращения 25 с^-1 (1500 об/мин)

Передаточное число привода горизонтального транспортера 71,4 наклонного – 27,85.

3.6. Расчет на прочность скребка и вала устройства для

очистки стойл

3.6.1. Расчет скребка. Исходные данные:

1. материал скребка капрон ТУ-6-0-6-309-70

2. площадь поперечного сечения скребка, м² 1,2*10^-3

3. допустимое напряжение на изгибе, Н/м² 3924*10⁴

4. предел прочности, Н/м² 8829*10⁴

5. сила сопротивления навоза скребка, Н 103

Скребок работает на изгиб. Условие прочности при изгибе имеет следующий вид:

ζ = М/W_x ≤ [ζ ]_u, (3.14.)

где ζ – напряжение, возникающее в поперечном сечении скребка под

действием силы сопротивления навоза, Н/м²;

М – максимальный изгибающий момент, Нм;

[ζ ]_u – допустимое напряжение на изгиб для капрона, Н/м²;

W_x – момент сопротивления поперечного сечения скребка относительно

нейтрального слоя, м⁴ (рис3.7)

W_x=ав²/6, (3.15.)

где а – ширина поперечного сечения скребка, м;

в – высота поперечного сечения скребка, м.

W_x=0,01*0,12²/6=2,4*10^-5 м⁴

Рис.3.7 Поперечное сечение Рис.3.8. Схема действия силы

скребка . сопротивления навоза.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

М=Р*L, (3.16.)

где Р – сила сопротивления навоза скребку, Н;

L – плечо, на котором действует сила, м (рис.3.8).

М=103*0,6=61,8Нм

ζ =61,8/2,4*10^-5=257,5*10⁴ Н/м²

ζ < [ζ]_u257,5*10⁴