ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ КОРМОВ Российский патент 1997 года по МПК A01F25/16 

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.

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.

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.