Russian Federation
Lobnya, Moscow, Russian Federation
Lobnya, Moscow, Russian Federation
Russian Federation
available in liquid, viscous, and powdered form on the market of the Russian Federation, there are certain difficulties with their dosage and uniform distribution in silage feeds. This is especially important for preservatives, which are used in small doses. Abroad, this issue is solved by using applicators which allow to make low doses of preservatives in the range of 125-250 ml/t uniformly [1]. In our country, to increase uniformity of preservatives distribution, water is usually added to a small amount of preservatives and they are applied by column centrifugal or diaphragm pumps at the rate of 3–5 l/t of silage raw material. It is not possible to apply preservatives in pure form with available metering pumps, as they cannot ensure uniformity and small doses of their application. In this regard, the installation for forage harvester for fine-dispersed application of preservatives by compressed air was developed in the Federal Williams Research Center of Forage Production & Agroecology. The results of laboratory studies are presented.
tank, preservative, compressor, compressed air, pipelines, sprayer
Введение. При заготовке консервированных кормов большое значение имеет равномерное распределение консервантов в корме. Для повышения качества силоса и сенажа из многолетних кормовых трав в настоящее время в сельскохозяйственном производстве Российской Федерации широко применяются различные химические [2] и биологические консерванты [3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]. Если учесть, что консерванты отличаются по своим физическим свойствам и представлены на рынке Российской Федерации в жидком, вязком или порошкообразном состоянии, то существуют определенные трудности с их дозированием при внесении в силосуемые корма, а также в их равномерном распределении в корме.
Особенно это важно для консервантов, которые используют в малых дозах. Обычно для увеличения равномерности распределения консервантов к малому их количеству добавляют воду и вносят колонковыми центробежными [11] или диафрагменными насосами [12; 13]. Однако при их использовании невозможно добиться внесения малых доз консервантов и равномерного их распределения по массе.
В настоящее время существуют разные способы и устройства для внесения различных консервирующих препаратов.
Анализ существующих устройств для дозирования жидких консервантов [14; 15; 16; 17; 18; 19] показал, что неравномерное распределение препаратов наблюдается при инъектировании растительной массы, например, в кузовах транспортных средств или при использовании иглообразных инъекторов непосредственно перед закладкой корма на хранение.
Такая же проблема существует при послойной укладке и трамбовке массы в силосохранилищах. Препараты вносят после разравнивания силосуемой массы по траншее слоем, не превышающем 20 см. Применяемые для этих целей устройства [20; 21] не обеспечивают внесение малых доз препаратов и, самое главное, их равномерное распределение по слоям закладываемого на хранение силоса.
Известно, что наиболее равномерное внесение жидких консервантов обеспечивается на кормоуборочных комбайнах [22; 23] в процессе погрузки измельченной массы в транспортные средства. В данном случае консервант поступает непосредственно в кормовой поток, перемещающийся внутри силосопровода со скоростью до 38 м/с и более [24].
Однако вопрос о снижении потерь консервантов и повышении их равномерности распределения в потоке измельченной зеленой массы остается и в этом случае до конца не решенным.
Следует также учитывать, что при существующих нормах внесения в силосуемую массу дорогостоящих жидких консервантов из расчета 3–5 л/т [25; 26], во время уборки зеленой массы современными высокопроизводительными кормоуборочными комбайнами типа Дон-680М производства «Ростсельмаш» (Россия), Jaguar — фирмы Claas, BiG X — фирмы Krone (Германия) и другими происходят частые их остановки для дозаправки емкостей объемом 200 или 400 литров, что снижает их производительность.
Заслуживают внимания устройства, в которых дозирование консервантов осуществляется пневматическим способом.
Так, в устройстве для внесения консервантов [27] распылительным диском создается аэрозольное облако консерванта, которое под действием воздушного потока, образованного крыльчаткой с приводом, равномерно распределяется и проникает в массу убираемого валка перед измельчением. Ограничительные кожухи препятствуют потерям аэрозоля, а дозирование консерванта осуществляется, например, подбором шайбы, имеющей соответствующий диаметр проходного отверстия.
Ф.Н. Галлямовым, Р.А. Гариповым, Р.Р. Камалетдиновым разработано устройство для внесения консервантов [28], устанавливаемое на кормоуборочном комбайне и позволяющее вентилятором с диаметральной крыльчаткой создавать в распылителе равномерный воздушный поток по всей ширине валка и вносить консервант в виде аэрозоля непосредственно в тело валка перед измельчением.
В Кубанском государственном аграрном университете разработан агрегат для измельчения и разбрасывания соломы [29], в состав которого входит дозирующее устройство рабочего раствора для обработки соломы, работающее от сжатого воздуха, создаваемого компрессором трактора. Рабочий раствор из емкости, снабженной манометром, давлением воздуха по патрубкам подается к распылителям для обработки соломы перед ее разбрасыванием равномерным слоем по поверхности поля.
Для использования потока воздуха движущегося в материалопроводе кормоуборочного комбайна вместе с массой измельченного корма со скоростью порядка 20 м/с Т.П. Матеконисом и Э.С. Лаужинскасом предложен дозатор жидких добавок [30]. В данном устройстве количество поступающего консерванта из емкости с постоянным уровнем жидкости в распыляющую эжекторную трубку регулируется вследствие изменяемого по высоте положения открытого конца трубки. Другой конец трубки оперт на мембрану пневмокамеры, которая изгибается в зависимости от динамического напора воздушного потока в материалопроводе, передаваемого посредством трубки Пито в вакуумную полость пневмокамеры.
Проведенный анализ литературных источников показал, что, несмотря на разнообразие технических средств для внесения консервантов в силосуемую массу, практически все они не обеспечивают или не полностью обеспечивают равномерность внесения малых доз консервантов в силосуемую массу. В основном они отличаются сложностью конструкций, материалоемки, сложны в эксплуатации. Наиболее перспективным в этом направлении являются устройства, позволяющие распылять консерванты.
Это вызывает необходимость новых технических решений, устраняющих указанные недостатки.
Цель исследований. Разработать установку к кормоуборочному комбайну, обеспечивающую мелкодисперсное внесение малых доз жидких консервантов сжатым воздухом и равномерное их распределение в измельченной растительной массе.
Материалы и методы. Разработку установки к кормоуборочному комбайну для мелкодисперсного внесения консервантов сжатым воздухом и его испытания проводили в лаборатории механизации кормопроизводства ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» в соответствии с «Правилами безопасного механизированного применения биологических и химических консервантов кормов в кормопроизводстве АПК Российской Федерации» [31]. Определение качества работы оборудования, требуемую норму расхода консерванта, пробное внесение консерванта путем выработки полной или частичной емкости для него осуществляли в соответствии с ГОСТ Р54782-2011 «Машины кормоуборочные. Методы испытаний» [32].
В качестве консерванта использовали воду, поступающую самотеком из емкости установки в распылитель, функционирующий от сжатого воздуха, подаваемого компрессором СО-7Б.
Технические характеристики компрессора: производительность компрессора — не менее 30 (500) м3/ч (л/мин); максимальное давление сжатого воздуха компрессора — 0,6 (6) Мпа (кг/см2); ресивер компрессора, объем — 22 л; габаритные размеры: 810 × 520 × 1150 мм; масса компрессора — не более 135 кг; мощность электродвигателя — 4,0 кВт; обороты электродвигателя — 2800 об/мин; напряжение — 380 В.
Контроль давления воздуха в пневмосистеме установки осуществляли по манометру, установленному на ресивере компрессора. Дозу вносимого консерванта устанавливали регулировкой выпускных кранов емкости и компрессора.
Для определения производительности установки использовали мерный стакан объемом 1 л и секундомер. Дисперсность распыляемого консерванта (воды) определяли визуально. Скорость вращения крыльчатки распылителя определяли по тахометру.
Результаты и обсуждение. В ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» разработана установка для мелкодисперсного внесения малых доз жидких консервантов сжатым воздухом [33] (рис. 1).
Основным рабочим элементом установки для мелкодисперсного внесения малых доз жидких консервантов является распылитель (рис. 2, 3), обеспечивающий дезинтеграцию жидкого консерванта и подачу его мелкодисперсных капель непосредственно в силосопровод кормоуборочного комбайна.
Распылитель имеет корпус (1) с вертикальным штуцером (2) для подачи консерванта самотеком, боковым штуцером (3) для подачи сжатого воздуха и кронштейном (4) для крепления распылителя на силосопроводе комбайна. Корпус (1) распылителя снабжен задней крышкой (5) и крышкой-соплом (6). Внутри распылителя расположена крыльчатка (7) с восьмью лопастями (рабочее колесо), выполненная заодно с валом (8), и сепаратор (9). Задняя крышка (5) является внешней опорой вала (8) крыльчатки (7), а сепаратор (9) — внутренней.
Детали распылителя изготовлены из разных материалов. Так, корпус, вертикальный штуцер для подачи консерванта самотеком, боковой штуцер для подачи сжатого воздуха, кронштейн для крепления распылителя на силосопроводе комбайна и крышка-сопло выполнены из стали. Задняя крышка и сепаратор — из фторопласта. Крыльчатка с валом — из дюралюминия.
Установка для мелкодисперсного внесения малых доз жидких консервантов сжатым воздухом работает следующим образом. Компрессор кормоуборочного комбайна подает сжатый воздух через боковой штуцер распылителя на крыльчатку и раскручивает ее. В это же время через вертикальный штуцер подается самотеком из емкости установки консервант на крыльчатку, где происходит его дезинтеграция до мелкодисперсного состояния и в таком виде через сепаратор и крышку-сопло препарат вместе с воздухом вносится в силосопровод.
При определении производительности разработанного устройства в распылитель подавали самотеком жидкость объемом 1,5 л, имитирующую консервант, и сжатый воздух компрессором. При этом сжатый воздух раскручивал крыльчатку до 2000 об/мин, что обеспечивало требуемое распыление. Открытием полностью или наполовину крана емкости регулировали расход консерванта. Максимальный расход распыляемой жидкости достигал 500 мл/мин. Время распыления консерванта определяли по секундомеру.
Заключение. Разработанное устройство к кормоуборочному комбайну на основе распылителя с вращающейся от сжатого воздуха крыльчаткой, позволяет вносить жидкие консерванты в малых дозах — от 100 до 500 мл/мин в мелкодисперсном виде и обеспечивать равномерное их распределение в измельченной растительной массе.
Малые дозы препаратов, вносимые на тонну силосуемого сырья новым устройством, не требуют больших емкостей и частых остановок комбайна для дозаправки консервантом.
Предлагаемое техническое решение отличается простой конструкцией, малой материалоемкостью и стоимостью.
Разработанная установка также может быть использована на стационаре при закладке на хранение в рукава влажного зерна, жома, сенажа и других кормов.
1. Drincha V. M. Sposoby i applikatory vneseniya konservantov pri zagotovke kormov // Kormoproizvodstvo. - 2012. - № 2. - S. 45-49.
2. Korma: prigotovlenie, hranenie, ispol'zovanie : spravochnik / V. V. Scheglov, L. G. Boyarskiy. - M. : Agropromizdat, 1990. -255 s.
3. Tehnologicheskie i ekonomicheskie preimuschestva ispol'zovaniya preparata Biosil NN pri silosovanii viko-yachmennoy smesi / N. N. Kuchin, A. P. Mansurov, I. A. Shishkina, I. I. Rybin // Nauchno-tehnicheskiy progress v sel'skohozyaystvennom proizvodstve : materialy Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. (Minsk, 19-20 okt. 2012 g). - T. 2. - Minsk : NPC NAN Belarusi po mehanizacii sel'skogo hozyaystva, 2012.- S. 136-140.
4. Pobednov Yu. A., Mamaev A. A., Gor'kin A. M. Sravnitel'naya effektivnost' konservirovaniya trav s himicheskimi i biologicheskimi preparatami // Kormoproizvodstvo. -2011. - № 6.- S. 46-48.
5. Laktoflor - mikrobiologicheskiy preparat dlya silosovaniya kormov. - Sankt-Peterburg-Pushkin, 2006. - 36 s.
6. Afanas'ev P., Gurnaya O., Kalinin Yu. Garantiya kachestva silosa - Laktofid // Zhivotnovodstvo Rossii. - 2005. - № 6. - S. 57.
7. Klimenko V. P. Nauchnoe obosnovanie i razrabotka effektivnyh sposobov povysheniya energeticheskoy i proteinovoy pitatel'nosti silosa i senazha iz trav : avtoref. dis. … dokt. s.-h. nauk. - Dubrovicy : GNU VIZh Rossel'hozakademii, 2012. - 35 s.
8. Ispol'zovanie biologicheskih konservantov pri silosovanii sochnyh kormov i ih vliyanie na produktivnost' zhivotnyh / M. G. Malikova, N. Sh. Mamleev, D. R. Rahimkulov, R. R. Yalalov // Kormlenie sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh i kormoproizvodstvo. - 2010. - № 4. - S. 65-69.
9. Panov A. A. Effektivnost' bakterial'no-fermentnyh preparatov serii «Biotal» pri zagotovke silosa iz odnoletnih travosmesey i zernosenazha // Sel'skohozyaystvennye vesti. - 2009. - № 2. - S. 18-19.
10. Pobednov Yu. A. Silosovanie trav s ispol'zovaniem novyh bakterial'nyh preparatov // Zootehniya. - 1998. - № 6. - S. 12-14.
11. Patent RF № 42080, MPK F04D13/00, A23K3/00. Vertikal'nyy nasosnyy agregat / Sennik Ya. S., Gokoev I. A. - Opubl. v B. I. - 2004. -№ 32.
12. Reklamnyy prospekt OOO NPP «Belama plyus», Respublika Belarus'.
13. Instrukciya po ekspluatacii nasosno-doziruyuschego kompleksa NDK-12 firmy proizvoditelya OOO «Biotrof».
14. A. s. 1318215 SU, MKI A23K3/03. Ustroystvo dlya obrabotki zhidkimi konservantami poristogo rastitel'nogo materiala / I. A. Ulanov, N. A. Zubrilin, Yu. F. Lyavin, V. I. Duganec (SU). - № 3949327/30-15; zayavleno 03.09.1985; opubl. 23.06.1987, Byul. № 23.
15. A. s. 1327870 SU, MKI A23K3/03. Ustanovka dlya vneseniya zhidkih reaktivov v obrabatyvaemyy material / B. L. Mikaya, N. V. Kondrat'ev, V. K. Pozharskiy, V. E. Poedinok, A. I. Gerasimenko, V. L. Pyaev, A. A. Caplin (SU). - № 3935007/30-15; zayavleno 01.08.1985; opubl. 07.08.1987, Byul. № 29.
16. A. s. 1357005 SU, MKI A23K3/03. Ustroystvo dlya vneseniya zhidkih veschestv v ob'em rastitel'nogo syr'ya / A. D. Gar'kavyy, I. P. Maslo, V. E. Poedinok, V. A. Gar'kavyy, A. S. Polevoy, Yu. I. Savchenko, B. I. Andrusenko, N. P. Kaminskiy, A. P. Alekseev, M. P. Alekseenko (SU). - № 3914745/30-15; zayavleno 11.06.1985; opubl. 07.12.1987, Byul. № 45.
17. A. s. 1493406 SU, MKI A23K3/03. Ustroystvo dlya obrabotki poristogo rastitel'nogo syr'ya zhidkimi preparatami / E. K. Otto, V. N. Pochernin, I. G. Boyko, A. P. Gusak (SU). - № 4334260/30-15; zayavleno 29.10.1987; opubl. 15.07.1989, Byul. № 26.
18. Pat. 2063146 RU, MPK A23K3/03. Ustroystvo dlya in'ektirovaniya zhidkimi konservantami kormovoy rastitel'noy massy / P. Ya. Fadeev, V. Ya. Fadeev, I. V. Starikov, M. S. Mandrik, I. V. Zhorov (RU). - № 93040670/15; zayavleno 10.08.1993; opubl. 10.07.1996, Byul. № 19.
19. Pat. 2061387 RU, MPK A23K3/03; A23N17/00. Agregat dlya vneseniya konserviruyuschih preparatov v rastitel'nuyu massu / I. M. Kurochkin, Yu. E. Glazkov, A. V. Milovanov (RU). - № 93017878/15; zayavleno 29.03.1993; opubl. 10.06.1996.
20. A. s. SSSR № 1510819, MKI A23K3/03. Ustroystvo dlya vneseniya konservantov pri trambovke silosa / A. V. Gvozdev, A. D. Gar'kavyy, N. I. Dobryanskiy; opubl. v B. I. - 1989. - № 36.
21. A. s. SSSR № 1641250, MKI A23K3/03, A01F25/16. Ustroystvo dlya vneseniya konservantov pri trambovke silosa / A. V. Gvozdev, A. D. Gar'kavyy, N. I. Dobryanskiy; opubl. v B. I. - 1991. - № 14.
22. A. s. SSSR № 1214009, MKI A01D43/08. Silosouborochnyy kombayn / T. P. Matekonis, D. S. Gruzdene, I. Yu. Sirvidis, P. P. Yanulis; opubl. v B. I. - 1986. - № 8.
23. A. s. SSSR № 1777696, MKI A01D43/08. Silosouborochnyy kombayn / O. S. Marchenko, E. I. Reznik, A. A. Voronkov, N. M. Simonov, N. M. Semenihin, M. Yu. Darenko; opubl. v B. I. - 1992. - № 44.
24. Avramenko P. V. Issledovanie processa vneseniya konservanta v silosoprovod kormouborochnogo kombayna // Mehanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyaystva. Mezhved. temat. sb. v 2 t., T. 2 / RUP «Nauchno-prakticheskiy centr Nacional'noy akademii nauk Belarusi po mehanizacii sel'skogo hozyaystva». - Minsk : RUP «NPC NAN Belarusi po mehanizacii sel'skogo hozyaystva, 2013. - S. 27-34.
25. Teoriya i praktika konservirovaniya i hraneniya kormov / V. A. Bondarev, Yu. A. Pobednov, V. M. Sokolkov, S. A. Otroshko // Sb. nauchn. tr. k 75-letiyu Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta kormov imeni V. R. Vil'yamsa «Kormoproizvodstvo Rossii». - M. : RASHN, VIK. - 1997. - S. 117-130.
26. Sovremennye sposoby vneseniya konservantov / S. A. Otroshko, Yu. D. Ahlamov, A. V. Shevcov // Tehnika i oborudovanie dlya sela. - 2011. - № 3. - S. 14-15.
27. Pat. 2469551 RU, MPK A23K3/00. Ustroystvo dlya vneseniya konservantov / F. N. Gallyamov, R. R. Kamaletdinov, M. H. Bayguskarov, D. Yu. Shirokov (RU). - 2010103430/13; zayavleno 02.02.2010; opubl. 20.12.2012, Byul. № 35.
28. Pat. 2476084 RU, MPK A23K3/00. Ustroystvo dlya vneseniya konservantov / F. N. Gallyamov, R. A. Garipov, R. R. Kamaletdinov (RU). - 2011126805/13; zayavleno 29.06.2011; opubl. 27.02.2013, Byul. № 6.
29. Pat. 2536454 RU, MPK A01F12/40, A01D90/06. Agregat dlya izmel'cheniya i razbrasyvaniya solomy / B. F. Tarasenko, M. I. Chebotarev, A. A. Skubak (RU). - 2013138263/13; zayavleno 15.08.2013; opubl. 27.12.2014, Byul. № 36.
30. A. s. 1655451 SU, MKI A23N17/00. Dozator zhidkih dobavok v izmel'chennuyu massu/ T. P. Matekonis, E. S. Lauzhinskas (SU).- 4679649/15; zayavleno 20.03.1989; opubl. 15.06.1991, Byul. № 22.
31. Pravila bezopasnogo mehanizirovannogo primeneniya biologicheskih i himicheskih konservantov kormov v kormoproizvodstve APK Rossiyskoy Federacii: instruktivno-metodicheskoe izdanie / A. Yu. Izmaylov, O. S. Marchenko, V. A. Kolesnikova, L. A. Marchenko, T. V. Mochkova, A. I. Mishin. - M. : FGNU «Rosinformagroteh», 2009. - 36 s.
32. GOST R54782-2011. Mashiny kormouborochnye. Metody ispytaniy. - M. : FGUP «Standartinform», 2012. - 45 s.
33. Pat. 2695145 RU, MPK A23K10/00. Ustroystvo dlya vneseniya malyh doz zhidkih biologicheskih konservantov / S. A. Otroshko, N. D. Sharikov, A. V. Shevcov, V. M. Kosolapov (RU). - № 2018126501; zayavleno 18.07.2018; opubl. 22.07.2019, Byul. № 21.
