2. Основи теорії дозування

Сучасна технологія виробництва продукції тваринництва неможлива без використання пристроїв, які називаються дозаторами. Їх застосовують для приготування кормових сумішей, у процесі одержання, а також переробки продукції тощо. Дозування - це процес відмірювання заданої кількості матеріалу (порції) з потрібною точністю, яка визначається зоотехнічними, технологічними і економічними вимогами. Пристрої для автоматичного відмірювання чи зважування рідких або газоподібних речовин називають дозаторами. Основними показниками роботи дозаторів, які характеризують їх придат- ність до виконання технологічних операцій, є такі: пропускна здатність (проду- ктивність), з можливістю її регулювання в необхідних для технологічного процесу межах і нерівномірність подачі або точність дозування. Нерівномірність подачі визначається середньоквадратичним відхиленням потоку і коефіцієнтом варіації. Середньоквадратичне відхилення за фіксований час визначається за формулою:

n1 q)(q 2 i − − σ= ∑

де i q – маса порцій компонента, які відібрані за відповідний час; q – маса середньоквадратичної порції; n – кількість відібраних порцій. Коефіцієнт варіації середньоквадратичного відхилення визначається за формулою: 100 q v ⋅ σ = , %

При дозуванні складових частин комбікорму допускаються такі відхилення величини доз кожного від заданої за рецептом у відсотках від заданої маси всіх компонентів: - компонентів, кількість яких не перевищує 30% - до +1,5%; - компонентів, кількість яких становить 1...30% - до +1%; - компонентів, кількість яких становить 3...10% - до ± 0,5%; - компонентів, кількість яких становить менше 3% - до ± 0,1%. При дозуванні подрібненої соломи та сіна відхилення не повинно переви- щувати ± 5%. При дозуванні мікродобавок та їх сумішей окремими мікродозаторами допускається відхилення +3% від їх продуктивності. Правильність роботи дозаторів перевіряють шляхом відбору продукту від кожного дозатора при роботі його протягом 15...30 с.

Дозованість матеріалів. Матеріали класифікують за розміром частинок і щільністю. Для матеріалів кожної групи можуть бути застосовані загальні дозуючі машини або обладнання. В класифікації всі матеріали діляться на три великі групи: шматкові, зернисті і рідкі (текучі), о дозованості яких судять по якісній характеристиці (сипучості матеріалу). При недостатній сипучості живильники дозаторів обладнують різного роду спонукачами (ворошилки, грохоти та ін..)

Класифікація дозованих матеріалів

Група матеріалів

Номер групи

Розмір частинок, мм

Насипна щільність, кг/м3

Сипучість (текучість) матеріала

Великошматкові Шматкові Дрібношматкові

1 2 3

150 50-150 10-50

600-2500 500-2000 400-1500

Задовільна Задовільна Задовільна, добра

Зернисті Порошкообразні Пиловидні

4 5 6

0,5-10 0,05-0,5 0,05

300-1500 200-1000 100-500

Добра Достатня Незадовільна

Пластинчаті Рідкі Рідкі-в’язкі Пастообразні

7 8 9 10

волокна - - -

50-300 - - -

Незадовільна Добра Задовільна Незадовільна

3. Класифікація дозаторів

Відомі два способи дозування матеріалів - об'ємний і масовий, в окремій випадках використовують змішаний спосіб, який передбачає попереднє відмірювання порції за об'ємом, а потім її маса доводиться до заданої кількості не ваговому (масовому) пристрої. Об’ємний спосіб – це дозування (відмірювання) заданої кількості матеріалу за об’ємом, не залежно від маси і ваги матеріалу. Масовий спосіб - це дозування (відмірювання) заданої кількості матеріалу за масою і вагою матеріалу. При цьому не враховуються об’ємні характеристики матеріалу що дозується. За тим, як проходить процес, дозування може бути порційним або безперервним. У залежності від прийнятого способу дозування дозатори поділяються на об'ємні або вагові з порційною чи безперервною видачею матеріалу. Під час роботи дозатори повинні виконувати такі функції: 1) забезпечити видачу заданої кількості матеріалу з необхідною точністю. Це завдання може мати три варіанти рішення: а) без регуляції часу видачі, б) з видачею за

мінімальний час, в) видачею з строго певний час; 2) забезпечити видачу безперервним потоком з метою підтримки заданої подачі матеріалу, що видається за відповідний проміжок часу; 3) забезпечити задану видачу одного з вихідних компонентів суміші.

4. Об'ємні дозатори безперервної дії. У тваринництві найбільшого поширення набули дозатори безперервної дії. Ці дозатори досить прості за будовою, обслуговуванням, надійні в роботі і забезпечують достатню точність дозування. Вибір типу робочого органа залежить від фізико-механічних властивостей та геометричних параметрів матеріалів, які необхідно дозувати, а також якої точності дозування необхідно досягти.

4.1. Барабанні та секторні дозатори Барабанні та секторні дозатори використовують для сипучій матеріалів і встановлюють під випускними горловинами бункерів - накопичувачів. Одним із різновидів барабанних дозаторів є секторні дозатори.

Рисунок 2 - Барабанні та секторні дозатори: а – барабанний; б – секторний; в – секторний, в якому змінюється геометрія; г – лопатевий; 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – поворотна лопать ротора; 4 – вісь; 5 – регулюючий конус; 6 – повідок

Продуктивність барабанного дозатора визначається за формулою:

ϕ⋅ρ⋅⋅⋅⋅= cж znFlQ , кг/с

де ж F – площа поперечного перерізу жолобка (сектора), 2 м ; l – довжина робочої частини жолобка, м; z – кількість жолобків; c n – частота обертання барабана, 1 −c ; ρ – щільність матеріалу, 3 / мкг ; ϕ – коефіцієнт заповнення жолобків ( ϕ =0.8…0.9).

Регулювання продуктивності барабанного дозатора можна здійснювати, змінюючи площу поперечного перерізу жолоба, його довжину і частоту обертання барабана.

4.2. Стрічкові дозатори Стрічкові дозатори використовують для дозування добре і поганосипучих матеріалів. З боків стрічки встановлюють огородження, яке разом зі стрічкою створює жолоб, яким рухається матеріал. Висота шару матеріалу в жолобі обмежується заслінкою. Швидкість руху стрічки повинна бути у межах 0,1...0,5 м/с. При дозуванні поганосипучих кормів (подрібненої соломи, сіна, силосу тощо) товщину шару матеріалу регулюють бітерами або ортерами, які також встановлюються над стрічкою.

Рисунок 3 - Схеми стрічкових дозаторів: 1 – транспортер; 2 – бункер; 3 – заслінка; 4 – бітер; 5 – зчісуючий транспортер

Рисунок 4 – Стрічковий дозатор із барабанним вирівнювачем для подрібнених стеблових кормів: 1 – пластина; 2, 19 – перемикачі; 3 – механізм управління; 4 – упор із регулюванням; 5 – вісь; 6 – противага; 7 – шкала; 8 – стрілка; 9 – корпус; 10 – механізм переміщення корпусу 9; 11 – шків; 12 – електродвигун; 13, 14, 16 – важелі; 15 – боковини; 17 – пальцевий барабан; 18 – гребінка; 20 – транспортер; 21 – приймальний бункер; 22 – вал; 23 – диски; 24 – пальці

Продуктивність стрічкових дозаторів визначають за формулою:

khvQb ⋅ρ⋅⋅⋅= , кг/с

де b – ширина жолоба, м; h – товщина шару матеріалу на стрічці, м; v – швидкість руху стрічки, м/с; k – коефіцієнт заповнення жолоба (k =0,5…0,8).

Регулюють продуктивність дозатора, змінюючи товщину шару h за допомогою заслінки або іншого засобу, а також змінюючи швидкість руху стрічки.

4.4. Шнекові дозатори Шнекові дозатори використовують для дозування практично для всіх видів кормів за винятком стеблових. Вони можуть працювати як в горизонтальному так і в похилому положеннях. За конструктивним виконанням вони можуть бути з одним гвинтом і подвійними, постійним і змінним кроком.

Рисунок 5 - Схеми шнекових дозаторів: а – одновальний; б – двовальний; в – гвинтовий канал; 1 – корпус; 2 – гвинт (шнек); 3 – обернені лопаті; 4 – гвинтовий канал; 5 – ущільнення; 6 – діафрагма

Рисунок 6 – Шнековий дозатор ОКЦ-50: 1 – гвинт-фіксатор; 2 – важіль; 3 – шестерня; 4 – шнек.

Продуктивність шнекових дозаторів визначається за формулою:

Sk

8 DdQ 22

ρ⋅ω⋅⋅⋅ − = , кг/с

де D – внутрішній діаметр кожуха шнека, м; d – діаметр вала шнека, м; S – крок шнека, м; k – коефіцієнт заповнення шнека, (k = 0,8…0,95).

Зміну продуктивності шнекового дозатора у залежності від його конструкції проводять зміною кутової швидкості, кроку, а також заслінкою над вхідним створом шнека.

4.5 Дискові та тарілкові дозатори Дискові та тарілкові дозатори призначені для видачі із бункерів малозернистих, малошматкових і порошкових матеріалів.

Рисунок 7 - Кінематична схема дискового дозатору ДДТ: 1 – ланцюг; 2 – вал (нерухомий гвинт); 3,6 – шестерні; 7 – зірочка; 8 – механізм приводу; 9 – механізм перемикання передач.

Вони становлять собою плоску таріль, яка встановлена під бункером і обертається приводом. Між бункером і таріллю встановлюються рухома та нерухома манжети та ніж. За периметром тарілі встановлені огородження з вікном у місці розміщення ножа. Корм із бункера просипається на таріль і утворює на ній насипний конус матеріалу, частина якого при обертанні тарілі скидається ножем у вікно.

Продуктивність дискового дозатору визначається за формулою:

де Vk – об’єм матеріалу, що скидається з тарілі в один оберт, м3; ρ – щільність матеріалу, кг/м3; ω – кутова швидкість, с-1;

4.6. Відцентрові дозатор Рушійною силою для переміщення матеріалу із зони живлення в зону видачі дозатора є відцентрова сила, яка виникає при обертанні робочого органа. У зв'язку з тим, що величина цієї сили зростає під час руху потоку матеріалу за рахунок збільшення радіусу обертання, зростають швидкість руху матеріалу і його щільність. Це призводить до збільшення нерівномірності дозування.