Повышение эффективности выращивания молодняка КРС путем оптимизации параметров и режимов работы установки индивидуального нормирования концентратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Вторый, Сергей Валерьевич

• Вторый, Сергей Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вторый, Сергей Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Современные технологии выращивания молодняка КРС и тенденции их совершенствования.

1.2. Роль и значение концентрированных кормов в рационе молодняка КРС.

1.3. Технологии и технические средства раздачи концентратов молодняку крупного рогатого скота.

1.4. Процесс дозирования концентратов и анализ конструкций дозирующих устройств.

1.5. Краткие выводы, цель и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАННОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАЗДАЧИ КОНЦЕНТРАТОВ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ.

2.1. Оценка точности настройки параметров и режимов работы дозатора.

2.2. Обоснование конструктивной схемы дозирующего органа установки.

2.3. Основные параметры и режимы работы дозирующего органа.

2.3.1. Обеспечение истечения корма без сводообразования.

2.3.2. Исключение свободного истечения корма при неподвижных дисках.

2.3.3. Формирование порции корма и производительность дозатора.

2.3.4. Необходимые условия для обеспечения процесса дозирования.

2.3.5. Производительность и необходимая мощность на привод дозатора.

2.4. Основные расчетные параметры и режимы работы экспериментального дискового дозатора.

2.5. Выводы и задачи экспериментальных исследований.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Планирование экспериментов.

3.3. Описание лабораторной установки. Измерительные средства, используемые при исследованиях.

3.4. Методика исследования и обработка опытных данных.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МАКЕТА ДОЗАТОРА КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ.

4.1. Исследования физико-механических свойств дозируемых кормов.

4.2. Результаты сравнительных исследований шнекового и дискового дозаторов.

4.3. Результаты исследований макета дискового дозатора.

4.3.1. Результаты исследований дозирования плющеного зерна.

4.3.2. Результаты исследований дозирования рассыпного комбикорма.

4.3.3. Результаты исследований дозирования мелкогранулированного комбикорма.

4.3.4. Результаты исследований дозирования крупногранулированного комбикорма.

4.3.5. Определение оптимальных параметров и режимов работы дозатора при дозировании кормов с различными физико-механическими свойствами.

4.3.6. Определение значений коэффициента заполнения междискового пространства дозатора.

4.3.7. Определение значений коэффициента истечения дозируемых кормов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности выращивания молодняка КРС путем оптимизации параметров и режимов работы установки индивидуального нормирования концентратов»

Вступление России в эпоху рыночных отношений повлекло за собой резкое сокращение производства продукции животноводства, что привело к значительному снижению поголовья молочных коров и молодняка выращиваемого на мясо. Этому способствовал так же рост себестоимости производства животноводческой продукции вызванной высокими затратами, в первую очередь, кормов промышленного производства, энергии и других ресурсов.

Эффективность выращивания молодняка КРС в значительной степени определяется скоростью прироста живой массы, зависящей от многих факторов: рациона и схемы кормления, способа содержания животных, параметров микроклимата и др. Одним из способов получения планируемой продуктивности животных является использование современных методов проектирования технологий [1]. Гибкие системы проектирования технологий позволяют обеспечивать получение маскимального количества продукции при минимальных затратах за счет выбора множества возможных вариантов реализации технологии рационального варианта [2].

В рационе молодняка крупного рогатого скота в зависимости от периода выращивания и применяемой технологии (ремонтный молодняк или молодняк выращиваемый на мясо) доля концентрированных кормов в рационе может составлять 60%.

Самым ответственным, трудоемким и ресурсозатратным является первый (молочный) период выращивания молодняка - длящийся от рождения до 4-6 месяцев. Здесь формируется молочная или мясная продуктивность животного. Животное в это период полностью переходит от питания молоком на питание грубыми, сочными и концентрированными кормами. Важнейшее место в рационе занимают концентрированные корма, масса которых в первый месяц составляет до 100 грамм в сутки на одно животное, а концу периода выращивания возрастает до 1 кг и более. Очень важно в этот период с физиологической и экономической точек зрения соблюдать установленные нормы кормления. Недокорм животных приводит к снижению суточных приростов живой массы, это в свою очередь отрицательно сказывается на развитии животного, перекорм концентратами неправильно формирует систему пищеварения, приводит к перерасходу корма и резкому снижению экономической эффективности производства, так как эти корма являются весьма дорогими. Строгое выполнение этого технологического процесса возможно лишь при использовании современных автоматизированных технических средств для дозирования и раздачи кормов.

В настоящее время фирмами России и стран ближнего зарубежья не выпускается такое оборудование. Ряд известных фирм, таких как Mullerup (Дания), Schauer (Австрия), De Laval (Швеция), Pellon (Финляндия) выпускаются подвесные мобильные раздатчики и стационарные кормовые станции. Но они не находят широкого распространения ввиду высокой стоимости и значительных эксплуатационных затрат.

Поэтому разработки автоматизированных систем проектирования технологий выращивания молодняка КРС для сельскохозяйственных предприятий и установки индивидуального нормирования концентрированных кормов в зависимости от его возраста и физиологического состояния являются актуальными задачами.

Положения, выносимые на защиту: аналитические зависимости истечения дозируемых материалов и формирования дозы дисковым дозатором; математические модели зависимостей параметров и режимов работы дозатора от вида дозируемого корма; конструктивно-технологическая схема дискового дозатора для сыпучих материалов; модель и автоматизированная система проектирования технологий выращивания молодняка крупного рогатого скота; технико-экономические показатели раздатчика высокоценных кормов с дисковым дозатором.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Вторый, Сергей Валерьевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Анализ состояния технологий и технических средств выращивания молодняка КРС показал, что основными направлениями их развития является существенное снижение затрат труда на обслуживание животных путем использования принципа самообслуживания широкой механизации и автоматизации технологических процессов, повышение эффективности использования высокоценных кормов за счет их строго нормированного кормления и учета.

2. Изучение конструкций дозирующих устройств сыпучих материалов показало, что наиболее перспективными для дозирования высокоценных кормов являются объемные дозаторы, обладающие простотой конструкции и обеспечивающие требуемую точность дозирования с использованием гравитационного истечения корма. Предлагаемая конструкция дискового дозатора при минимальных энергетических затратах на процесс дозирования обеспечивает необходимую производительность устройства.

3. Проведены исследования по уточнению физико-механических свойств рассыпного и гранулированных концентрированных кормов, определены свойства ' нового вида корма - плющеного зерна, где насыпная о плотность- 473 кг/м , влажность - 24,7%, угол обрушения - 58°, угол естественного откоса - 32°, коэффициент внутреннего трения - 1,13, коэффициент внешнего трения по металлу - 0,66, начальное сопротивление сдвигу т0, внутреннее - 283 Па, внешнее по металлу - 155 Па.

4. Теоретические исследования процесса истечения и формирования порции корма дисковым дозатором позволили обосновать его основные конструктивные параметры и режимы работы. Дозатор двухдисковый с диаметром дисков - 0,09 м, углом отверстий секторов дисков - 60-120°, междисковым пространством - 0,02 - 0,04 м, частотой вращения дисков -2-4 об/с, производительностью- 0,1-0,2 кг/с.

5. Экспериментальные исследования с использованием методов математической статистики позволили получить математические модели процесса дозирования и оптимизировать параметры и режимы работы дискового дозатора: угол отверстия сектора диска - 84,8°, междисковое пространство -0.031 м, частота вращения дисков - 2 об/с.

6. Разработана модель и автоматизированная система проектирования технологий выращивания молодняка крупного рогатого скота. Она позволяет производить поиск рациональных вариантов технологий из множества возможных реализаций с решением оптимизационной экономико-математической задачи. Система работает в режиме диалога с пользователем, интерфейс программы обеспечивает простое и наглядное представление используемой информации.

7. Технико-экономические расчеты экономической эффективности разработки показывают, что ее применение на предприятиях по выращиванию молодняка КРС снижает затраты труда на раздаче концентратов в 1,6 раза, при годовом экономическом эффекте 171,6 рубля на голову и сроке окупаемости капиталовложений 0,87 года. Использование системы проектирования технологий выращивания молодняка дает снижение трудозатрат при анализе и обосновании рационального варианта технологии в 5-10 раз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вторый, Сергей Валерьевич, 2007 год

1. Борис Лукьянов, Павел Лукьянов, Сергей Кононенко Программа оптимизации рациона.// Животноводство России.-2003.-№1.- с.38-39.

2. Булавин С.А., Ужик В.Ф., Скляров А.И., Корнейко А.А. Основы технического обеспечения выращивания телят/ Техника в сельском хозяйстве. 2003. -№2.- с.53-54.

3. Skorkin W.K. Materialy 6 miedzynarodowa konferencja naukowa "Efektywnosc wzrostu cielat w pierwszych trzech miesiacach zycia przy roznych sposobach chowu".-Warszawa, 2000,- 390-397.

4. Выращивание телят в молочный период.-Ьйр://\у\у\у.5скесПЬгагу.ги7. http://www. bas.by8. http://www.arnohahn.de9. http://www.igloos.ru

5. Бельков Г.И. Технология выращивания и откорма скота в промышленных комплексах и на площадках.-М.: Росагропромиздат, 1989.-207 е.: ил.

6. Зарубежные машины и оборудование для животноводства: Каталог. 4.1. -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006.-196с.12. http://www. telenok.ru13. http://www.seem.dk14. http://www.jyfa.com

7. Зуев А.И. Справочник механизатора животноводства. Л.: Лениздат, 1979.- с. 343.

8. Справочник механизатора-животновода. М.: Россельхозиздат, 1974. -с.400.17. http://www.delaval.ru18. http://www.okplast.dk19. http://www.dan-egtved.dk

9. Шляхтунов В.И. и др. Скотоводство и технология производства молока и говядины. Учебник/В.И. Шляхтунов, B.C. Антонюк, Д.М. Бубен.-Мн.: Ураджай, 1997. 464 е.: ил. - (Учеб. и учеб. пособия для с.-х. вузов)

10. Клейменов Н.И. и др. Системы выращивания крупного рогатого скота/Н.И. Клейменов, В.Н. Клейменов, А.Н. Клейменов.-М.: Росагропромиздат, 1989. 320 е.: ил.

11. Смолинский Е.А., Логинова З.В. Как вырастить хороших ремонтных телок. Москва, «Агроконсалт»:2001. -60с.

12. Девяткин А.И. Рациональное использование кормов.- М.: Росагропромиздат, 1990.-256 с.

13. Интенсивные технологии производства молока: и опыт передовых хозяйств/ Сост.: Н.И. Клейменов, В.А. Клюев. М.: Агропромиздат, 1989. -256 е.: ил.

14. Перекопский А.Н., Баранов Л.Н., Тихонравов B.C. Опыт плющения и консервирования влажного фуражного зерна в Ленинградской области. -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. 64с.

15. Скармливание плющенного консервированного зерна.-http://www. izis.basnet.by27. http://www.agromek.dk

16. Березенко Н.В., Кондратьева О.В. «Агроферма -2007»:современные решения и инновационные технологии в животноводстве// Научно-практический журнал «Техника и оборудование для села», №8, 2007. с!43-45.

17. Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов.-Л.: Химия, 1990.-240с.: ил.

18. Кулаковский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. Ч.1.Справочник.-М.: Россельхозиздат, 1987.-285 е.: ил.

19. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. -М.: Агропромиздат, 1987.-303 е.: ил.

20. Степук Л .Я. Механизация дозирования в кормоприготовлении.-Мн.: Ураджай, 1986.-152 е.: ил.

21. Агапов М.А. Параметры и режимы работы дозатора для индивидуальной раздачи концентрированных кормов и смесей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-Ленинград-Пушкин, 1984, -144 с.

22. Вторый В.Ф. Параметры и режимы работы дозатора для индивидуальной раздачи концентратов, корнеплодов и их смесей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-Ленинград-Пушкин, 1989, -161 с.

23. Орлов С.П. Дозирующие устройства. М.: Машиностроение, 1966.288 с.

24. Весоизмерительное оборудование: Справочник/ Н.А. Лотков, А.И. Полухин, А.В., Тантлевский, В.Д. Черных.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Агропромиздат, 1989. 240с.: ил.

25. Иванов Ю.Г. Многопорционное дозирование сухих концентратов// Теоретический и научно-практический журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства», №10, 2005. с. 13-14.

26. Омельченко А.А., Куцын Л.М. Кормораздающие устройства. М., Машиностроение, 1971, -208 с.

27. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. -2-е изд., перераб. и доп. -Л.: Агропромиздат.

28. Ленингр. отд-ние, 1985.-640с., ил. (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений)

29. Седунов В.А. Усовершенствование технологии и технические средства механизации кормления КРС и обслуживания его в пастбищный период.- Автореферат канд. дисс., Санкт-Петербург-Пушкин, 1995, -31 с.

30. Новиков Ю.Ф., Гопка В.В. Электромобильные машины для животноводства.-М.: Агропромиздат, 1988.-190 е.: ил.

31. Елисеев М.С. Совершенствование средств механизации и повышение эффективности раздачи кормов телятам молочного периода,-Автореферат докторской дисс., Саратов, 2006, -41с.

32. Абрамов С.С. Повышение эффективности работы барабанного дозатора в технологических линиях приготовления и раздачи кормов животным. Автореферат канд. дисс., Саратов, 1989, - 23 с.

33. Лийвакант А.А. Исследование процесса дозирования комбикорма барабанным дозатором. Автореферат канд. дисс., Минск, 1975, -20с.

34. Трутнев Н.В. Совершенствование рабочего процесса и обоснование основных параметров устройства для дозированной раздачи комбикормов в животноводстве. Автореферат канд. дисс., Киров, 2004,-19с.

35. Гаджиев Т.М. Устройство для выдачи концентрированных кормов овцам // Научно-практический журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», №11, 2006. с.20.

36. Коновалов В.В. Расчет оборудования и технологических линий приготовления кормов (примеры расчетов на ЭВМ).: учебное пособие Пенза: РИО ПГСХА, 2002, -206с.

37. Завалий И.А. Обоснование параметров и режимов работы винтовых дозаторов комбикормовых агрегатов,- Автореферат канд. дисс., Саратов, 1990,-19с.

38. Серебряков А.А. Повышение эффективности работы шнековых устройств на дозировании связных кормов при выдаче их животным. -Автореферат канд. дисс., Саратов, 1990, -24 с.

39. Саенко Ю.В. Совершенствование средств механизации приготовления и раздачи влажных мешанок животным с обоснованием параметров кормораздающего устройства.- Автореферат канд. дисс., Мичуринск-Наукоград РФ, 2007, 19 с.

40. Гриднев А.Н. Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров раздатчика-смесителя кормов для телят. Автореферат канд. дисс., Мичуринск, 2004, -22 с.

41. Игнатенков В.Г. Повышение эффективности производства витаминно-кормовой добавки на основе сапропеля путем обоснования конструктивных и технологических параметров смесителя-измельчителя. -Автореферат канд. дисс., Санкт-Петербург-Пушкин, 2005, 18 с.

42. Шамов Н.Г., Уткин А.А. Исследование шнеко-лопастного дозатора с бункером-накопителем. Вопросы механизации технологии и строительства в животноводстве. Труды ВНИИМЖ, том1, Москва, Россельхозиздат, 1971.-38-43с.

43. Степко B.C. Исследование работы шнековых дозаторов в дискретном режиме.- Автореферат канд. дисс., Саратов, 1975. -30 с.

44. Коломиец А.С. Исследование рабочего процесса и обоснование параметров винтового лопастного дозатора для кормораздаточных устройств на свиноводческих фермах,- Канд. дисс., Запорожье, 1979.144 с.

45. Лозаренко З.П. Исследование дозаторов сухих и влажных кормов для свиноводческих ферм. Автореферат канд. дисс., Саратов, 1971, -24с.

46. Заявка на изобретение №2003125194 Дозатор-отсекатель сыпучих материалов. Жарковский А.П., Аухадеев Ф.Ф. Дата публикации 27.02.2005.

47. Варламов А.В. Повышение эффективности процесса выпуска компонентов комбикорма бункером с донными щелевыми отверстиями и механическим сводообрушителем. Автореферат канд. дисс., Саратов, 1999, -25с.

48. Ерохин С.Ф. Обоснование возможности применения поршневого дозатора для порционного дозирования влажных кормосмесей. В кн.: Механизация и электрификация сельского хозяйства. Киев, Урожай, 1972, вып. 20.-с. 32-35.

49. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. -М.: Колос, 1994, -169 е.: ил.

50. Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики. Учеб. пособие для втузов. М, «Высшая школа», 1971. -328 с. Ил.

51. Гордеев В.В., Вторый С.В. Обоснование параметров шнекового дозатора для выдачи концентрированных кормов.// Научное обеспечение реализации направления "Ускоренное развитие животноводства".Сб.науч.тр.Т16, 42.- ВНИИМЖ, Подольск, 2006.-с. 140-147.

52. Красников В.В. Подьемно-транспортные машины в сельском хозяйстве. Изд. 2-е, перераб. и доп.М., «Колос», 1973. 464 с.

53. Зенков P.JL, И.И.Ивашков., Л.Н.Колобов, Машины непрерывного транспорта -2-е изд., перераб.и доп.- М.: Машиностроение, 1987.432 с.

54. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Под. общ. ред. Г.Е. Листопада. М.; «Колос», 1976.-752с.

55. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. М.: Агропромиздат, 1985.-336 с.

56. Кормановский Л.П., Тищенко М.А. Механико-технологические основы точных технологий приготовления и раздачи кормосмесей крупному рогатому скоту многофункциональными агрегатами. -Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2002.-344 с.

57. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М., «Машиностроение», 1973, с. 216.

58. ОСТ 10.19.1-85 Испытания сельскохозяйственной техники. Раздатчики кормов. Программа и методы испытания. Москва, 1985, -56 с.

59. ГОСТ 28254-89 Комбикорма, сырье. Методы определения объемной массы и угла естественного откоса. М.: 1989.

60. Костко O.K. Справочник по физике для школьников / Учебное пособие -М.: «Лист», 202, 480 е., ил.

61. Справочник по элементарной математике, механике и физике. Изд. 12-е. Мн., «Наука и техника», 1973, 216 с. с илл.

62. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов.- Л.: Колос,1980, -108 с.

63. Вторый С.В. Дозатор для индивидуального дозирования плющеного зерна.// Тракторы и сельскохозяйственные машины, №8, 2007.-с. 17-18.

64. Валге A.M., Артемьев А.Г., Вторый С.В. Многокритериальная оптимизация при проектировании технологий растениеводства // Сб. «Экология и сельскохозяйственная техника», том 2,-С-Пб: 2005. с. 59-63.

65. Валге A.M., Вторый С.В. Компьютерная разработка технологий откорма молодняка КРС // Теоретический и научно-практический журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства», №9, 2007. с. 24-25.

66. Михеева В.Д., Харитонова И.А. Microsoft Access 2003 СПб.: БХВ -Петербург 2004. - 1072с.

67. Федеральный регистр технологий производства продукции животноводства (Система технологий для животноводства).- М.:, 1995.

68. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов Российской Федерации /Каталог. Том 6 («Северо-Запад»). -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2002.-268 с.

69. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в странах СНГ / Кат. -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2001. -292 с.

70. Мороз А.К., Вторый С.В. Информационное моделирование процесса производства говядины // Сб. «Экология и сельскохозяйственная техника», том1,-С-Пб: 2007. с.110-114.

71. Вторый В.Ф. Особенности и методика выбора адаптивных технологий производства говядины. СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2003. - 116 с.

72. Хазанов Е.Е. Реконструкция молочных ферм. -Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1988.-256 с.

73. Нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота. НТП 1-99.- М.: «Мелиоводинформ», 1999.- 151 с.

74. Нормативы времени на работы по обслуживанию крупного рогатого скота.- М.: Агропромиздат, 1989.-143 с.

75. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие./ Под. ред. А.П.Калашникова и др. Москва. 2003.-456 с.

76. Нормативы потребности АПК в технике для растениеводства и животноводства: Нормативы.-М.: ФГНУ «Росинформагротех».-2003.-84 с.

77. Шпилько А.В., Драгайцев В.И., Морозов Н.М., и др. Экономическая эффективность механизации сельскохозяйственного производства.-М.: 2001.-346 с.

78. Боев В.Р. Методы экономических исследований в агропромышленном производстве.-М.: 1999.-260 с.

79. Морозов Н.М. Направления механизации животноводства России// Современные проблемы сельскохозяйственной механики. Материалы Международной научно-практической конференции: Минск.: 1999.212 с.