Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. анализ предшествующих исследований. цель и задачи исследования 7
1.1. Классификация способов подсосного метода выращивания телят ...7
1.2.Соотехнологическая оценка процесса кормления телят 10
1.3. Технологические особенности содержания коров кормилиц и телят 13
1.4. Подбор коров для подсосного метода содержания телят 18
2. Моделирование процесса и разработка технических средств при подсосном методе содержания телят под коровами кормилицами 25
2.1. Модель содержания телят под коровами кормилицами кормилицами ...25
2.2.0боснование модели роста и развития телят 28
2.3.Технология и механизация процессов в животноводстве 34
2.4.0боснование конструктивно-геометрических, технологических параметров и разработка станка 36
2.4.1.Основные требования, ограничения на разработку 37
2.4.2. Описание принципиальной схемы станка 38
2.4.3. Обоснование конструктивно-технологических параметров термо-вибро- массажного устройства 41
3. Лабораторные и производственные испытания станка 50
3.1. Общая методика проведения испытания 50
3.2. Инженерное обеспечение и методика проведения исследований 51
3.2.1 .Исследованиеугловых перемещений биозвеньев телят... 51
3.2.2. Исследование сосательно-глотателъных движений телят 55
3.2.3. Определение изменения массы телят 58
3.2.4.Исследования параметров термо-вибро-массажного устройства 61
3.2.5.Исследование параметров поведения телят —количественно- качественного показателя Хп 65
3.3. Результаты экспериментальных исследований и их оценка 72
3.3.1. Результаты исследований по определению угловых перемещений биозвеньев телят 72
3.3.1.1. Результаты этологических наблюдений при свободно выгульном содержании телят 72
3.3.1.2.Результаты экспериментальных исследований при существующей технологии содержания телят под коровами кормилицами 74
3.4Производственные испытания станка для фиксации коров кормилиц...83
3.4.1. Результаты исследований сосательно-глотателъных движений телят 85
3.4.2. Параметры термо-вибро-массажного устройства 92
3.4.3. Изменение массы телят 94
3.5. Рекомендации по использованию станка и результаты внедрения 98
4. Экономическая оценка результатов исследования 99
5. Общие выводы 109
Список использованной литературы 111
Приложения 124
- Классификация способов подсосного метода выращивания телят
- Модель содержания телят под коровами кормилицами кормилицами
- Общая методика проведения испытания
- Исследование сосательно-глотателъных движений телят
Введение к работе
Увеличение поголовья и максимальная его сохранность - главная задача в области воспроизводства сельскохозяйственных животных, а направленное выращивание молодняка - одно из важнейших условий увеличения производства продуктов животноводства. Кроме того, если животному создавать соответствующие условия содержания и кормления, то можно совершенствовать не только его продуктивные, но и воспроизводительные качества.
Большой вклад в обоснование и создание адаптивных средств механизации и систем машин для животноводства внесли: К.Б. Свечин, П.Д. Пшеничный, Л.П. Кормановский, Л.П. Карташов, В.И.Сыроватка, Н.М.Морозов, А.А.Артюшин, В.П. Ожегов, Э.А. Келпис, С.А. Булавин, М.Г. Закс, Э.П. Кокорина, К.И. Кавешникова, М.Г. Пейнович, А.Г. Леонтович, Д.Д. Мартюгин, И.И. Грачев и др. ученые.
Не все разрабатываемые технологические приемы и используемые машины увязаны с физиологическими особенностями и потребностями животных. Животные в производственных процессах рассматриваются как предметы и средства труда, а тем не менее — это активные биологические звенья, которые требуют особого внимания, учета индивидуальных характеристик и поведенческих реакций. Создаваемая техника должна полностью удовлетворять потребностям животного, стимулировать безусловные и обогащать условные рефлексы.
Вышеизложенные положения наиболее полно проявляются при внедрении средств механизации в биотехнологическую систему вида «Животное-животное» - подсосный метод содержания телят под коровами кормилицами.
Один из интенсивных методов выращивания телят — подсосный метод их содержания под коровами кормилицами в течение 3 месяцев. Он широко известен в стране и с успехом применяется во многих хозяйствах.
Целенаправленное и активное воздействие на телят в раннем возрасте позволяет максимально реализовать их генетический потенциал и использовать потенциальные возможности коровы кормилицы.
Преимущества этого метода известны, однако совершенствование технологии и механизации процесса содержания телят при подсосном методе выращивания цод коровами кормилицами требует дальнейшего углубленного изучения.
Анализ литературы и изучение передового опыта показал, что у этого способа есть еще прогрессивные резервы, заключающиеся в систематизации и детальном изучении поведения животных. Упорядочить эти поведенческие реакции, совершенствовать средства содержания животных (и коров кормилиц, и телят) при подсосном методе выращивания молодняка нельзя без специального станка с включением в его конструкцию устройств для фиксации, снятия стрессового состояния коровы кормилицы, а также исключающие травматизм оператора и теленка.
Цель работы. Обосновать и разработать конструктивно-технологические параметры станка для обеспечения рационального (оптимального) сочетания анатомо-морфологических и функциональных показателей коровы кормилицы и телят.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследования:
- разработать модель содержания телят под коровами кормилицами;
- обосновать и разработать конструктивно-геометрические параметры станка для подсосного метода выращивания телят, провести испытания станка в лабораторных и производственных условиях;
-обосновать методику разработки обобщенного коэффициента поведения телят при подсосном методе выращивания;
разработать практические рекомендации по эффективному использованию предлагаемой конструкции и дать оценку эффективности предлагаемого станка.
Объект исследований. Процесс биотехнологической системы «корова кормилица - теленок» при индустриальном методе подсосного содержания.
Предмет исследования. Универсальный станок для содержания телят под коровами кормилицами.
Научную новизну работы составляют:
- разработка теоретических и практических положений, обосновывающих необходимость подбора и рационального использования коров кормилиц при подсосном методе выращивания телят;
- аналитические зависимости, определяющие рациональное сочетание функционирования элементов рассматриваемой подсистемы;
-графо-аналитические зависимости для практической реализации результатов научной работы в производственных целях и в конструктивно-технологических решениях (рекомендации производству).
Практическая значимость работы:
-методика оценки количественно-качественных показателей исследуемого процесса;
-результаты теоретических и экспериментальных исследований станка для содержания телят под коровами кормилицами;
-конструкция универсального станка для индустриального метода подсосного содержания телят.
Реализация результатов исследований.
Результаты исследований внедрены на фермах крупного скота Ташлинского района Оренбургской области, использованы при разработке рекомендаций.
На защиту выносятся;
-методика разработки обобщенного коэффициента поведения телят при подсосном методе выращивания;
- конструктивно-технические и технологические параметры станка;
-методические рекомендации по выращиванию телят с применением предлагаемого станка.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, поданы три заявки на изобретение (получен один патена).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы (137 наименований). Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков, 8 таблиц, 5 схем, 7 приложений.
Классификация способов подсосного метода выращивания телят
Вопросам направленного выращивания молодняка посвящено много научно исследовательских работ.
А.Ф. Миддецдорф в 1867г высказал мысль о больших возможностях изменения типа животных путем воспитания. Он обнаружил, что рост животных происходит неравномерно, периоды бурного роста сменяются периодами замедленного роста, отдельные части тела животных также растут неравномерно.
В руках человека кроме отбора и подбора имеются другие не менее могущественные средства для того, чтобы увеличить полезную производительность животных, особенно такие, как кормление и содержание, которые в свою очередь, обусловлены системой выращивания молодняка. И.П. Чирвинский в 1891 своими исследованиями доказал, что целенаправленные методы воспитания животных в молодом возрасте определенным образом сказываются на темпах роста отдельных органов и тканей живого организма.
Особый интерес представляют рост и развитие телят при промышленной технологии их выращивания подсосным методом, который основан на групповом содержании животных на ограниченной площади и сопряжен с необходимостью проведения различных технологических и зооветеринарных мероприятий.
Цель этого способа заключается в следующем: максимальное использование генетического потенциала коровы кормилицы с охранением ее анатомо-морфологических показателей и функциональных способностей.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом нет единого мнения ученых и практиков о способах выращивания телят.
Установлено, что при подсосном методе телята лучше растут и развиваются, упитанность их значительно выше, чем при ручной выпойке /1,2,3,4,5/.
По сообщениям зарубежных исследователей, содержание телят под коровами кормилицами применяется также в хозяйствах Украины, ФРГ, США, Швеции, Ирландии и в других странах /6,7,8,9,10/. В США с целью повышения скороспелости молодняк выращивают на подсосе около 7 месяцев и подкармливают концентратами /11/.
На схеме 1 представлены способы подсосного выращивания телят под коровами кормилицами.
Подсосный метод выращивания телят имеет несколько направлений /12,13,14/.
Сменно- групповой подсос. Этот метод применяют в молочном скотоводстве. Он заключается в выращивании под одной коровой кормилицей за лактацию 5-7 и более телят. Затем их снимают с подсоса и под корову кормилицу подпускают вторую группу телят после молозивного периода, через
Безотъемный сдвоенный подсос применяют с целью рационального использования коров. На протяжении всей лактации корова кормилица выращивает на подсосе одновременно со своим теленком еще одного -«приемыша».
При естественном, свободном выгульном содержании не возможно изучить поведение животных в искусственной среде обитания, созданной человеком. Однако при первом подпуске телят к корове, она выбирает своего детеныша. При последующих контактах роль лидера определяет более сильный теленок и родственная связь не проявляется. Безотъемный строенный подсос применяется в молочном скотоводстве. Корова кормилица в течение всего молочного периода выращивает трех телят. Цель естественного (стадного) содержания телят с коровами кормилицами - получить максимально возможный прирост телят с сохранением их здоровья. От организации правильного кормления телят в значительной степени зависит будущая продуктивность коров, племенные качества и продолжительность их использования. Стройную систему выращивания молодняка, возможность изменения типа и телосложения животных, под воздействием направленного воспитания, разработал П.Д. Пшеничный /15,16/. Раннее приучение телят к потреблению сена и концентратов способствует лучшему использованию ими азота корма в более зрелом возрасте.
В первые месяцы жизни теленка основным кормом в рационе являются молозиво и молоко. От рационального кормления в этот период во многом зависит успех всей последующей работы по выращиванию молодняка. Проводя исследования по целенаправленному выращиванию молодняка с обильным кормлением, установлено /17,18/, что по периодам жизни рост и формирование различных тканей происходит неравномерно. Применяя обильное кормление молодняка в эти периоды можно значительно ускорить рост и развитие, получить животных с более высокой продуктивностью.
Можно считать твердо установленным, что молодняк, получавший обильное питание в первые пять месяцев, сохраняет на длительный период большую энергию роста и лучше усваивает корма.
У телят, выращенных при обильном скармливании молока в первые 3-4 недели, внутренние органы к 16-18месячному возрасту были более развиты, чем у телят, выращенных при более растянутом молочном периоде. На основании проведенных опытов рекомендуется такой уровень молочного кормления телят с первых дней жизни, чтобы он обеспечивал наиболее полное использование высокой энергии роста животных /19,20,21/.
В настоящее время новорожденные телята выкармливаются по трем наиболее распространенным технологиям: искусственное вскармливание через соску, естественный подсос и комбинированное, сочетающее подсос с кормлением через соску.
Модель содержания телят под коровами кормилицами кормилицами
Процессу подсосного содержания телят под коровами кормилицами посвящено большое число работ отечественных и зарубежных исследователей /21-24,3 1-35/.
На первом этапе они были посвящены традиционному способу содержания телят, как биологически обоснованному природой (неуправляемый процесс).
Если животному создавать соответствующие условия кормления и содержания, то можно совершенствовать не только его продуктивные, но и воспроизводительные качества. Большой вклад в обоснование и создание технологических и адаптивных средств механизации, систем машин для решения этой проблемы внесли многие ученые/100-107/.
При интенсивном способе использования функциональных возможностей коровы кормилицы (управляемый индустриальный способ), возникает ряд нерешенных задач биологического, технологического и технического характера. Их можно свести к следующим - оптимальное сочетание биологической потребности теленка (телят) с продуктивностью коровы кормилицы, внедрение активных элементов управления этой системой, совершенствование организации труда на данном рабочем месте, инженерное обоснование того участка, где происходит активное взаимодействие теленка с коровой и, наконец, разработка конструкции станка для подсосного выращивания телят.
Как считают некоторые исследователи /108,109/ решение большинства выше описанных задач необходимо начинать с этологии рассматриваемого процесса, как системы - от «детеныш -корова-мать», «теленок - корова кормилица», «оператор - теленок -корова кормилица», до «оператор - машина — корова кормилица — теленок» или условно «О-М-(Ж-ж)».
Последний вид рассматриваемой системы можно охарактеризовать как индустриальный, включающий в себя звенья «человек», «машина», «животное». Остается открытым вопрос оптимального управления этой системой, т.е. преобразование ее из биотехнологической - в биотехническую, включая дополнительно еще одно звено - оператор.
В этом случае необходимо определить конкретные характеристики биологического звена, которые возможно и необходимо использовать в течение всего технологического времени. Техническое звено - станок, должно быть устойчиво, а при изменении внешних воздействий стремиться к оптимальным значениям.
Рост и развитие животных по-разному протекают в различные периоды жизни животного, в соответствии с чем, организм предъявляет неодинаковые требования к внешним факторам.
Под термином «рост» подразумевают увеличение размеров и массы тела (увеличение массы в единицу времени), изменения телосложения животного, возникающие в результате роста отдельных его органов. Описание процессов роста с помощью различных математических функций нашла достаточно широкое применение при формализации роста животных.
Основоположником в этой области был Броди. Он исходил из предположения, что рост в первой фазе есть функция от прошлых значений роста, и поэтому для его описания следует использовать экспоненциальную функцию /110-113/.
На схеме 3 представлена модель роста и развития телят. Жизненно необходимыми факторами при выращивании телят являются корма, тепло, воздух, поведение и условия содержания. В реальных условиях производства эти факторы существенно изменяются во времени и могут рассматриваться как случайные функции.
В этом случае задача описания модели выращивания телят сводится к определению правила преобразования этих функций в выходную величину -среднесуточный прирост животных, которая также является случайной функцией времени.
Общая методика проведения испытания
Особый интерес представляет изучение поведенческих особенностей животных при промышленной технологии выращивания телят подсосным методом, который основан на групповом содержании животных на ограниченной площади и сопряжен с необходимостью формирования групп, проведения различных технологических и зооветеринарных мероприятий.
Лабораторно-производственные исследования процесса и испытания станка проводили по классической схеме.
Лабораторные эксперименты проводили на кафедре «Механизация животноводства» ОГАУ, они включали в себя следующие этапы: 1.Выбор места и установка станка с контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой. 2. Подготовка лиц, обеспечивающих испытания (оператор, техник-наблюдатель). 3.Подготовка документации для визуального и инструментального контроля. 4. Разработка нестандартного оборудования. 5.Проведение лабораторно-производственных исследований. 6. Обработка данных и анализ результатов. Производственные испытания были проведены в ряде хозяйств Оренбургского и Ташлинского районов Оренбургской области.
Первичные документы лабораторных и производственных испытаний приведены в журнале наблюдений и находятся на кафедре «Механизация животноводства» ОГАУ.
Для измерения изменений угловых перемещений биозвеньев телят нами разработан и изготовлен макет станка в масштабе 1:10, в соответствии с описанием 2.4.2., а также объемные модели коровы кормилицы и теленка, представленные на рис.7.
Макет состоит из площадки 1, ограждения 2, тензометрической массоизмерительной платформы 3, угломерного устройства 4, координатной сетки 5, источника низкочастотных колебаний 6, термо-вибро-массажного устройства 7.
Шарнирно-рычажная модель теленка представлена 6-ю подвижными звеньями (запястные, коленные, бедренные суставы передних и задних конечностей), имеющими по одной степени свободы, и двумя звеньями с тремя степенями свободы (шея, голова), соединенными с имитатором туловища.
Положение модели теленка относительно модели коровы кормилицы можно изменять при помощи подвижной тензометр и чес кой массо 53 измерительной платформы 3. Для изменения положения телят платформу макета станка опускали, относительно стойловой площадки, на величину, равную изменению анатомо-морфологических показателей телят по возрастным группам.
Угол наклона платформы должен быть равен углу подъема головы теленка младшего возраста, необходимому для наиболее полноценного процесса молоковыведения. Такое расположение теленка старшей возрастной группы является наиболее приближенным к естественному положению.
Исследования проводили следующим образом. На шее и голове теленка закрепляли хомуты из гибкой эластичной ленты, на которой устанавливали сектора из непрозрачного материала. На секторах выполнены отверстия с угловым интервалом 3. Длину шага определяли экспериментально: момент прохождения сектора между излучателем 1 и фотоприемником 2 характеризовал проходимое расстояние в 20 мм. Общее число прерываний светового потока показывало количество и величину угловых перемещений головы и шеи теленка.
Блок контроля, к которому датчик подключается при помощи разъема 3, фиксирует исследуемые параметры в функции времени, определяя скорость перемещения контрольных точек на носовой и затылочной частях головы.
Этот датчик использовали для проведения экспериментальных исследований в производственных условиях.
Обработку результатов промеров проводили с использованием методов вариационной статистики, а также корреляционного и регрессионного анализа с использованием компьютера Intel Pentium-4 1200 Mhz.
Производственные исследования проводили по той же схеме, по какой был проведен лабораторный эксперимент, с использованием предлагаемого, нами экспериментального станка. Этот станок изготовлен в мастерских хозяйства по чертежам, разработанным в лаборатории кафедры «Механизация животноводства» ОГАУ. 3.2.2. Исследования сосательно-глотательных движений теленка.
Изучением акта сосания телят занимались многие ученые /122-125/, но их исследования, в основном, направлены на получение исходных данных для совершенствования способов машинного доения и средств механизации.
Наши исследования направлены на изучение воздействия основных режимных параметров (усилия сжатия соска, интенсивность воздействия) сосательного аппарата теленка на сосок, углы отклонения и перегибы соска коровы во время кормления телят различных возрастных групп. Предлагаемая конструкция станка для фиксации КРС, позволяет менять положение телят относительно вымени коровы кормилицы для проявления наиболее полноценного процесса молоковыведения.
Для исследований сосательно-глотательных движений теленка при различных положениях его основных биозвеньев (шея, голова) разработана специальная сосковая поилка (рис.9), стенды и лабораторные установки, работа которых основана на методах тензометрии /126/.
Исследование сосательно-глотателъных движений телят
Принцип работы инклинометра заключается в следующем. В нем установлен отвес, занимающий постоянно вертикальное положение. Для проведения измерения отвес дополняют датчиками для отсчета углов отклонения. Отсчет характеризуется тем, что в датчике происходит преобразование измеряемого угла в электрическую величину, которая передается по кабелю в блок управления и регистрации.
Исследования проводили следующим образом. Закрепив поилку на вертикальном штоке, регулируют угол ее отклонения от вертикали 12-14 что соответствует расположению четвертей вымени коровы в натуре. Установив модели телят, имитирующие различные возрастные группы, к сосковой поилке фиксируют расположение ротовой полости теленка относительно соска поилки. У телят старшей возрастной группы разница между этими показателями (ротовой полостью теленка и соском поилки) больше и соответствует приращению их роста по высоте.
Производственные исследования проводили по той же схеме, по какой был проведен лабораторный эксперимент. Количество потребляемого молока фиксировали по расходомеру 3. Для усиления сигнала использовали датчик давления 4, соединенный с расходомером 3 трубопроводом.
Таким образом, при кормлении телят старшего возраста характерны перегибы и скручивание соска. Продолжительность процесса молоковыведения в этих возрастных группах увеличивается, интенсивность потребления корма уменьшается. Величину углов перегиба фиксировали по показаниям инклинометра. Угол наклона платформы изменяли в зависимости от изменения показателей процесса молоковыведения (продолжительности и интенсивности).
Обработку результатов исследований вели с использованием методов вариационной статистики, а также корреляционного и регрессионного анализа с использованием компьютера IBM класса Pentium 3.
Анализ результатов показал необходимость применения предлагаемой конструкции станка для регулирования положения телят относительно вымени коровы кормилицы.
Модель и элементы массо-измерительного устройства: 1 - основание; 2- площадка; 3- датчик уровня; 4- тензометрическое устройство; 5-блок визуального контроля; 6- гофры с пружинами; 7-направляющие стойки; 8- блок управления; 9- компрессор. Установка состоит из основания 1, платформы 2 с датчиком уровня 3, предназначенном для измерения прогибов платформы в продольной и поперечной плоскостях. Тензометрическое устройство 4 подключается к блоку контроля 5, гофры с пружинами 6 и направляющие стойки 7 позволяют изменять положение платформы для телят, блок управления 8 соединен с гофрами и определяет величину давления в них, компрессор 9.
Платформа 2 установлена на гофрах 6 с пружинами внутри и направляющих стойках 7. Направляющие стойки 7 жестко закреплены на платформе, но свободно перемещаются в основании. При помощи компрессора 9 можно изменять давление (вакуума) в гофрах и, тем самым, устанавливать платформу в различных положениях, относительно стойловой площадки для коровы.
Величину, на которую необходимо опустить платформу и угол ее наклона передней (задней) части, определяли исходя из анатомо-морфологических параметров моделей телят
Исследования проводили следующим образом. Поместив теленка на платформу, перед каждым замером показания блока управления 8 устанавливали на отметку 0, тем самым, в диагонали измерительного моста сила тока 1=0. В процессе кормления количество потребляемого корма (технологические параметры) регистрировали на блоке визуального контроля 5. Следующий замер обязательно начинали с «обнуления» силы тока
Для усиления электрического сигнала использовали тензоусилитель «Топаз-4» с блоком питания «Агат».
При контрольных измерениях с помощью тензодатчиков проводили замер живой массы в начале и в конце кормления всех телят, участвующих в эксперименте, таким образом, определяли потребляемое количество молока и продолжительность периода кормления. Обработку результатов исследований вели с использованием методов вариационной статистики, а также корреляционного и регрессионного анализа с использованием компьютера IBM класса Pentium 3.
Термо-вибро массажное устройство (ТВМУ), предназначенное для снижения стрессовых состояний и улучшения физиологического состояния коровы кормилицы, изготовлено из комплектующих стандартных , и нестандартных деталей. Массажер (ТВМУ) устанавливается в крестцовой области тела животного строго по функциональному назначению, рис. 11.
Устройство состоит из двух среднечастотных вибро-массажеров 1, соединенных между собой гибкой эластичной лентой и винта регулировки положения 2, шнуров соединений 3.
Исследования проводили следующим образом. В крестцовой, надпочечной области коровы кормилицы, в зонах биологически активных точек, определяемые по топографическому атласу Г.А. Казеева /114/, накладывалиТВМУ, в качестве нагревательного элемента использовали бытовую электрическую грелку с мощностью 35Вт.
