Введение к работе
Актуальность проблемы. Механизация.приготовления и раздачи кормов в животноводстве занимает особое место в системе технических средств для обслуживания животных. Уровень механизации приготовления и раздачи кормов в настоящее время несколько нюте механизации других процессов (доения коров, уборки навоза, водоснабжения и поения). Он составляет 58% на фермах крупного рогатого скота и 70 - в свиноводстве.
В течение многих лет, как правило, -главное внимание уделялось внедрению механизации на фермах с высокой концентрацией скота (на '350-400 и более коров), фермы же с меныши поголовьем считали неперспективккми, и для них почти не производили необходимый комплект машин. Однако до сич пор большое, количество ферм имеет небольшие размеры.
Так, например, в Нечерноземной зоне РФ многие фермы рассчитаны на 50-150 коров и 500-3000 голов свиней. На них производите 8-10%, молока и почти А0%. свинины.
Для повышения эффективности существующих небольших Ферм коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств разработана система мер по увеличению производства продукции животноводства, снижению трудовых и материальных затрат.. В этой системе мер одно из ведущих мест занимает механизация трудоемких процессов и, прежде всего, по приготовлению и раздаче кормов. В то же время, вышеуказанных машин и .механизмов, достаточно эффективных и. полностью удовлетворяющих зоотехническим требованиям, крайне недостаточно. Поэтому необходима ускоренная разработка и внедрение - таких технических средств.
На небольших и средних фермах крупного рогатого скота, а также на фермах коллективных и крестьянских (фермерских)'хозяйств, где строительство кормоцехов нецелесообразно ни с технологической,, ни с экономической точек зрения, а доставка готовых кормосмесей затруднена или невыгодна, следует применять универсальные мобильные технические средства по приготовленій) и рачаче кормосмеси; Раздав' кормов крупному рогатому скоту сейчас осуществляют преимущественно мобильными раздатчиками КТУ-10 и РШ-5 с приспособлением ПКТУ-10, ПРММ-5 для дозированного внесения.,, б
'кормосмесь комбикормов. Существуют также трехшнековые раздатчики-смесители кормов РСП-10, АРС-10 и СК-10, предназначенные для приема компонентов кормов, их смешивания, транспортировки и равномерной, раздачи полученной кормосмеси животным.
Однако для использования кормораздатчиков и раздатчиков-сме-сигелей необходимо иметь и машины, осуществляющие погрузку и измельчение кормов, а это дополнительные энергетические, материальные и трудовые затраты.
В технологических процессах но приготовлению кормовых смесей . важную роль играет операция по смешиванию компонентов кормов, результаты которой решающим образом сказываются на.поедаемое и усвояемости кормов, а следовательно, и на продуктивности животных.
ста операция является наиболее энергоемкой. Вместе с тем существующие смесители малопроизводительны и не обеспечивают требуемой однородности смеси.
Поэтому исследования по разработке и созданию для м'алых ферм
коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств универсальных
мобильны кормоприготовительных машин, которые бы обеспечили са
мозагрузку кормов из хранилищ, очистку и рёзку корнеплодов, из
мельчение стебельчатых кормов, равномерное перемешивание компо
нентов, щ. лепортировку к месту скармливания и дозированную раз
дачу животным .готовой кормосмеси, актуальны и имеют важное на
роднохозяйственное значение. Решение этой проблемы и посвящена
диссертация. * - ' '
Дедь исследований -, разработка технологий,'способов и технических средств приготовления и раздачи полнорационных кормосыесеи для малых ферм, коллективных. и крестьянских (фермерских) хозяйств, обеспечивающих повышение производительности труда и эффективность использования кормов на основе приготовления кормосыесеи. .... -
Объект исследований: экспериментальный мобильный кормоприго-
товительный агрг?ат для ыалых ферм, его рабочие органы и исходные
компоненты кормовой смеси, ''', . -
Задачи исследований: '"..'..
исследовать основные физико-механические свойства кормов.и кормовш смесей; ''.:'.
разработать математические модели, позволяющие исследовать процессы смешивания компонентов кормов и раздачи кормосмеси;
- разработать конструктивно-технологические схемы и конс
трукцию мобильного кормолригоговительнсго агрегата зля приготов-
,ления кормосмесей на малых фермах крупного рогатого скота;
- разработать способы, приемы, методы, обеспечивающие повы-
- шение качества приготавливаемых кормосмесей, равномерность их вы
дачи и снижение энергоемкости процессов;
разработать конструкцию мобильного кормоприготовительного агрегата для малых ферм,-
провести экспериментальные исследования и производственные испытания мобильного кормоприготовительного агрегата, выявить экономическую' целесообразность его применения.
Научная новизна работы:
предложена модель и алгоритм повышения эффективности мобильных кормоприготовителышх средств приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота как элемента биотехнологической системы производства продукции животноводстгі (ЧEЛ0BEK-K0P^W-^1AШ^lHA-MB0rH0E-ПP0ЛУKIЩЯLCPEaA ОКРУЖАЮЩАЯ (Ч-К-М-Ж-П-СО)), что позволяет выявить положительные и отрицательные стороны деятельности каждого из элементов.системы;
предложена математическая модель движения слоя смеси в объемных смесителях шнекового типа, учитывающая, конструктивные особенности бункера, физико-механические свойства кормов, высоту наполнения бункера и режимы работы;
экспериментально установлена закономерность изменения плотности, распределения массы традиционных кормосмесей в зависимости ст.параметров.емкости бункера-смесителя и предложена корректировка энергетической ценности рациона с учетом влияния технических средств и нормализация его агр-четной среды;
обоснованы оптимальные конструктивно-режимные параметры кормоприготовительного оборудования и на их основе мобильные кор-мопригстовительные агрегаты для приготовления и раздачи полнорационных кормосмесей животным. -'
Новизна технических решений защищена 7 авторскими свидетельствами, 16 патентами и 2 положительными решениями.
. Практическая ценность. Предложена технологическая схема и разработана техническая дог/ментация мобильного кормопрг?отоки-тельного агрегата..Определены основные параметры конструкции буя-кера-смесителя'и выгрузного'шнека, позволяющие-сшеить энергоем-
кость данных процессов. Важным в научном отношении является предложенный способ приготовления кормовой смеси, сущность которого заключаеіся в том, что каждый последующий компонент внедряется в другой или в получаемую смесь до полного смешивания всех компонентов кормов.
Экономическая эффективность от внедрения экспериментального образца, прошедшего производственную проверку,- 1 млрд. рублей.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на научных, научно-технических конференциях (1987-1996 гг.) и на 1 . международной научно-производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения" (1997 г.) Белгородской сельскохозяйственной академии, на научной конференции "Роль науки в интенсификации сельского хозяйства" Сибирского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института сельского хозяйства Сибирского отделения ВАСХНКЯ (СибНИИСХоза, Омск-12) (1989, 1991 гг.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава и .аспирантов Ленинградского государственного аграрного университета (ЛГАУ, Санкт-Петербург - Пушкин) (1990, 1992 гг.), на научно-технической конференции Всероссийского научно-исследовательского и проектно-те .нодогического института механизации животноводства (ВНИИМЖ, Подольск) (1991, 1992, 1994гг.), на Всесоюзной научно-практической ксіференции молодых ученых и специалистов "Молодые ученые - народному хозяйству" Пермского СХИ им. академика :".Н.Прянишникова (Пермь, 1991 г.), на научной конференции НПО "НЕЧЕРН03ЕМАГР0ШГ - Санкт-Петербург - Пушкин (1992 г.), на 42 научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Рязанского СХИ - Рязань (1992 г.).
Реализация результатов исследований. Разработки' вошли в систему машин для комплексной ыеханизации сельскохозяйствен"ого производства, рекомендованы к внедрению и внедрены в хозяйствах Белгородской обласги.
'"Результаты исследований внедренных разработок были использованы в технической документации и проекте "мобильный кормоцех" на базе РСП-10 - 75.87.00.000. разработанный Республиканским.проектно- технс :огическим трестом по ыеханизации животноводческих ферм "ОРГТШОНТАЖСТРОЙ" БЕЛГОРОДСКИМ ЩЩШМ.
Предложения по ссвераенствованио конструкции шасси, бункера
;
-.5 -
и рабочих органов смесителя с целью снижения энергоемкости процессов смешивания и раздачи кормов и кормссмесей приняты п/о "АК-ТИБИНСЖСЕЛШАШ" при модернизации раздатчика-смесителя кормов PCli-lO. .
Разработаны и опубликованы рекомендации по применению мобильного кормоприготовительного. агрегата для малых ферм, коллек- тивньк, крестьянских (фермерских) хозяйств и крестьянского подворья.
Научные положения, выносимые яа зашиту:
- модель и алгоритм исследования мобильных кормоприготови-
тельных средств приготовления и раздачи коршскесей на фермах
крупного рогатого скота как элемента биотехвологической систеш
производства продукции животноводства (ЧИШЕК-КОРМА-ШЙНА-ЗЙ-
ВОТН0Е-ПР0ДУКЦЙЯ-СРЕДА ОКРУІДЩАЯ (Ч-К-М-П-СО)), что позволяет
выявлять положительные и отрицательные стороны деятельности каж-
. дого из элементов для повышения эффективности систеш в целом; ,
- математическая модель движения слоя смеси з объемных сме
сителях шнекового типа, учитывающая > конструктивные особенности
бункера, физико-механические свойства кормов, высоту наполнения
бункера и режимы работы, позволязкцая оценивать конструктивные и
режимные параметры смесителя; ^
. - результаты экспериментальных исследований изменения плот
ности и распределения массы традиционных кормссмесей в зависимос
ти от параметров емкости бункера-смесителя и способы корректиров
ки, энергетической ценности рациона с учетом влияния технически.,
средств; . -
. г. результаты теоретических и экспериментальных исследований мобильного кормоприготовительного агрегата;
-конструкция мобильного кормоприготовительного агрегата, позволяющая загружать корма из хранилищ, измельчать их, смешзать, транспортировать к месту раздачи и раздавать в кормулки животным;
- результаты исследований по разработке технологических при
емов, способов и технических средств претотозления и раздачи кор
мссмесей мобильным кормоприготовительным агрегатом.- :: -
Публикации: .-.' -. -:';.; >.-г;Л, ,;. .,.-,-"-
По материалам диссертации опубликовано[47 работ,*включая.аз-торские свидетельства, патенты и положительныерепэкия ва: изобретение, статьи, депонировавнда во ВКййТШегропрад."
Структура и объем диссертации:
