Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние молочного скотоводства требует коренной модернизации отрасли на основе внедрения прогрессивных форм хозяйствования, наукоёмких технологий и высокоэффективной элементной базы. Анализ отечественного и зарубежного опыта развития животноводства показывает, что от рациональной оснащенности ферм современными средствами контроля и управления технологическими процессами зависит уровень реализации биологического потенциала каждого животного.
В принятых Россельхозакадемией направлениях развития механизации, электрификации и автоматизации сельского хозяйства на период до 2020 года отмечено, что для животноводства развитие техники и технологии должно идти на основе создания принципиально новой машино-технологической базы. При этом приоритетным направлением развития молочного животноводства является увеличение с 2 до 22 % удельного веса технологий доения коров в залах на автоматизированных установках, оборудованных средствами управления и учёта индивидуальных признаков животных.
Существующие методы и технические средства для доения не всегда достаточно эффективны и требуют существенной модернизации. Поэтому, разработка и совершенствование методов, алгоритмов, систем контроля и управления технологическими процессами обслуживания животных с учётом их индивидуальных особенностей является актуальной и практически значимой проблемой.
Индивидуальный подход при обслуживании животных невозможен без качественного проведения такой технологически необходимой операции при машинном доении коров, как зоотехнический учет молока, который по своей важности занимает одно из первых мест после самой операции извлечения молока. Все это предопределяет важность и актуальность проблемы создания и совершенствования новых методов и технических средств индивидуального учета молока.
Цель работы: исследование и обоснование параметров универсального устройства для индивидуального учета и измерения потока молока в доильных аппаратах.
Объект исследования. Технологии и технические средства индивидуального учёта и измерения потока молока в доильных аппаратах.
Предмет исследований. Методы и математические модели для контроля и адаптивного управления технологическими процессами доения коров и индивидуального учёта молока.
Методика исследований. Базируется на методах системного анализа биотехнической системы «Человек-машина-животное», математической статистики, теории ошибок, исследовании двухфазных нестационарных потоков жидкости и газа, а также отраслевой методике испытаний доильных установок РД 10.1.25 «Установки доильные. Программа и методы испытаний» и международном стандарте ISO 5707 «Установки доильные для коров. Конструкция и технологическая характеристика».
Научная новизна работы состоит в разработке математической моде-
ли универсального устройства индивидуального учета молока, совмещающего функции точного измерения количества молока на основе нового метода объёмно-весового дозирования, учитывающего изменение плотности молоко-воздушной смеси; точного отбора проб в кольцевом потоке и измерения потока молока с учётом его флотирующего двухфазного характера.
Практическая ценность работы заключается в разработке
системных принципов моделирования и оптимизации параметров и режимов функционирования новых типов универсальных устройств индивидуального учета молока с возможностью их применения как на доильных установках со стойловым содержанием животных, так и на автоматизированных доильных установках для доения в залах;
гидродинамической модели устройства с комбинированным поплавково-транспортирующим звеном, позволяющим повысить точность пропорционального отбора за счет оптимизации параметров транспортирующей трубки и выходного распределителя потока тороидального типа, а также за счет стабилизации вакуумного режима.
Внедрения. Разработанное универсальное устройство индивидуального учёта молока прошло производственную апробацию и внедрено на молочной ферме зоостанции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, результаты исследований переданы НЛП «Фемакс» для освоения в производстве.
Основные положения, выносимые на защиту:
функционально-технологическая схема универсального устройства для индивидуального учёта и измерения потока молока в доильных аппаратах;
математические модели, устанавливающие закономерности, формирования погрешности измерения устройств индивидуального учёта молока ковшового и поплавкового типов;
математическая модель определения значения действительной интенсивности молоковыведения на основе применения алгоритма адаптивного измерения потока молока с учётом его импульсной модуляции;
результаты лабораторно-хозяйственных испытаний погрешности учёта молока в зависимости от основных технико-технологических факторов, определяющих процесс доения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на заседаниях международной научно-практической конференции «Концепция механизации и автоматизации животноводства в XXI веке» (ГНУ ВНИИМЖ, г. Подольск) 2007-2009 гг., международных научно-практических конференциях в ФГОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горячкина 2007-2009 гг., участие в VII и VIII-ой выставках «Научно-техническое творчество молодёжи» ВВЦ 2007- 2008 гг.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 6 печатных работах, в том числе 2 из них в журналах, рекомендованных ВАК. Получено 2 патента на полезную модель № 82516 и № 84182.
Структура и объём диссертации. Диссертация включает в себя введение, пять глав, общие выводы, список литературы и приложения. Работа изло-
жена на 179 страницах машинописного текста и содержит 41 рисунок, 9 таблиц и библиографический список из 150 наименований, из них 2 на иностранном языке.
