Совершенствование штангового раздатчика жидких кормов для выпойки телят послепрофилакторного периода

Актуальность темы

Одним из основных путей увеличения продуктивности животных и повышения эффективности производства продукции животноводства является полноценное кормление. В условиях стойлового содержания животных на доставку и раздачу кормов приходится 20−30% всех затрат труда при обслуживании коров и 25−75% при выращивании молодняка крупного рогатого скота [6].

Анализ различных технологий содержания ремонтного молодняка крупного рогатого скота в животноводческих хозяйствах показал, что наиболее трудоемким является содержание телят в молочный период выращивания, когда основная масса кормов приходится на жидкие кормамолоко, обрат. В хозяйствах наиболее распространен ручной способ раздачи молочных кормов с элементами малой механизации и с разливом корма в переносные ведра.

Возможна подача жидкого корма в клетки с помощью молокопровода или мобильных агрегатов. Недостатком этого оборудования является сложность промывки и значительная металлоемкость. Выпускаемые промышленностью отечественные установки УВТ-20 требуют для себя отдельного помещения и подгона животных по определенному графику. Такая технология выпойки, связанная с беспокойством животных и большим количеством обслуживающего персонала, широкого распространения не получила.

Перспективные, малотрудоемкие, но дорогие зарубежные автоматические установки для выпойки телят по специальным программам также еще малодоступны нашим хозяйствам. Переход на сосковые автоматы преждевременен из-за недостатка дешевых отечественных специальных молочных смесей, хорошо растворимых, однородных без выпадения густой фракции.

В этой связи создание ограниченно-мобильного агрегата — штангового раздатчика для выпойки жидких кормов телятам послепрофилакторного периода, доставляющего корм непосредственно к месту содержания телят, и исследования по совершенствованию конструкции штангового раздатчика и обоснованию его параметров и режимов работы являются актуальными и имеют важное значение для экономики сельскохозяйственного производства.

Исследования выполнялись в соответствии с планами НИР СЗНЦ РАСХН по темам 3,6.1,7,10 с номерами государственной регистрации 1 825 042 167, 1 870 066 750, 1 910 040 082, 1 970 008 676 входившими в государственные и региональные программы 0.51.01,03.Р.05,05.Р.02 СЗНИИМЛПХ (1985;2002г.) и ВГМХА им. Н. В. Верещагина (2002;2004г.) (приложение 1).

Тема диссертационной работы утверждена приказом № 395-У от 15.12.03 г. по ВГМХА им. Н. В. Верещагина.

Цель исследования. Повышение эффективности функционирования. штангового раздатчика жидких кормов для выпойки телят послепрофилакторного периода путем совершенствования его конструкции и обоснования рациональных параметров и режимов работы.

Объект исследования. Объектами исследований служили технологический процесс выпойки молочных кормов молодняку КРС,. экспериментальный и опытный образцы штангового раздатчика жидких кормов и модель его функционирования.

Научная новизна: Научную новизну исследований составляет: теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности применения штангового раздатчика жидких кормовпараметрическая и математическая модели функционирования технологической линии выпойки телят жидкими кормами- - теоретические зависимости для расчета производительности и потребной мощности штангового раздатчика жидких кормов;

— более совершенная конструктивно-технологическая схема штангового раздатчика жидких кормов;

— математические зависимости для обоснования рациональных параметров и режимов работы штангового раздатчика жидких кормов.

Новизна штангового раздатчика подтверждена авторским свидетельством на изобретение (а.с № 1 787 393), публикациями и справками внедрения.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Предложенная конструкция раздатчика жидких кормов обеспечивает ' регулярное выпаивание жидкими кормами телят послепрофилакторного периода при снижении затрат ручного труда на 93,3% и электроэнергии на 92,6%. Результаты исследований одобрены техническим советом департамента сельского хозяйства Вологодской области (приложение 2), научно-техническим советом МСХиП РСФСР в 1990 г. (приложение 12). Штанговый раздатчик жидких кормов испытан СевероЗападной государственной машиноиспытательной станцией в 1995 г. (приложение 4) и рекомендован для постановки в промышленное производство. Результаты исследований реализованы при реконструкции и создании новых телятников вместимостью от 80 до 400 голов в хозяйствах Вологодской области: ОПХ «Куркино», племзаводе «Майский», ГУСП «Молочное» Вологодского района, колхозе «Встреча» Шекснинского района, колхозе им. Кирова Бабаевского района (приложение 1,5,6,7). Материалы исследований используются в учебном процессе по специальности 3113 в ВГМХА им. Н. В. Верещагина (приложение 3).

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены на Ученом совете СЗНИИМЛПХ, ежегодных научно-практических конференциях СЗНИИМЛПХ г. Вологда (1990;2003г), на научном совещании Северо-Западного научного центра РАСХН в г. Санкт-Петербург (2002 г.) и научно-приктических конференциях ВГМХА им. Н. В. Верещагина г. Вологда (2004 -2005 г.). '.

Публикации. Опубликовано 9 работ общим объемом около 40 печатных листов, из которых одно авторское свидетельство на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, пять разделов, выводы и предложения. Содержит 197 страниц основного текста, включая 44 рисунка, 8 таблиц и список литературы из 97 наименований, и приложений на 78 страницах. В приложениях приведены рисунки, таблицы, документы, подтверждающие использование разработок и достигнутые результаты, копия авторского свидетельства. В диссертации использованы материалы самостоятельно или совместно выполненных работ. Решение отдельных частных задач по теме диссертации выполнены автором совместно с кандидатом технических наук В. А. Седуновым, кандидатом технических наук Н. А. Терентьевым, старшим научным сотрудником А. С. Гусевым. Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

Общие выводы и предложения.

1. В результате анализа выявлено, что наиболее перспективным направлением совершенствования технологического процесса выпойки телят послепрофилакторного периода является создание ограниченно-мобильных агрегатов для раздачи жидких кормов. Выполненные исследования позволили обосновать, разработать и в производственных условиях испытать экспериментальный образец ограниченно-мобильного штангового раздатчика, который значительно повышает эффективность процесса выпойки телят.

2. С позиции производственно-эксплуатационных взаимосвязей разработана и предложена параметрическая модель функционирования технологической линии раздачи жидких кормов штанговым раздатчиком.

3. Теоретическими исследованиями получены аналитические зависимости коэффициента загрузки оператора и пропускной способности (производительности) установок для раздачи жидких кормов по типу УВТ-20 с подгоном телят на поение (2.15), (2.16) и ограниченно-мобильного штангового раздатчика без подгона телят (2.21) и (2.22). Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретическую предпосылку и позволяют скорректировать производительность реальным условиям эксплуатации.

4. Для повышения эффективности функционирования штангового раздатчика разработана его более совершенная конструктивно-технологическая схема. Получены зависимости для определения параметров привода и режимов работы штангового раздатчика (2.33), (2.36) и (2.46) численное решение, которых позволило определить скорость передвижения штанги 0,07−0,13 м/с, сцепной вес штанги на приводной ролик не менее 36 кг при потребной мощности на привод установки 0,37 кВт с числом оборотов на приводном валу 18 об/мин и диаметр приводных роликов 120−190 мм.

5. Проведенные экспериментальные исследования установили, что коэффициент трения скольжения трущихся поверхностей сталь по стали в условиях животноводческой фермы находится в пределах 0,1543−0,1677, коэффициент трения качения соответственно 0,75×10″ 3 см.

6. Результаты экспериментальных исследований подтвердили основные выводы теоретических предпосылок и позволили получить математические модели рабочего процесса (3.28) и (3.29) и на основании их анализа рациональные значения факторов: скорость передвижения установки 0,07−0,13 м/с, доза корма 2,3−6,8 кг при потребляемой мощности 0,25−0,37 кВт, производительность установки составила 400−690 гол/ч., удельные энергозатраты 0,9−2,9 кДж/гол и неравномерность дозирования 4−10%, что соответствует зоотехническим требованиям.

7. Производственная проверка разработанного штангового раздатчика жидких кормов подтвердила адекватность теоретических и экспериментальных результатов. На основании государственных испытаний рекомендовано поставить на производство штанговый раздатчик жидких кормов.

8. Разработанный ограниченно-мобильный штанговый раздатчик прошел широкую и длительную проверку в производственных условиях, показал себя работоспособным и внедрен в 6 хозяйствах Вологодской области. Применение его позволило получить экономический эффект от снижения затрат труда 93,3%, и энергозатрат 92,6%.

4.3 Заключение.

Проведенная производственная проверка работы штангового раздатчика жидких кормов для выпойки телят послепрофилакторного периода, разработке которого посвящены представленные научные исследования, позволила уточнить параметры этой установки в плане его работоспособности и надежности.

Производственные испытания позволили провести окончательный сопоставительный анализ разработанного конструктивного решения штангового раздатчика в сравнении с существующей технологией раздачи жидких кормов и рекомендовать к внедрению с более совершенными параметрами.

Предлагаемая установка для раздачи жидких кормов позволяет получить экономический эффект, который складывается из уменьшения затрат труда 71,4% и увеличения производительности операторов по сравнению с ручной раздачей.

На основании результатов исследований и опытно производственной проверки разработаны исходные требования на изготовление опытной партии штангового раздатчика, утвержденные МСХиП РФ протокол № 1 от 30.10−01.11.90 (приложение 11) и МСХ РФ 28.10.1993 (приложение 12).

Глава 5. Внедрение результатов исследований и технико-экономическая эффективность штангового кормораздатчика.

В результате производственных исследований разработана конструкторская документация и доработаны производственные образцы штангового кормораздатчика в ГУСП «Молочное», два из которых в настоящее время находятся в эксплуатации на ферме Ильинское на 400 голов телят (рис. 4.2).

В ОПХ «Куркино» Северо-Западного НИИМЛПХ на пастбищном центре для содержания молодняка разработан и внедрен механизированный телятник, который оборудован штанговым раздатчиком жидких кормов конструкции СЗНИИМЛПХ с подогревом корма и уборкой навоза транспортерами ТСНЗБ [72] (рис. 5.1).

Рис. 5.1 Разрез помещения телятника для содержания телят с 2-х до 6-ти месячного возраста: 1 — транспортер навозоуборочный ТСН-ЗБ- 2 — кормушка- 3 — разделитель бокса- 4 — П — образная опора- 5 — кормораздатчик.

В результате этих исследований были разработаны рекомендации по лагерно-пастбищному содержанию ремонтных телок, утвержденные Ученым советом СЗНИИМЛПХ [28].

В 1988 г. смонтирован раздатчик на ферме 200 голов в колхозе «Встреча» Шекснинского района с экономическим эффектом 5650 рублей (приложение 5).

В 1989 г. в совхозе «Майский» Вологодского района смонтирован раздатчик на 80 голов 9 (приложение 6).

Заседание научно-технического совета МСХиП РСФСР (протокол № 1 от 30.10−01.11.90г. признало работу по договору № 13.060−89 «Штанговый раздатчик жидких кормов телятам с боксовым содержанием для нетиповых ферм» считать выполненной в соответствии с техническим заданием, рекомендовало изготовить опытную партию 30−50 комплектов, опыт распространить по областям НЗ РСФСР (приложение 11).

Исходные требования на разработку раздатчика по договору № 3а (приложение 12) утверждены ученым советом НПО «Вологодское» СЗНИИМЛПХ (протокол № 5 от 18.11.92 г.), утверждены ОНЗ РАСХН в 1992 г. и управлениями механизации и животноводства МСХ РФ 28.10.1993 г.

В 1995 году проведены государственные испытания штангового раздатчика жидких кормов РЖКШ-200 Северо-Западной Государственной зональной машиноиспытательной станцией (приложение 4) [62].

В протоколе государственных испытаний (№ 10−38−95 (101 000 183)) от 9.11.95.года (приложение 4) зафиксирована техническая экспертиза конструкции машины, зооветеринарная, энергетическая эксплуатационно-технологическая, экономическая оценка и оценки по надежности и безопасности. Испытания проводились с 17.07.95 г. по 9.11.95г.

Из лабораторно-фермских испытаний следует, что раздача жидких кормов молодняку молочного периода (до 3-х месяцев выращивания) из раздаточного крана (ручное дозирование) проводится с равномерностью соответствующей требованиям технического задания (не менее 90%) и составляет 90,5% при норме выдачи 5 кг/гол, значение данного показателя зависит от навыков оператора. Производительность раздачи жидких кормов за 1 час основного времени составила 629 гол/ч, при раздаче жидких кормов вручную — 490 гол/ч.

Удельный расход электроэнергии соответствует требованиям технического задания и равен 0,0006 кВт ч/гол.

Коэффициент использования сменного времени раздатчика жидких кормов составил 0,47, при раздаче вручную- 0,12. При ручной выпойке телят 71,4% затрат времени связано с переездами, подвозом корма на тележке в молочных флягах и заполнением ведер из фляг.

В результате испытаний раздатчика установлено, что затраты труда снизились на 90,1%, при этом ручной труд заменен механизированным. Годовой экономический эффект составил 12 826 рублей в ценах 1990 года.

На основании результатов испытаний Северо-Западная МИС рекомендует поставить на производство раздатчик жидких кормов молодняку крупного рогатого скота (приложение 4) [62].

Дальнейшее снижение затрат оператора при работе с кормораздатчиком и повышение равномерности раздачи жидкого корма в поильные ведра возможно при механизации процесса дозирования.

В 2002 году были проведены государственные испытания дозатора жидкости для обеспечения нормированной раздачи молочного корма молодняку крупного рогатого скота штанговым раздатчиком РЖКШ-200. (приложение 13) [64].

Из лабораторно-фермских испытаний (протокол № 10−20−2002(1 020 193)) от 21 мая 2002 года следует что равномерность выдачи корма по длине кормовой линии составляет 95−96,5% при норме выдачи корма 2−6 литров на голову, затраты труда снизились на 4,6% по сравнению с раздачей кормов с помощью раздаточного крана. Это позволяет повысить экономическую эффективность применения штангового раздатчика. Дополнительный годовой экономический эффект составил 6,8 тыс. рублей в ценах 2002 года.

По результатам научных исследований разработаны индивидуальные проекты технологических линий раздачи жидких кормов на основе штангового раздатчика, которые запущены в эксплуатацию с 1988 по 2002 год в шести хозяйствах Вологодской области (приложение 1,5,6,7).

Материалы исследований используются в учебном процессе ВГМХА им. Н. В. Верещагина (приложение 3) при подготовке специалистов сельскохозяйственного производства. Широкой пропаганде и внедрению в производство штангового раздатчика в значительной степени способствовало опубликование пяти информационных листков, новизна научно-технического решения (а.с. № 1 787 393) (приложение 14), а также высокая экономическая эффективность.

При определении экономической эффективности от реализации разработанного штангового раздатчика жидких кормов за базовый вариант принята установка УВТ-20.

Описание базовой и новой установки приведено в пунктах 1.2 и 1.3.

Основные технико-экономические показатели сравниваемых вариантов представлены в табл. 5.1. Исходные данные и расчет экономической эффективности от разработанной установки" приведен в приложении 10.

Предлагаемая установка для раздачи жидких кормов позволяет получить экономический эффект, подтвержденный актом технического внедрения и который за счет снижения затрат труда на 93,3%, энергозатрат на 92,6% и увеличения производительности труда операторов на 313% составил 19 620 рублей (приложение 7).