Обоснование состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота с совершенствованием конструкции кормового вагона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Михайличенко Станислав Михайлович

• Михайличенко Станислав Михайлович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Михайличенко Станислав Михайлович

Введние

1 Обзор тенденций в области механизации и автоматизации процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС

1.1 Технологическая линия приготовления и раздачи кормосмесей

на базе мобильных кормоцехов

1.2 Автоматические системы кормления на фермах КРС

1.3 Сравнительная оценка эффективности технологических линий на базе мобильного кормоцеха и автоматической системы

кормления

Выводы по 1 главе

2 Обоснование состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей

2.1 Определение времени приготовления и раздачи кормосмеси мобильным кормоцехом

2.2 Определение времени раздачи кормосмеси кормовым вагоном

2.3 Обоснование конструктивно-режимных параметров

кормового вагона

2.3.1 Обоснование конструктивных параметров кормового вагона

2.3.2 Обоснование скоростных параметров кормового вагона в зависимости от принятой схемы кормления

2.4 Обоснование состава технологической линии приготовления

и раздачи кормосмесей на фермах КРС

Выводы по 2 главе

3 Программа и методика экспериментальных исследований

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика лабораторных исследований системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном

3.3 Методика производственных исследований

3.3.1 Методика исследования производственных условий работы мобильного кормоцеха и кормового вагона

3.3.2 Методика проведения хронометражных замеров работы

мобильного кормоцеха

Выводы по 3 главе

4 Результаты экспериментальных исследований

4.1 Результаты производственных исследований работы

мобильного кормоцеха

4.2 Результаты моделирования работы мобильного кормоцеха

4.3 Результаты производственных исследований работы

кормового вагона

4.4 Результаты моделирования работы кормового вагона

4.5 Результаты лабораторных исследований системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном

4.6 Результаты обоснования состава технологической линии

приготовления и раздачи кормосмесей

Выводы по 4 главе

5 Технико-экономическая оценка результатов исследований

Выводы по 5 главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Патенты РФ

Приложение Б. Акты производственной проверки

результатов исследования

Приложение В. Апробация работы

Приложение Г. Реализация математической модели для

мобильных кормоцехов в MS Excel

Приложение Д. Реализация математической модели для

кормовых вагонов в MS Excel

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота с совершенствованием конструкции кормового вагона»

Введение

Актуальность работы. В АПК России создается около трети национального дохода страны. От его эффективности в значительной мере зависят экономический и политический потенциал государства. Существенная роль принадлежит АПК также и в обеспечении населения продуктами животноводства [5]. Так, в подотраслях животноводства России производится более 50% валовой продукции сельского хозяйства [14].

В своем Послании к Федеральному Собранию 1 марта 2018 года Президент РФ Владимир Владимирович Путин отметил: «... скорость технологических изменений нарастает стремительно, идёт резко вверх. Тот, кто использует эту технологическую волну, вырвется далеко вперёд. Тех, кто не сможет этого сделать, она - эта волна - просто захлестнёт, утопит» [81].

Важным признаком прогрессивности технологии является возможность автоматизации производства. По этому пути шла и идет промышленность, по этому пути, очевидно, следует переводить на промышленную основу и животноводство [24].

Анализ современного состояния производства в стране продукции молочного скотоводства показывает, что эффективное развитие этой отрасли может быть обеспечено только на качественно новом технологическом и техническом уровнях. Новшества позволяют более полно реализовывать генетический потенциал животных, рационально использовать корма, энергетические, финансовые и трудовые ресурсы, основные фонды и получать высококачественную, экологически чистую продукцию [58].

Зарубежный опыт показывает, что развитие сельского хозяйства идет по пути автоматизации производства. Это обуславливается как требованиями повышения эффективности производства, так и проблемами нехватки трудовых ресурсов.

Характерным примером является технологический процесс машинного доения коров. Активное внедрение доильных роботов в Европе обусловлено

не только получением положительных технологических эффектов системы добровольного доения, но и социальным аспектом - жены фермеров желали, чтобы у их мужей было больше свободного времени для совместного его провождения.

Новые автоматические системы, конечно, требуют значительных капитальных вложений. В Германии говорят, что прибыль от внедрения ветряков получат только их внуки. Однако отработка вопросов эффективного применения новых технологий актуальна уже сейчас, тем более что проблема нехватки трудовых ресурсов в сельском хозяйстве в будущем будет только обостряться.

При этом потребность в машинах и оборудовании на 90% осуществляется за счет импортной техники. Опыт показывает, что стоимость машин и оборудования зарубежных фирм в 1,5...3,0 раза выше аналогичных отечественных [54].

Стратегия развития техники и машинных технологий для ферм и комплексов по производству молока предусматривает создание и производство новой инновационной техники для комплексной механизации и автоматизации процессов на фермах и комплексах [15].

Важным элементом стратегии является совершенствование технологии раздачи кормов и применяемых для этой цели технических устройств. Это обуславливает рациональное использование техники, оборудования и рабочей силы. На долю раздачи кормов приходится до 30...40 % трудозатрат по уходу за животными [33].

Наиболее перспективной схемой кормления скота является одновременная раздача всех кормов в виде сбалансированных кормосмесей. Это позволяет повысить продуктивность на 12...15%, исключить потери и порчу компонентов, обеспечить условия для механизации выдачи кормового рациона [15]. Также обеспечивается стабильное протекание процесса переваривания кормов по всему пищеварительному тракту без колебаний величины рН -рубца [22].

Между тем, в научной литературе основное внимание уделено обоснованию параметров и режимов работы отдельных технических средств. Но не менее важным является вопрос обоснованного подбора технических средств для приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС с учетом вероятностного характера их функционирования, особенностей обслуживания технологических групп животных и зоотехнических требований к режиму кормления.

Кроме этого, распространение за рубежом автоматизированных технологических линий приготовления и раздачи кормосмесей на базе кормовых вагонов или роботов и появление данных систем на отечественных фермах требует изучения опыта их использования и выработки рекомендаций по их эффективному применению.

Первый опыт эксплуатации кормовых вагонов показал, что в производственных условиях не всегда удается в полной мере реализовать их возможности. В системе человек-машина-животное поведение животных в созданных человеком условиях приводит к изменению режима функционирования машины.

Так, первый опыт использования кормовых вагонов в КФХ «Лопотов А.Н.» Псковской области показал, что из-за неравномерного поедания кор-мосмеси на кормовом столе кормовой вагон в автоматическом режиме работы практически не используется. Системы же учета остатков кормосмеси на кормовом столе кормовые вагоны ЭеЬауа1 ЯА135 не имеют, что снижает эффективность их использования.

Таким образом, анализ условий функционирования существующих и перспективных образцов техники, их модернизация, а также обоснование состава технологических линий являются приоритетной задачей при совершенствовании процесса приготовления и раздачи кормов с целью повышения рентабельности и конкурентоспособности производства.

Работа выполнена в соответствии с планами НИОКР ФГБОУ ВО Брянский ГАУ на 2016-2019 г. по совершенствованию технологического процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС.

Степень разработанности темы. В научной литературе имеется большое количество работ, посвященных оценке эффективности существующих технических решений для приготовления и раздачи кормов на фермах КРС. Разрабатываются новые образцы техники, позволяющие сократить эксплуатационные затраты, повысить эффективность ее использования. В различные годы научные исследования по данному направлению проводили Алешкин В.Р., Вагин Б.И., Воронин В.В., Завражнов А.И., Земсков В.И., Извеков Е.А., Карпов В.П., Кормановский Л.П., Косолапов В.М., Купреенко А.И., Курдюмов В.И., Курочкин А.А., Кушнир В.Г., Морозов Н.М., Некра-шевич В.Ф., Резник Е.И., Савиных П.А., Семенихин А.М., Скоркин В.К., Сы-роватка В.И., Тихомиров И.А., Тищенко М.А., Цой Ю.А., Шварц С.А. и др., а также зарубежные ученые Belle Z., Bisaglia C., Calcante A., Chiumenti A., Da Borso F., Grothmann A., Haidn B., Nydegger F., Oberschâtzl R., Pezzuolo A., Tangorra F. и др.

Цель исследования: повышение эффективности функционирования технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС путем обоснования ее состава и совершенствования конструкции кормового вагона.

Задачи исследования:

1) провести обзор технологий и средств механизации и автоматизации процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС;

2) разработать математическую модель обоснования состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС с использованием мобильных кормоцехов при любом количестве компонентов в приготавливаемой кормосмеси и кормовых вагонов при обслуживании технологических групп животных с учетом вероятностного характера составляющих баланса времени их работы;

3) разработать конструкцию и обосновать конструктивно-технологические параметры системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном в зависимости от наличия ее остатков на кормовом столе;

4) провести экспериментальное исследование функционирования мобильных кормоцехов и кормовых вагонов на фермах КРС;

5) провести моделирование работы мобильного кормоцеха при приготовлении кормосмеси и при ее раздаче кормовым вагоном;

6) дать технико-экономическую оценку предлагаемых решений.

Объект исследования: технологическая линия приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС в составе мобильного кормоцеха и кормового вагона.

Предмет исследования: закономерности влияния параметров, режимов работы, условий функционирования применяемых технических средств и вероятностного характера составляющих баланса времени их работы на продолжительность процесса приготовления и раздачи кормосмесей.

Научную новизну диссертационной работы составляют:

- математическая модель определения продолжительности процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС с учетом вероятностного характера составляющих баланса времени работы мобильного кормоцеха при любом количестве компонентов в кормосмеси и кормового вагона при обслуживании технологических групп животных;

- технические решения по составу технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС и конструкции кормового вагона, новизна которых подтверждена тремя патентами РФ на полезные модели и изобретение.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные теоретические зависимости определения продолжительности процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС позволяют осуществлять выбор соответствующей эффективной техники для кормления

животных на фермах КРС с учетом конкретных производственных условий. Предложенная система автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном позволяет данным устройствам работать в автоматическом режиме, обеспечивая снижение потерь кормосмеси.

Методология и методы диссертационного исследования. При проведении теоретических исследований использовались положения, законы и методы теории случайных процессов, теории графов, электротехники, классической механики и математики.

Лабораторные и производственные испытания, а также экономические расчеты осуществлялись в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и другими частными методиками, с использованием современных приборов, аппаратуры, программного обеспечения.

Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием компьютерных программ MS Excel, Компас-3D V16 и мобильного приложения Strava.

Реализация результатов исследования. Предлагаемая технологическая линия приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС и система автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном одобрена для внедрения:

- в ООО «Русское молоко» Стародубского района Брянской области;

- в СПК «Зимницкий» Дубровского района Брянской области.

Материалы проведенных теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 35.03.06 Агроинженерия и магистров по направлению 35.04.06 Агроинженерия в ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Достоверность результатов диссертационной работы обеспечена корректностью постановки и решения задач с использованием положений теории графов, обработкой экспериментальных данных общепринятыми методами с использова-

нием компьютерной техники, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Основные научные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены:

- на XX Международной научно-практической конференции «Инновационная техника и ресурсосберегающие технологии в животноводстве» (19 -20 апреля 2017 г., Москва);

- на XXI Международной научно-практической конференции «Научно-методические и организационные основы модернизации объектов животноводства» (18-19 апреля 2018 г., Москва);

- на XXII Межвузовской научно-практической конференции «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения» (конференция с международным участием) (23-24 мая 2018 г, Брянск);

- на 9 Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (30 -31 мая 2018 г., Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ);

- на II Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании и аграрном секторе экономики» (21 марта 2019 г., Брянск);

- на XXIV Межвузовской научно-практической конференции «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения» (конференция с международным участием) (23-24 апреля 2019г, Брянск);

- на XXII Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение производства органической продукции животноводства» (25-26 апреля 2019г., Москва);

- на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Мини-

стерства сельского хозяйства Российской Федерации в номинации «Технические науки» (ФГБОУ ВО РГАТУ, г. Рязань, 2019 г.);

- на 10 Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (30-31 мая 2019г., Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ).

Результаты работы отмечены серебряной медалью в конкурсе «За производство высокоэффективной сельскохозяйственной техники и внедрение прогрессивных ресурсосберегающих технологий» 21 -ой Российской агропромышленной выставки «Золотая Осень - 2019».

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- математическая модель определения продолжительности процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС с учетом вероятностного характера составляющих баланса времени работы мобильных кормоцехов при любом количестве компонентов в приготавливаемой кормосмеси и кормовых вагонов при обслуживании технологических групп животных;

- состав технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС;

- конструктивное обоснование системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном в зависимости от наличия ее остатков на кормовом столе;

- результаты лабораторных исследований системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном.

Личный вклад автора: выполнен обзор литературы по теме исследований; получены теоретические зависимости функционирования мобильного кормоцеха и кормового вагона с учетом вероятностного характера составляющих баланса времени их работы; проведены экспериментальные, лабораторные и производственные испытания в полном объеме; осуществлена математическая обработка полученных данных и проведен их анализ.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 научных работ, в их числе 1 работа, входящая в МБД Scopus, 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 5 публикаций, входящих в МБД Agris, 4 статьи в материалах научных конференций и сборниках, 3 статьи в других изданиях и 3 патента на полезные модели и изобретение.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы (134 наименования, в том числе 32 на иностранном языке) и 5 приложений на 43 страницах. Основное содержание работы изложено на 168 страницах, включая 68 рисунков и 21 таблицу.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., доценту Купреенко А.И. за оказанную им всестороннюю помощь на всех стадиях подготовки диссертационной работы, а также заведующему кафедрой технологического оборудования животноводства и перерабатывающих производств ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, к.э.н., доценту Исаеву Х.М. за оказанную помощь в проведении отдельных этапов совместных исследований.

1 Обзор тенденций в области механизации и автоматизации процесса приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС

По данным академика П.Н. Прохоренко, молочная продуктивность коров на 60% определяется уровнем и полноценностью кормления, на 30% -генотипом [82]. На молочную продуктивность коров влияют многие факторы, важнейшим из которых является технология кормления (табл. 1.1) [86].

Таблица 1.1 - Влияние технологии кормления на молочную продук-

тивность коров, %

Наименование фактора Значение фактора

Качество основных кормов 30

Техника для кормления 18

Изменение рациона 17

Концентрированные корма 15

Разделение по группам 8

Прочие 12

По мнению академика Л.П. Кормановского идеальным является ежедневное изменение рационов кормления, что практически невозможно осуществить без наличия на фермах автоматизированных систем управления доением и кормлением. Более реальным является изменение дифференцированных рационов для различных групп животных через 10...15 дней [25].

Одной из наиболее перспективных является технология кормления КРС, в соответствии с которой все виды кормов раздаются животным одновременно в виде сбалансированной по питательности кормосмеси (в Германии обозначается Total Mischration, в англоязычных странах - Total Mixed Ration - TMR (полносмешанный рацион) или Unifeed (единый корм).

В последнее время за рубежом эта система кормления стала основной для хозяйств с высокой молочной продуктивностью животных. Ее преиму-

щество заключается в равномерности протекания процесса пищеварения, поскольку с каждой порцией коровы принимают сбалансированную по питательности кормосмесь. Для микробов рубца созданы оптимальные условия, поскольку все питательные вещества и структурообразующие компоненты корма поступают в равномерном соотношении. Колебания значения pH в рубце практически отсутствуют, в результате чего предотвращается нарушения нормального метаболизма. Наряду с улучшением здоровья животных достигается и более эффективное использование кормов за счет их лучшей по-едаемости (практически полностью исключается выборочное поедание наиболее аппетитных компонентов рациона) и снижения потерь. Кроме того, появляется возможность включать в рационы альтернативные виды корма, которые, обладая питательными свойствами и удовлетворительной усвояемостью, плохо поедаются в натуральном виде, а также составлять и подбирать оптимальные рационы кормления. По данным немецких ученых, переход от раздельной раздачи кормов на кормосмеси с заранее заданной питательной ценностью позволяет повысить продуктивность коров на 0,9 кг молока в сутки и сократить расход основных кормов на 20-30% [87].

Также следует принять во внимание, что кормление животных полноценными сбалансированными по питательности кормосмесями имеет технологическую особенность, суть которой заключается в необходимости деления молочного стада на производственные группы по продуктивности животных [97].

1.1 Технологическая линия для приготовления и раздачи кормосмесей

на базе мобильных кормоцехов

Для реализации технологии кормления КРС полноценными кормосме-сями разработаны и выпускаются универсальные измельчители-смесители-раздатчики кормов или мобильные кормоцеха (рис. 1.1), совмещающие в себе основные технологические операции приготовления и раздачи кормов. К ним предъявляются особые требования, касающиеся качества измельчения исходных компонентов, однородности смешивания, равномерности раздачи и т.д. [98]. В настоящее время в мире насчитывается более 120 компаний, занятых производством данных устройств [96]. Преимущественное распространение в первое время получили машины, оснащенные 1...3 горизонтальными шнеками для измельчения и смешивания компонентов рациона. В последнее время выпускаются устройства преимущественно с вертикальными шнеками конической формы, на долю которых приходится до 90% продаж [16]. В расчете на 1 м3 вместимости они дешевле горизонтальных, имеют меньше быстроизнашивающихся деталей, легче переоборудуются на двухстороннюю раздачу корма и лучше справляются с переработкой тюков соломы и сена.

Рисунок 1.1 - Мобильные кормоцеха компаний БТЬОКШО и КББКЛК

Реже встречаются устройства с рабочими органами мотовильного и вентиляторного типов.

Применение в кормоприготовлении данных машин, выполняющих функцию «кормоцехов на колесах», позволяет решить проблему транспортировки, измельчения и смешивания корма, не требуя сложного транспортно-смешивающего оборудования, капитальных зданий кормоцехов, а также систем транспортёров. Так, например, в сметной стоимости кормоцеха т.п. 801 -255 на долю оборудования приходилось только 38% [47].

Использование комбинированных и многофункциональных агрегатов позволяет повысить уровень механизации всех процессов и операций в животноводстве с 25 до 70...75 %, обеспечить рост продуктивности коров на 25...30 %, снизить затраты труда в 2,6...3,0 раза [95].

В настоящее время наметилась тенденция создания многофункциональных технических средств, совмещающих в себе операции по загрузке, измельчению, смешиванию компонентов, их дальнейшей транспортировке и раздаче готовых кормосмесей животным. Для этого разработаны прицепные мобильные кормоцеха с различными устройствами для самозагрузки (рис. 1.2). При этом особое внимание уделяется качеству выемки кормов из траншей для предотвращения их аэробной порчи и развития микробиологических процессов.

Рисунок 1.2 - Мобильные кормоцеха с устройствами для самозагрузки

В крупных хозяйствах и комплексах эффективно применяются самоходные устройства (рис. 1.3). Однако, несмотря на свою мощность, производительность и многофункциональность, они дороги и сложны в обслуживании и даже в условиях западноевропейских стран рентабельны только при обслуживании высокопродуктивного поголовья в крупных хозяйствах.

Рисунок 1.3 - Самоходный кормоцех и формируемый срез после выемки кормов из траншеи фрезерным оборудованием

Некоторые компании занимаются производством самоходных смесителей, смонтированных на раме грузового шасси (рис. 1.4). Также имеются исполнения в виде полуприцепа, на котором установлен смеситель с собственным автономным двигателем внутреннего сгорания. Данные устройства эффективно применяются в хозяйствах с большими расстояниями переездов, при этом появляется возможность обслуживания нескольких удаленных друг от друга животноводческих ферм [79,80].

На основе анализа отечественного и зарубежного опыта работы личных подсобных и фермерских хозяйств Е.И. Резником, В.К. Скоркиным, М.Г. Теплицким, И.Е. Резником с использованием ЭВМ составлены более 40 технологических линий для реализации 16 различных схем приготовления и

раздачи кормов, а также произведена оценка их экономической эффективности [83].

Рисунок 1.4 - Самоходный и прицепной кормосмеситель на грузовом шасси

Опыт функционирования молочной фермы ЗАО «Зеленоградское» (Московская обл.) показывает эффективность использования мобильных кормоцехов в качестве стационарных средств для приготовления кормосме-сей и дальнейшей ее раздачи кормораздатчиками типа КТУ -10А [99].

Многие производители выпускают стационарные кормосмесители на базе мобильных устройств, что позволяет использовать их в качестве малогабаритных кормоцехов (рис. 1.5).

Рисунок 1.5 - Стационарные смесители компании SILOKING

Так, например, компания ООО «Интенсивные технологии» (г. Смоленск), выпускающая продукцию под торговой маркой «Хозяин», производит стационарный смеситель ССК-21В объемом 21 м с двумя вертикальными

шнеками и приводом рабочих органов от электродвигателя. Шведский производитель БеЬауа1 предлагает стационарные смесители И8М12 и И8М17 объемом соответственно 12 и 17 м3 с тремя горизонтальными шнеками.

В некоторых случаях рационально использовать предложенные СЗНИИМЭСХ стационарные кормосмесительные агрегаты, размещенные в небольших помещениях, соединенных со складом хранения концентратов и добавок или непосредственно в этих складах. Использование таких машин позволяет приготавливать кормосмеси и раздавать их животным простыми кормораздатчиками. Готовая кормосмесь загружается в кормораздатчик за несколько секунд, и пока эта порция выдается животным, в смесителе уже готовится новая [100]. При такой технологии существенно снижается продолжительность процесса раздачи кормов, и повышается эффективность использования кормораздатчиков.

Несмотря на широкое распространение и преимущества мобильных кормоцехов, их применение не единственное и не всегда самое рациональное решение. Это дорогие и энергоемкие технические средства. Их удельная материалоемкость составляет 352,8...416,7 кг/м , удельная энергоемкость - не менее 3,8 и 6,4 кВт/м для машин с горизонтальными и вертикальными шнеками соответственно [22]. По сравнению с обычными кормораздатчиками металлоемкость мобильных кормоцехов выше более чем в два раза [19].

В данном направлении ведутся работы по совершенствованию конструкции. Например, в ИМЖ - филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разрабатывается многоцелевой кормораздатчик барабанного типа МИР-10, существенно превосходящий зарубежные аналоги по критериям энерго - и металлоемкости, а также по стоимости изготовления [20].

К основным недостаткам мобильных кормоцехов следует отнести необходимость устройства дополнительных утепленных тамбуров в коровниках, особенно в регионах с холодной зимой, для снижения поступления холодного воздуха в помещения и исключения возникновения сквозняков при въезде в выезде техники. Также они создают в помещениях повышенный

уровень звукового давления до 80...95, а нередко до 100...115 дБ, и загрязняют воздух выхлопными газами. При этом исследования показывают, что снижение или полная ликвидация производственного шума в животноводческих помещениях способствует получению более 5% дополнительной продукции [18].

При использовании мобильных кормоцехов требуется обустраивать прилежащую к коровнику территорию, что требует дополнительных затрат. Также необходимо принимать во внимание габаритные размеры данных устройств, которые должны соответствовать размерам ворот, ширине проезда и ширине раскладки корма при использовании кормовых столов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Михайличенко Станислав Михайлович, 2020 год

Ь - -

с • 1-

14,

о

Рисунок 2.10 - Схема кормового вагона. Вид сверху (слева) и вид сбоку (справа): 1 - поперечный транспортер; 2 - битерный механизм;

3 - продольный транспортер

Для определения скорости движения продольного транспортера Кпрод по имеющейся массе кормосмеси в бункере кормового вагона Мк (кг) и установленной норме выдачи на одну голову тгол (кг/гол) воспользуемся условием:

за время 1к / (с), в течение которого кормовой вагон покроет расстояние, равное длине одного кормоместа 1к (м), необходимо выгрузить разовую норму выдачи кормосмеси тгол (кг/гол). Тогда отношение Мк / тгол должно быть равно отношению длины слоя кормосмеси в бункере кормового вагона к расстоянию, на которое сместится продольный транспортер за время 1к / На основании данного условия получаем формулу для вычисления Кпрод: Мк А тГ0Л-А-Укв

т~ = V ■//V " ^ од = М ■/ ' М / С ■ (2-7)

'"тол прод 1к/ "кв 1 Ак 1к

Аналогичным образом решаем задачу определения скорости Кпрод по объему кормосмеси в бункере ук (м ) и установленной норме выдачи на одну голову угол (м /гол):

ук В-Н-А А Ьсл ■ /1сл ■ 7КВ

и- = И ■ъ ■/ = V-ГГлТ"^ °Д = —БТБ—' М / С (28)

угол исл псл 1к прод 1к/ "кв ° п

где Ьсл и Нсл - соответственно ширина и высота формируемого слоя кор-мосмеси на кормовом столе, м.

Для согласования скорости движения поперечного транспортера ¥выг со скоростью продольного Кпрод задаемся условием равенства производительно-стей данных транспортеров:

Фпрод С?ВЫГ В ' Н ' ^прод Ь ' Н7

К™* ■в-н

стах ' ^выг

"прод , -'м/с'

(2.9)

тах

Для определения параметра ктях представим, что процесс подачи кор-мосмеси с продольного транспортера на поперечный протекает прерывисто и представляет собой последовательную цикличную смену двух состояний: подача кормосмеси на поперечный транспортер в течение времени At — движение поперечного транспортера в течение времени & (рис. 2.11).

Высота слоя кормосмеси, м

Ьтох

ЪАЬ

6/1/7

КАЬ 2А /?

о

0 2/ X 1+1 X в/ X 8/ ж а Плммп Ькс

о

транспортера, м

Рисунок 2.11 - Формируемый слой кормосмеси на выгрузном транспортере

За время А1 = а / 10-Квыг (время, за которое поперечный транспортер сместится на расстояние Ах = а / 10) продольный транспортер сместится на расстояние во столько раз меньшее, во сколько раз скорость Увыг больше ^прод, т.е. на расстояние (а-Кпрод) / (10-Квыг). При этом объем кормосмеси, поданный на выгрузной транспортер за время А1, будет равен: Ау = БН^(а^¥прод / 10-Квыг). Этот же объем кормосмеси можно вычислить через параметры по-

перечного транспортера: Ду = аЬ-АН. Отсюда получаем формулу для вычисления АН:

., Кфод • в • Н

Л" = То^Тй' м'

Умножив данное выражение на 10, мы получим формулу для вычисления параметра Нтах, вытекающую из формулы (2.9). Таким образом, значение параметра Нтах соответствует высоте слоя кормосмеси, поступающей с выгрузного транспортера при установившемся режиме его работы.

Для возможности вычисления скорости Увыг по формуле (2.9) задаемся условием: во избежание заторов на выгрузном транспортере принимаем допустимое значение параметра Нтах при максимально возможной норме выдачи, например Нтах = 0,4 м.

Таким образом, пользуясь формулой (2.9), мы определяем оптимальную скорость движения поперечного транспортера Квыг, предварительно вычислив максимально возможную скорость движения продольного транспортера Кпрод по формуле (2.7) или (2.8).

2.3.2 Обоснование скоростных параметров кормового вагона в зависимости от принятой схемы кормления

В ходе исследования на молочно-товарной ферме, где функцию раздачи кормов выполняют кормовые вагоны ОвЬауа1 ЯА135, было выявлено, что рассчитывать норму выдачи кормосмеси на определенный фронт кормления работникам фермы приходилось эмпирическим методом. Поскольку данные системы нацелены на кормление стада при разделении его на технологические группы, которые могут меняться, в связи с чем меняется и фронт кормления, необходимо разработать рекомендации по определению параметров работы кормового вагона типа ОвЬауа1 ЯА135 в зависимости от выбранной схемы кормления и фронта кормления животных.

Норма выдачи в кормовом вагоне БвЬауа! ЯА135 регулируется скоростью движения продольного транспортера, подающего кормосмесь к поперечному транспортеру или выгрузному лотку, и скоростью движения самого кормового вагона. Для обоих параметров предусмотрено 4 режима работы: 25, 50, 75 и 100 % от максимальной скорости.

Фронт кормления (м), вдоль которого вся кормосмесь для /-ой группы равномерно подается из кормового вагона, определяется по формуле:

1¡ = Г^выг. ¡-1 0 3,м , (2.10)

где

- фронт кормления, вдоль которого размещается /-ая группа животных, м; Ур.г- - скорость движения кормового вагона при раздаче для /-ой группы, км/ч; Ьыгл - время полной выгрузки кормосмеси из бункера кормового вагона, ч.

При расчетах, для режимов работы, соответствующих максимальной скорости (100%), приняты следующие значения: УрЛ = 1 км/ч; ¿выгл- = 0,027 ч (при длине бункера кормового вагона 2,85 м и скорости движения транспортера 1,76 м/мин).

На основании формулы (2.10) была составлена таблица (табл. 2.9), позволяющая выбрать скорости движения продольного транспортера и кормово-

го вагона типа ЭеЬауа1 ЯА135 при раздаче кормосмеси для конкретного фронта кормления Ь, (м).

Таблица 2.9 - Выбор скоростных параметров кормового вагона в зави-

симости от фронта кормления

Скорость движения Время выгрузки Скорость движения кормового

продольного транс- кормосмеси вагона при раздаче УрЛ, км/ч

портера Ктр.г, % ^выг.Ь ч. 0,25 0,50 0,75 1,00

25 0,108 27 54 81 108

50 0,054 13,5 27 40,5 54

75 0,036 9 18 27 36

100 0,027 6,75 13,5 20,25 27

Из-за ограниченного числа регулировок необходимо точно планировать расстояния, на которых размещаются группы животных, т.к. меняя скорости движения кормового вагона и продольного транспортера можно получить только 11 уникальных норм выдачи.

Возможны следующие схемы загрузки кормового вагона при его автоматической работе [30]:

A) для раздачи на одну группу животных;

Б) для раздачи на часть группы;

B) для раздачи на несколько групп при одинаковой норме выдачи;

Г) для раздачи на несколько групп при разной норме выдачи и одинаковом фронте кормления;

Д) для раздачи на несколько групп при разной норме выдачи и разном фронте кормления.

Рассмотрим каждую схему загрузки.

Схема А) Как правило, кормление животных при помощи кормовых вагонов происходит отдельно для каждой группы, поскольку используются разные рационы. В этом случае скоростные параметры выбираются напрямую из табл. 2.9 для соответствующего фронта кормления, например: при

размещении технологической группы № 1 на участке L\ = 18 м выбираются параметры Fp.\ = 0,5 км/ч, ¿выг.\ = 0,036 ч (F^i = 75 %).

Схема Б) Поскольку кормовые вагоны обладают небольшим объемом бункера (обычно 2-3 м ), для обслуживания одной группы может потребоваться несколько рейсов, особенно при малой кратности кормления и высокой численности животных в данной группе. В этом случае общий фронт кормления делится на необходимое количество отрезков, а скоростные параметры выбираются отдельно для каждого отрезка по аналогии с рассмотренным выше примером.

Схема В) Встречаются случаи, когда животные получают один и тот же рацион в одинаковой или разной пропорции. Например, схема кормления частично смешанным рационом (partial mixed ration - PMR) [17]. При такой схеме животные получают основные корма в виде кормосмеси, а оставшиеся концентраты - индивидуально через кормовую станцию, в доильном роботе или при помощи специального кормового вагона для выдачи концентратов.

В случае с одинаковой пропорцией определяется общий фронт кормления: например, при размещении двух групп животных на участках L\ = 36 м и L2 = 18 м общий фронт кормления L\+2 = 54 м, тогда скоростные параметры кормового вагона на этих участках выбираются по табл. 2.9 для фронта кормления в 54 м.

Схема Г) В том случае, когда рацион выдается в разной пропорции нескольким группам животных, размещенных на участках одинаковой длины, решается следующая задача: например, имеется 3 группы животных, размещенных на участках L\ = L2 = L3 = 18 м; в кормовой вагон загружено 1000 кг смеси; для 1, 2 и 3 группы необходимо раздать соответственно 280, 350 и 370 кг (28, 35 и 37 % от всей массы кормосмеси в бункере).

Выбирая скоростные параметры Ур.г- и 1выгЛ по табл. 2.9 для каждого из участков Li, мы достигаем полной разгрузки кормового вагона. Чтобы выбрать параметры, при которых будет выдаваться x % от всей кормосмеси в бункере на отрезке длиной Li, следует воспользоваться формулой:

, ч ч 100% I¡(х % ) = . ¡ - Гвыг. ¡ - 1 0 3 '-^¡-'М. (2.11)

Для группы №1 получаем: Ь1 = 18 м, ^(28%) = 64,29 м. Это означает, что для равномерной выдачи 28 % смеси, находящейся в бункере кормового вагона, на отрезке длиной 18 м, необходимо выбрать скоростные параметры, соответствующие полной разгрузке кормового вагона на отрезке длиной 64,29 м. Выбор таких параметров невозможен для рассматриваемого типа кормовых вагонов. Ближайшие значения фронта кормления, на которые можно настроить устройство, составляют 54 и 81 м.

Если допустить возможность выдачи х % кормосмеси в два этапа - при движении кормового вагона вперед и назад, то, возвращаясь к решаемой задаче, выбираем скоростные параметры для полной выгрузки кормосмеси на отрезке 81 м. Чтобы определить, какое ее количество при этом выдается, следует воспользоваться формулой, полученной на основании формулы (2.11):

¿¡(1 0 0 %)

х % = ^й%%Г-1 0 0 %' (212)

где

х % - массовая доля от находящейся в бункере кормового вагона смеси, которая выдается на участке длиной Ьи %;

£¿(100%) - фронт кормления длиной для которого выбираются скоростные параметры кормового вагона по табл. 1, чтобы обеспечить выгрузку 100% кормосмеси, м (в данном примере Д(100%) = 18 м);

Д(х%) - фронт кормления, для которого выбираются скоростные параметры кормового вагона по табл. 2.9, чтобы обеспечить частичную выгрузку х % кормосмеси на участке длиной м (в данном примере Д(х%) = (28%) = 64,29 м).

Пользуясь формулой (2.12), получаем: вдоль фронта кормления длиной 18 м при выборе скоростных параметров, соответствующих полной разгрузке кормового вагона на участке длиной 81 м, выдается (18м / 81м)*100% = 22,22% от всего объема смеси в бункере. Оставшиеся 28% - 22,22% = 5,78%

кормосмеси можно выдать на том же участке длиной 18 м, если выбрать из табл. 2.9 скоростные параметры, при которых осуществляется полная разгрузка кормового вагона на участке, длина которого определяется из выражения (2.11): Ь1(5,78%) = (18м / 5,78%)*100% = 311,42 м. Выбор таких параметров также невозможен.

Схема Д) В том случае, когда кормовой вагон загружается для раздачи смеси в разной пропорции нескольким группам животных, размещенных на участках разной длины, решается следующая задача: например, имеется 3 группы животных, размещенных на участках Ь1 = 18м, Ь2 = 20,25 м, Ь3 = 36 м; в кормовой вагон загружено 1000 кг смеси; для 1, 2 и 3 группы необходимо раздать соответственно 220, 250 и 530 кг (22, 25 и 53 % от всей массы кор-мосмеси в бункере).

Для каждого фронта Ь, по формуле (2.12) определяем соответствующий фронт кормления Ь(х%). Затем по табл. 2.9 для полученных значений Ьг(х%) выбираем соответствующие параметры кормового вагона и ¿выгл- и используем их на участках Ь,.

Для группы № 1 получаем: Ь1 = Ь1(100%) = 18 м, х% = 22 %, Ь1(22%) = 18 м *(100% / 22%) = 81,82 м. Таким образом, чтобы выдать 22 % кормосмеси на участке Ь\ = 18 м, необходимо выбрать скоростные параметры, при которых происходит полная разгрузка кормового вагона на участке Ь1 (22%) = 81,82 м. Аналогичным образом ведется расчет для оставшихся двух групп.

Таким образом, рассматриваемый тип кормовых вагонов практически невозможно настроить на кормление животных в автоматическом режиме по рассмотренным выше схемам Г и Д.

Поэтому одним из направлений повышения эффективности использования кормовых вагонов является увеличение количества регулировок для изменения нормы выдачи в зависимости от конкретных производственных условий, которые определяют также и требуемую грузоподъемность кормового вагона.

2.4 Обоснование состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС

Основным недостатком автоматических систем кормления является их высокая стоимость (от 80 до 170 тыс. Евро). При этом существенная доля затрат приходится на приобретение бункеров-накопителей для автоматической подачи компонентов рационов в бункер стационарного смесителя или кормового вагона, оснащенного устройством для измельчения и/или смешивания. Поэтому количество компонентов оказывает серьезное влияние на стоимость системы [116].

Другим немаловажным недостатком является малая производительность данных систем. Так, например, система Lely Vector, включающая в себя два кормовых робота стоимостью каждый 75 000 Евро и грейферный захват с мостовым краном стоимостью 120 000 Евро (в сумме 270 000 Евро) [133] способна обслуживать стадо в 500 голов ( значение взято из технической характеристики системы Vector на официальном сайте производителя Lely).

Для обеспечения применения кормовых вагонов с минимальным набором сопутствующего оборудования и повышения их производительности нами предложена технологическая линия приготовления и раздачи кормосмесей, схематично представленная на рис. 2.12 [78].

Рисунок 2.12 - Технологическая схема линии приготовления и раздачи кормосмесей: 1 - мобильный кормоцех, 2 - бункер-накопитель, 3 - весовая система, 4 - транспортер, 5 - кормовой вагон

Технологическая линия работает следующим образом. Мобильный кормоцех приготавливает кормосмеси разных рационов кормления и выгружает их в соответствующие бункера-накопители, оснащенные весовой системой. При необходимости загрузки кормового вагона кормосмесью соответствующего рациона кормления бункер-накопитель благодаря весовой системе выдает требуемое количество кормосмеси на транспортер, который загружает ее в кормовой вагон для последующей раздачи соответствующей технологической группе животных.

Бункеры-накопители выпускают практически все производители автоматических систем кормления.

Например, у компании GEA Farm Technologies GmbH в ассортименте есть две модели кормовых бункеров для основных кормов. GEA MM8 модульного типа с возможностью увеличения объема от 8 до 32 м3 за счет наращивания секций от одной до четырех используется для разрыхленных кормов. GEA GM17 объемом 17 м (рис. 2.13) подходит для работы практически с любыми кормами как в сыпучем состоянии, так и в блоках, которые разрыхляются битерным устройством.

Рисунок 2.13 - Бункер-накопитель GEA GM17

Шведский производитель DeLaval выпускает кормовые бункеры объемом от 9 до 42 м3 для работы с кормами в сыпучем состоянии или в блоках.

Описанное оборудование может размещаться внутри коровников, под открытым небом или под навесами, а также монтироваться в стену коровника. При установке кормовые бункеры располагаются горизонтально или под углом.

Требуемые размеры бункеров-накопителей для отдельных рационов определяются по формуле [102]:

V, I = ^ * шсут, I * ( 1 /А) * ( 1 /щ) * ( 1 /V, I(%)) * 1 0 0 ' (2.13)

где

N - количество животных в /-ой группе, получающих одинаковый рацион, гол;

тсут,г - суточная норма выдачи кормосмеси на голову в /-ой группе, кг;

Рг - плотность кормосмеси для /-ой группы, кг/м3;

п/ - кратность заполнения бункера-накопителя для /-ой группы, раз/сут;

Рбун,г(%) - используемый объем бункера-накопителя для /-ой группы, %.

При этом общее время приготовления и раздачи кормосмеси для каждой технологической группы будет складываться из времени приготовления кормосмеси мобильным кормоцехом, ее выгрузки в бункер-накопитель и времени раздачи кормовым вагоном по формуле:

^к тк.м к тк.к в , ^ , (2.14)

где

Тк.мк - время приготовления кормосмеси мобильным кормоцехом и ее выгрузки в бункер-накопитель, вычисленное по формуле (2.1), ч;

Тк.кв - время раздачи кормосмеси кормовым вагоном, вычисленное по формуле (2.5), ч.

Требуемое количество мобильных кормоцехов или кормовых вагонов будет определяться по формуле

Ты

= (2.15)

где TKi - время обслуживания всего поголовья животных, определяемое по формулам (2.1) или (2.5).

Повышение производительности линии обеспечивается за счет того, что приготовление соответствующего рациона кормления мобильным кормоцехом может осуществляется непрерывно, а загрузка кормового вагона заданным количеством кормосмеси соответствующего рациона кормления обеспечивается бункером-накопителем, оснащенным весовой системой. При этом мобильный кормоцех может в это время продолжать приготавливать кормовые рационы или обслуживать технологические группы животных на выгульно-кормовых площадках.

Выводы по 2 главе

Выполненные теоретические исследования позволили получить математические модели определения времени приготовления и раздачи кор-мосмесей мобильным кормоцехом, времени раздачи кормосмеси кормовым вагоном, определения конструктивно -режимных параметров кормового вагона.

Обоснован состав технологической линии приготовления и раздачи кормосмеси на фермах КРС, обеспечивающий повышение ее производительности. Для подтверждения полученных теоретических зависимостей необходимо провести соответствующие экспериментальные исследования.

3 Программа и методика экспериментальных исследований 3.1 Программа экспериментальных исследований

В соответствии с поставленными в предыдущих главах задачами, экспериментальными исследованиями предусматривалось выполнение следующей программы:

1. Лабораторные испытания системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном.

2. Исследование производственных условий работы мобильного кормоцеха и кормового вагона.

3. Проведение хронометражных замеров работы мобильного кормоцеха.

При проведении теоретических исследований использовались положения, законы и методы теории случайных процессов, теории графов, электротехники, классической механики и математики.

Лабораторные и производственные испытания, а также экономические расчеты осуществлялись в соответствии с действующими ГОСТами [10,11,12,13], ОСТами [55,56,57] и другими частными методиками, с использованием современных приборов, аппаратуры, программного обеспечения.

Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием компьютерных программ MS Excel, Компас-3Б V16 и мобильного приложения Strava.

3.2 Методика лабораторных исследований системы автоматического изменения нормы выдачи кормового вагона

Для проведения исследований системы автоматического изменения нормы выдачи кормового вагона нами разработана лабораторная установка, моделирующая работу кормового вагона (рис. 3.1) [118].

Установка состоит из приводной станции и путевой тележки, которая перемещается по направляющим рельсам.

Приводная станция состоит из электродвигателя мощностью 5,5 кВт и цилиндрического редуктора, соединенных цепной передачей. На выходном валу редуктора установлен фланец, к которому крепится приводной барабан соответствующего диаметра. На барабан намотан трос, другой конец которого закреплен на путевой тележке. Движение тележки осуществляется за счет вращения приводного барабана и, соответственно, наматывания на него троса. Изменение скорости движения путевой тележки происходит путем замены приводного барабана на барабан большего или меньшего диаметра, либо за счет замены звездочек цепных передач. В условиях проведения эксперимента скорость движения путевой тележки составила 0,3 м/с.

Рисунок 3.1 - Общий вид лабораторной установки системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном: приводная станция (слева) и путевая тележка (справа)

На раму путевой тележки установлен поперечный ленточный выгрузной транспортер от кормораздатчика КСА-5Б, привод которого осуществляется через цепную передачу с помощью мотор -редуктора мощностью 1,55 кВт и передаточным отношением 37, подключенного к сети через ча-

стотный преобразователь (ЧП) Веспер Е2-8300-005Н. Выходной вал редуктора соединен с приводным валом выгрузного транспортера цепной передачей с передаточным отношением 1,4. Изменение скорости движения выгрузного транспортера происходит путем замены приводных звездочек и/или за счет настройки ЧП.

В качестве материала для испытания вместо кормовой смеси использовали древесные опилки. Для повышения влажности, и, соответственно, вязкости материала, и уменьшения пылеотделения опилки выдерживались 24 часа на морозе и затем еще 24 часа в отапливаемом помещении. Вследствие перепада температур на опилках конденсировалась влага.

В условиях проведения эксперимента максимальная скорость движения транспортера составила 0,2 м/с, при этом полная разгрузка транспортера происходила за 5,7 секунды при длине слоя опилок 1,15 м и высоте 0,16 м. Высота разгрузки составляла 0,54 м.

Функцию кормового стола выполнял изготовленный из пластиковых панелей короб размерами 2120х255х260 мм (ДхШхВ), обеспечивающий полную разгрузку транспортера по всей длине короба.

Ключевым элементом в конструкции лабораторной установки является копир, шарнирно закрепленный по ходу движения тележки. Напротив оси вращения копира установлен переменный резистор, включенный в цепь с частотным преобразователем. Передача крутящего момента от оси вращения копира на ось резистора осуществляется за счет посаженной на их концы силиконовой трубки, играющей роль соединительной муфты. Такая конструкция компенсирует отклонения от соосного положения, а также предохраняет резистор от механических перегрузок, возникающих вследствие вращения копира. Предотвращение поломки резистора при проворачивании копира от вертикального положения в сторону движения тележки при его падении обеспечивает ограничитель. В качестве элемента копира, контактирующего с опилками, выбран валик, вращающийся вокруг своей оси.

Принцип работы установки

При движении кормового вагона (путевой тележки) вдоль кормового стола или кормушки (короба) корм (в эксперименте опилки) должен выдаваться согласно установленной норме. Система управления установкой настроена таким образом, что при отсутствии в кормушке корма выгрузной транспортер движется с максимальной установленной скоростью, при этом эту скорость можно регулировать установкой необходимого значения параметров настройки ЧП. При отсутствии корма копир расположен перпендикулярно дну короба, ось резистора повернута в положение, соответствующее минимальному сопротивлению.

При контакте копира с остатками корма он отклоняется на угол, величина которого зависит от высоты слоя корма. При этом вращение передается на ось резистора. Резистор подключен к источнику опорного напряжения, и при повороте его вала с него снимается напряжение в диапазоне 0...5 В (рис. 3.2). Это напряжение используется в системе управления установкой для задания выходной частоты ЧП, питающего мотор-редуктор привода выгрузного транспортера.

п,мин

О и0 5 иупр,В

Рисунок 3.2 - Зависимость частоты вращения электродвигателя от величины управляющего напряжения: значение пном меняется в параметре 3-00, U0 - в параметре 7-01 выбранного частотного преобразователя

Частотный преобразователь настроен таким образом, что при увеличении управляющего напряжения частота вращения подключенного мотор-редуктора уменьшается. Параметры настройки этой зависимости легко меняются при программировании ЧП.

Таким образом, при наезде копира на остатки корма он поворачивается, поворачивает ось резистора, управляющее напряжение увеличивается, а скорость движения выгрузного транспортера и, следовательно, норма выдачи корма уменьшаются. При контакте копира с высотой слоя корма, полученной при максимальной норме выдачи, движение выгрузного транспортера прекращается.

Методика проведения испытаний

Весь цикл испытаний состоял из следующих этапов:

- выбор скорости движения выгрузного транспортера при раздаче в пустой короб (эталонной);

- изготовление в коробе профиля из опилок, выполняющего функцию остатков кормосмеси (рис. 3.3);

- раздача опилок в короб с изготовленным профилем при разных значениях высоты оси подвеса и вылета копира;

- проведение испытаний с устройством для разравнивания полученного слоя опилок.

Рисунок 3.3 - Изготовленная в коробе профильная поверхность остатков

кормосмеси

Замеры высоты полученных профильных поверхностей проводились следующим образом: по длине короба через каждые 100 мм; по ширине - по четыре замера через каждые 85 мм, по сумме которых находилось среднее значение кср. Для этого сверху на короб поперек устанавливалась ровная пластина с метками, и проводились замеры расстояний от пластины до профильной поверхности в точках, обозначенных на рис. 3.4.

Длина короба, мм

Рисунок 3.4 - Сетка проводимых замеров (вид на короб сверху)

Впоследствии результаты замеров обрабатывались в программе MS Excel, и строились соответствующие графики. Формула по определению среднего значения высоты профильной поверхности для разных значений длины короба имеет вид:

4 ■ 260 - (hx + h2 + h3 + h4)

hcp =-7-мм,

(3.1)

где 260 - расстояние от пластины до дна короба, мм; к\ ... Н4 - расстояния от пластины до профильной поверхности, измеренные в точках для соответствующей длины короба (например, на длине короба 500 мм (рис. 3.4) эти точки отмечены квадратными маркерами).

3.3 Методика производственных исследований 3.3.1 Методика исследования производственных условий работы мобильного кормоцеха и кормового вагона

Данное исследование проводилось методом наблюдения, фото - и видеосъемки, и измерений. Для исследований были выбраны хозяйства КФХ «Лопотов А.Н.» в Псковской обл., ООО «Родниковое поле» в Тульской обл., СПК-Агрофирма «Культура» в Брянской обл.

В процессе исследований анализировалась структура стада, рационы кормления, условия содержания животных, применяемое оборудование, организация технологических процессов. Отдельным вопросом являлось исследование остатков кормосмеси на кормовом столе вследствие неравномерного потребления ее животными.

Измерения проводились в СПК-Агрофирма «Культура» в коровнике, где содержатся животные голштино-фризской и черно-пестрой породы. Кормление животных осуществляется дважды утром и днем.

Замеры выполнялись за час до начала дневного кормления с целью количественной оценки профиля имеющихся остатков несъеденного корма. Для этого использовали штатив с закрепленной на нем линейкой и рулетку (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 - Измерение профиля остатков несъеденного корма

Замеры проводились по ширине и по длине через каждые 100 мм, при этом общее количество измерений для каждой насыпи напрямую зависело от ее размеров.

3.3.2 Методика проведения хронометражных замеров работы

мобильного кормоцеха

С целью проверки адекватности разработанной математической модели для определения времени приготовления и раздачи кормосмесей животным мобильным кормоцехом на молочно-товарной ферме СПК-Агрофирма «Культура» в поселке Добрунь Брянской области проводились хронометраж-ные замеры работы мобильного кормоцеха Storti Husky MT 90, агрегатируе-мого с трактором Беларус 1221 [51].

Время загрузки кормов определялось путем видеосъемки процесса.

Производительность линии загрузки определялась путем деления массы загружаемых компонентов на зафиксированное время их загрузки.

Расстояния и время переездов определялись путем записи трека пройденного маршрута в мобильном приложении Strava. Здесь же дополнительно сверялась продолжительность загрузки компонентов по времени простоев.

Длина одного кормоместа определялась как отношение общей длины кормового стола к количеству размещенных вдоль него животных.

Разовая норма выдачи кормосмеси на одну голову определялась как отношение общей массы кормосмеси в бункере к количеству обслуживаемых животных.

Поскольку необходимый для работы мобильного приложения сигнал GPS в коровнике отсутствовал, длина кормового стола определялась по времени раздачи, которое фиксировалось в процессе видеосъемки, и скорости движения трактора, которая была постоянной и составляла 2 км/ч согласно информации, отображаемой на мониторе трактора.

Так как в предложенной методике скорость движения груженого мобильного кормоцеха принята постоянной, а на практике она изменяется в определенных пределах при различных переездах, то значения расстояний переездов заносились в виде эквивалентов: максимальная зафиксированная скорость груженого мобильного кормоцеха при переездах составила 9 км/ч; в остальных случаях, при меньшей зафиксированной скорости, расстояние для ввода данных вычислялось как произведение затраченного на переезд времени и максимальной скорости движения (9 км/ч).

Полученные в ходе хронометражных замеров значения в дальнейшем использовались при моделировании работы мобильного кормоцеха для проведения сравнительного анализа и подтверждения адекватности предложенной методики.

Выводы по 3 главе

Таким образом, приведенная выше программа и методика экспериментальных исследований позволяет качественно спланировать и провести исследования, и получить необходимые данные для проверки адекватности разработанной математической модели обоснования состава технологической линии приготовления и раздачи кормосмесей на фермах КРС, позволяющей решать задачу по определению времени кормления животных мобильными кормоцехами при любом количестве компонентов в кормосмеси и кормовыми вагонами при обслуживании технологических групп животных, и учитывающей вероятностный характер составляющих баланса времени их работы; для проведения испытаний системы автоматического изменения нормы выдачи кормосмеси кормовым вагоном.

4 Результаты экспериментальных исследований 4.1 Результаты производственных исследований работы мобильного кормоцеха

На рис. 4.1 представлен мобильный кормоцех Storti Husky MT 90, эксплуатирующийся в хозяйстве СПК-Агрофирма «Культура» Брянской области совместно с трактором Беларус 1221.

Рисунок 4.1 - Мобильный кормоцех Storti Husky MT 90

На рис. 4.2 представлен трек маршрута, записанный с помощью мобильного приложения Strava при осуществлении одного цикла кормления животных (90 голов).

Рисунок 4.2 - Записанный трек маршрута в мобильном приложении Strava

В ходе проведенных хронометражных замеров в СПК -Агрофирма «Культура» Брянской области были зафиксированы следующие значения:

1) загрузка муки в кормоцехе из башенного бункера (422 кг за 01 мин 55 с): б = 13,2 т/ч;

2) переезд из кормоцеха (20 м за 00 мин 35 с): V = 0,57 м/с = 2,06 км/ч;

3) загрузка концентратов (3 компонента) из кормоцеха трактором с ковшом (298 кг за 04 мин 30 с): б = 3,97 т/ч;

4) переезд до силосной траншеи (150 м за 00 мин 59 с): V = 2,5 м/с = 9

км/ч;

5) загрузка силоса из траншеи трактором с ковшом (3032 кг за 06 мин 38 с): б = 27,43 т/ч (рис. 4.3);

6) переезд до хранилища с мелассой (200 м за 02 мин 03 с): V = 1,63 м/с = 5,85 км/ч;

7) загрузка мелассы (156 кг за 01 мин 16 с): б = 7,39 т/ч;

Рисунок 4.3 - Загрузка силоса (слева) и мелассы (справа)

8) переезд до коровника (230 м за 01 мин 52 с): V = 2,05 м/с = 7,4 км/ч;

9) раздача кормосмеси: (01 мин 43 с при V= 2 км/ч = 0,56 м/с): вдоль кормового стола длиной 57 м размещено 90 животных ^ тр = 3908 кг / 90 гол = 43,42 кг/гол, 1к = 57 м / 90 гол = 0,63 м / гол.

По результатам хронометража продолжительность одного цикла приготовления и раздачи кормосмеси составила 0,39 ч (загрузка компонентов: 0,24 ч - 61,5 %; переезды: 0,09 ч - 23,1 %; раздача: 0,03 ч - 7,7 %; потери циклового времени: 0,03 ч - 7,7 %) (рис. 4.4). Малое значение продолжительности раздачи связано с методикой оценки временных затрат: в расчет принималось время, при котором происходила непосредственно раздача кор-мосмеси. Продолжительность промежуточных операций (въезд в ворота, остановки перед началом раздачи для запуска выгрузного транспортера и др.) относились к потерям циклового времени.

61,50% э-

■ Загрузка ■ Переезды Раздача ■ Потери ■ Загрузка ■ Переезды ■ Раздача ■ Потери

Рисунок 4.4 - Составляющие баланса времени рабочего цикла мобильного

кормоцеха

Данный результат подтверждается проведенными ранее исследованиями, согласно которым продолжительность одного рабочего цикла мобильного кормоцеха составляет 0,42 ± 0,03 ч [90]. При этом по оценкам ученых СКНИИМЭСХ продолжительность загрузки компонентов рациона в общем балансе рабочего цикла мобильного кормоцеха составляет 70...80 %, продол-

жительность переездов - 6...15 %, продолжительность раздачи - 14...17 % [23].

Очевидно, что использование мобильного кормоцеха в качестве загрузчика бункеров-накопителей позволит снизить его общее время работы. Приняв за среднюю продолжительность одного цикла кормления мобильным кормоцехом время 0,4 ч (переезды: 0,076 ч - 19 %; загрузка: 0,276 ч - 69 %; раздача: 0,048 ч - 12 %), для продолжительности одного цикла загрузки бункера-накопителя мобильным кормоцехом получим значение 0,38 ч (загрузка бункера-накопителя: 3908 кг / 145000 кг/ч = 0,027 ч). Данные показатели в дальнейшем будут использоваться для оценки экономической эффективности предлагаемых решений. Для проверки адекватности предложенной методики проведем моделирование работы мобильного кормоцеха в заданных производственных условиях.

Результаты моделирования работы мобильного кормоцеха При моделировании использовались следующие параметры (рис. 4.5):

грузоподьемность раздатчика, кг | G К 3908 расст. от последнего хранил, до коровника, км скорость движения при раздаче, км/ч раз. норма выдачи кормосмеси на 1 гол., кг грузоподъемность раздатчика, кг длина одного кормоместа. км Ln 0,280 2 43,4222222 3908 0,00063333

количество компонентов в кормосмеси X 4 Vp

время ЕТО раздатчика, ч скорость порожнего раздатчика, км/ч скорость груженого раздатчика, км/ч Тето 0,000001 nip

Vn 12 Gk

Vr 9 Ik

расст. от коровника до хранилища № 1.. км L, 0,000001 13,2 время разворота раздатчика, ч Tn 0,000001

произвол, погрузчика дтя компонента № 1. т/ч Q. сред, наработка на технол. нарушение, ч ср. время устранения технол. нарушения, ч сред, наработка на техннч. отказ, ч ср. время устранения техннч. отказа, ч Ттн 5

масса загружаемого компонента № 1. т M, 0,422064 Тутн 0,2

расст. от хранил. № 1 до хранил. № 2. км 1-2 0,0875 3,97 Тто 250

произвол, погрузчика дтя компонента № 2. т/ч Q: Туго 5

масса загружаемого компонента № 2. т Mi 0,297008 коэффициент, учитывающий потери цикл, врех кц 1

расст. от хранил. № 2 до хранил. № 3. км L3 0,150 27,43

произвол, погрузчика для компонента № 3. т/ч Qi массовая доля компонента .V? 1 в рационе т, 0,108

масса загружаемого компонента № 3. т Mi 3,032608 массовая доля компонента .N'9 2 в рационе m 2 0,076

расст. от хранит. № 3 до хранил. № 4. км и 0,3075 7,39 массовая доля компонента № 3 в рационе m s 0,776

произвол, погрузчика дтя компонента № 4. т/ч Q4 массовая доля компонента .V? 4 в рационе m , 0,04

масса загружаемого компонента .V» 4. т Mi 0,15632 массовая доля компонента V 5 в рационе т5

Рисунок 4.5 - Фрагмент реализованной в MS Excel математической модели

- грузоподъемность мобильного кормоцеха Gк = 3908 кг (численно равна массе загруженных компонентов рациона);

- количество компонентов в кормосмеси х = 4;

- время ежесменного технического обслуживания (ЕТО) мобильного кормоцеха TEТО = 0,00001 ч (поскольку в составленной программе деление на "0" невозможно, было выбрано приближенное к нулю значение);

- количество обслуживаемых животных (за один цикл) ^ол = 90 голов;

- скорость груженого мобильного кормоцеха и скорость при раздаче соответственно Vг = 9 км/ч и Vр = 2 км/ч;

- производительность при загрузке муки, концентратов, силоса и мелассы соответственно = 13,2 т/ч, = 3,97 т/ч, = 27,43 т/ч и = 7,39 т/ч;

- массовые доли этих компонентов в кормосмеси соответственно т1 = 0,108, т2 = 0,076, т3 = 0,776 и т4 = 0,04;

- эквивалентные расстояния переездов в пересчете на движение со скоростью 9 км/ч: кормоцех ^ улица Ь2 = 87,5 м (расстояние переезда от места стоянки к месту загрузки первого компонента Ь1 = 0), улица ^ траншея Ь3 = 150 м, траншея ^ меласса Ь4 = 307,5 м, меласса ^ коровник Ьп = 280 м;

- разовая норма выдачи на одну голову тр = 43,42 кг;

- длина одного кормоместа 1к = 0,63 м;

- время разворота для раздачи второму ряду Тп = 0,000001 ч;

- коэффициент, учитывающий потери циклового времени кц = 1;

- за среднее время наработки на технологическое нарушение, устранения технологического нарушения, наработки на технический отказ и устранения технического отказа были приняты следующие значения: соответственно Ттн = 10 ч, Тутн = 0,2 ч, Тто = 250 ч и Туто = 5 ч. Результаты моделирования показали, что при изменении значений параметров Ттн и Тутн в пределах соответственно 1...50 и 0,1...0,5 ч значение времени кормления Ткмк находится в пределах 0,36...0,38 ч; в результате изменения значений параметров Тто и Туто в пределах соответственно 50...500 и 1...25 ч значение времени кормления Ткмк находится в пределах 0,36...0,39 ч.

Согласно результатам по оценке надежности машин, полученным специалистами ФГБОУ «Владимирская государственная зональная машиноиспытательная станция», наработка на отказ для кормораздатчиков КТ-6 и КР-Ф-10-2 соответствует требованиям норматива СТО АИСТ 1.14 не менее 120 ч; наработка на отказ для мобильного кормоцеха с горизонтальным расположением шнеков DeLaval MW-12 составила более 300 ч, для моделей с вертикальными шнеками V-Mix-10N ECO, Feeder VM 14 2SB и Trioliet Solomix 2 12VLS - более 340-350 ч, для Bel Mix T-659, DeLaval VM12 и Twister MC 13 - от 160 ч и выше [48].

По результатам моделирования (рис. 4.6) при вероятности нахождения мобильного кормоцеха в состоянии раздачи кормосмеси P52 = 0,079 значение времени кормления T^^ составило 0,36 ч (-7,7 % по сравнению с фактическим временем кормления).

0,00000 Psi 0,08596 Тем, ч 0,36

0,08918 0,02712

Р52 0,07915 N, коров 90

ОД 8

0,20774 Р53 0,00001 ПК, шт

0,04628 [Тем], ч 2

0,30348 Р54 0,00590 пц,циклов 1,00

0,09379 0,05845

Р55 0,00295 Qcm, т/ч 10,85

Рисунок 4.6 - Результаты моделирования в MS Excel

Таким образом, адекватность предложенной математической модели определения времени кормления животных мобильным кормоцехом на фермах КРС подтверждается результатами хронометражных замеров в производственных условиях. Исследование показало, что прогнозируемое время кормления составило 92,3 % от фактического.

Использование данного подхода на практике позволит осуществить обоснованный выбор соответствующей техники для кормления, расширить возможности персонала при организации работ.

4.2 Результаты моделирования работы мобильного кормоцеха

Для оценки влияния отдельных параметров мобильного кормоцеха и производственных условий на продолжительность процесса приготовления и раздачи кормосмесей проведено моделирование в программе MS Excel, где была реализована предложенная математическая модель определения времени кормления животных на фермах КРС. Для моделирования приняты следующие параметры [42, 50]:

- количество компонентов в кормосмеси x - 5;

- время ежесменного технического обслуживания ТЕТО - 0,27 ч;

- скорость порожнего и груженого кормоцеха Vn и Уг - соответственно 6,3 и 5 км/ч;

- расстояние от стоянки до хранилища с первым компонентом L1 - 300 м;

- соответствующие расстояния переездов мобильного кормоцеха между хранилищами кормов L2...L5 - 200 м;

- расстояние от последнего хранилища кормов до места раздачи Ln - 200 м;

- общая протяженность переездов LcyM - 1300 м;

- соответствующие производительности погрузочных средств: Q1 - 7,5, Q2 -16,8, Q3 - 10, Q4 - 15, Q5 - 5 т/ч;

- массовые доли компонентов в рационе: m1 - 0,05 (сено); m2 - 0,2 (силос); m3

- 0,342 (сенаж); m4 - 0,29 (свекла); m5 - 0,118 (концентраты);

- наработка мобильного кормоцеха на технологическое нарушение ТТН - 10 ч;

- время устранения технологического нарушения ТУТН - 0,2 ч;

- наработка мобильного кормоцеха на технический отказ ТТО - 100 ч;

- время устранения технического отказа ТУТО - 1 ч;

- скорость мобильного кормоцеха при раздаче кормосмеси Vp - 0,8 км/ч;

- грузоподъемность мобильного кормоцеха GK - 3000, 5000, 7000, 10000 кг;

- длина одного кормоместа 1к - 1,1 м;

- разовая выдача кормосмеси на голову mp - 30 кг;

- суточная норма выдачи кормосмеси на голову mc - 30 кг;

- время разворота мобильного кормоцеха для переезда на другую линию раздачи 1ра3в. - 0,03 ч;

- коэффициент, учитывающий потери циклового времени к - 1,15;

- поголовье обслуживаемых животных Ык - 200, 400, 600, 800, 1000 голов.

Ранее было установлено, что наибольшее влияние на время приготовления и раздачи кормосмесей оказывают такие параметры, как грузоподъемность мобильного кормоцеха, поголовье обслуживаемых животных, разовая норма выдачи кормосмеси на одну голову, протяженность переездов между животноводческими помещениями, производительность погрузочных средств, скорость груженого мобильного кормоцеха [31,38,45].

Для определения зависимости производительности Ыч мобильного кормоцеха и времени кормления Тк.мк от поголовья обслуживаемых животных Ык и грузоподъемности мобильного кормоцеха Ок расчеты проводились при основных параметрах. Полученные значения сравнивались с производительностью мобильного кормоцеха соответствующей грузоподъемности при Ык = 200 голов. Результаты отображены в табл. 4.1 и на рис. 4.7, на котором приведены удельные значения времени кормления и производительности мобильного кормоцеха в расчете на 200 голов.

Таблица 4.1 - Зависимость производительности мобильного кормоцеха от обслуживаемого поголовья

Gк, кг Ык, голов 200 400 600 800 1000

3000 Тк.мк, ч Ыч, % Ыч, голов/ч 1,97 100,00 % 101 3,66 107,92 % 109 5,36 109,90 % 111 7,06 111,88% 113 8,75 112,87% 114

5000 Тк.мк, ч Ыч, % Ыч, голов/ч 1,69 100,00 % 118 3,10 109,32 % 129 4,52 111,86 % 132 5,94 113,56 % 134 7,35 115,25 % 136

7000 Тк.мк, ч Ыч, % Ыч, голов/ч 1,57 100,00 % 127 2,87 109,45 % 139 4,17 112,60 % 143 5,47 114,96 % 146 6,76 115,75 % 147

10000 Тк.мк, ч Ыч, % Ыч, голов/ч 1,48 100,00 % 135 2,69 109,63 % 148 3,91 113,33 % 153 5,12 115,56 % 156 6,33 116,30 % 157

Анализ данных табл. 4.1 показывает, что при численности поголовья более 200 голов ни один мобильный кормоцех в заданных условиях не обеспечивает кормление за допустимое время 2 ч. Это еще раз подтверждает необходимость разделения функций приготовления и раздачи кормосмесей между мобильным кормоцехом и кормовым вагоном.

400 600 800

Поголовье обслуживаемых животных, голое -♦- 3000 -Ш-5000 —7000 -»«-10000 Грузоподъемность мобильного кормоцеха, кг

170

160

х 150

о ¿Г 140 130

о X л

а> »-

Ф X о 110

С

100

90

200 400 600 800 1000

Поголовье обслуживаемых животных, голов

—•—3000 -■-5000 —*—7000 — 10000

Грузоподъемность мобильного кормоцеха, кг б

а

Рисунок 4.7 - Зависимость времени обслуживания животных (а) и производительности мобильного кормоцеха (б) от его грузоподъемности и численности обслуживаемого поголовья

По данным из табл. 4.1 и рис. 4.7 видно, что наиболее интенсивный рост производительности в 8.. .9 % зафиксирован при увеличении поголовья обслуживаемых животных от 200 до 400 голов, что приводит к уменьшению времени кормления 200 животных на 7,9.9,6 %. При дальнейшем увеличении поголовья рост производительности мобильного кормоцеха снижается.

Для определения зависимости времени кормления от протяженности переездов расчеты проводились при следующих значениях: Ьсум - 700, 900, 1100, 1300, 1500 м; Ик - 200, 400, 600 голов; Ок - 3000, 5000 кг. Результаты расчетов приведены в табл. 4.2. На рис. 4.8 представлена зависимость времени кормления 400 животных от протяженности переездов.

Таблица 4.2 - Зависимость времени работы мобильного кормоцеха от

общей протяженности переездов

Lсум, м 700 900 1100 1300* 1500

N = 200 1,70 1,79 1,88 1,97 2,06

Ок = 3000 N = 400 3,13 3,31 3,49 3,66 3,84

N = 600 4,56 4,82 5,09 5,36 5,63

N = 200 1,53 1,58 1,63 1,69 1,74

Ок = 5000 N = 400 2,78 2,89 3,00 3,10 3,21

N = 600 4,04 4,20 4,36 4,52 4,68

* Базовое значение.

2,7

2,5 -I— —— -— —

700 900 1100 1300 1500

Протяженность переездов, м

—Ф— 3000 —5000 Грузоподъемность мобильного кормоцеха, кг

Рисунок 4.8 - Зависимость времени кормления 400 животных от протяженности переездов

Анализ данных табл. 4.2 и рис. 4.8 показывает, что изменение протяженности переездов на 200 метров влияет на время кормления в пределах 3,4.. .4,8 % (для Ок - 5000 кг и 3000 кг соответственно).

Для определения зависимости времени кормления от разовой выдачи кормосмеси на голову расчеты проводились при следующих значениях: тр -10, 20, 30, 40 кг; Ик - 200, 400, 600 голов; Ок - 3000, 5000 кг. Результаты расчетов приведены в табл. 4.3. На рис. 4.9 представлена зависимость времени кормления 400 животных от разовой выдачи кормосмеси на голову.

Таблица 4.3 - Зависимость времени кормления от разовой выдачи кор-мосмеси на голову

тр, кг 10 20 30* 40

NK = 200 1,05 1,51 1,97 2,42

GK = 3000 NK = 400 1,84 2,75 3,66 4,58

NK = 600 2,62 3,99 5,36 6,73

NK = 200 0,96 1,32 1,69 2,05

GK = 5000 NK = 400 1,66 2,38 3,1 3,83

NK = 600 2,35 3,43 4,52 5,61

Рисунок 4.9 - Зависимость времени кормления 400 животных от разовой выдачи кормосмеси на голову

Анализ результатов показывает, что изменение разовой выдачи кормосмеси на голову на 10 кг (на 1/3 при выбранных параметрах) влияет на время кормления в пределах 23.24,5 % (для грузоподъемности 5000 кг и 3000 кг соответственно).

Так же при переходе от двукратного кормления животных к однократному общее время кормления всего поголовья меняется следующим образом: при тр = 20 кг (при суточной норме выдачи кормосмеси на голову тс = 20 кг) Ткмк уменьшается в среднем на 26.29 % (для Ок - 3000 кг и 5000 кг соответственно);

при тр = 30 кг (тс = 30 кг) Т кмк уменьшается на 21.24 %; при тр = 40 кг (тс = 40 кг) Т кмк уменьшается на 17.20 %.

Для определения зависимости времени кормления от производительности погрузочных средств расчеты проводились для следующих значений: Ык - 200, 400, 600 голов; Ок - 3000, 5000, 7000 кг; производительность каждого из погрузочных средств Q]... Q5 увеличивалась на 0...100 % (с шагом в 25 %). Результаты расчетов приведены в табл. 4.4. На рис. 4.10 представлена зависимость времени кормления 400 животных от производительности погрузочных средств.

Таблица 4.4 - Зависимость времени кормления от производительности погрузочных средств

Q].Q5, % +0%* +25% +50% +75% +100%

N = 200 1,97 1,83 1,74 1,68 1,63

Ок = 3000 N = 400 3,66 3,4 3,22 3,09 3

N = 600 5,36 4,96 4,69 4,5 4,36

N = 200 1,69 1,55 1,46 1,4 1,35

Ок = 5000 N = 400 3,1 2,84 2,66 2,53 2,43

N = 600 4,52 4,12 3,85 3,66 3,52

N = 200 1,57 1,43 1,34 1,28 1,23

Ок = 7000 N = 400 2,87 2,6 2,42 2,29 2,19

N = 600 4,17 3,76 3,49 3,3 3,16

Рисунок 4.10

Зависимость времени кормления 400 животных от производительности погрузочных средств

Анализ результатов показывает, что увеличение производительности каждого из погрузочных средств на 25, 50, 75 и 100 % сокращает суммарное время загрузки кормов на 20, 33, 43 и 50 % соответственно. Эти изменения позволяют сократить время кормления в среднем на 8,5, 14, 18 и 21 % соответственно (с отклонением в сторону уменьшения данных значений для GK -3000 кг и в сторону увеличения - для GK - 7000 кг).

Для изучения зависимости времени кормления от скорости движения мобильного кормоцеха при раздаче корма животным Vp расчеты проводились при следующих значениях: NK - 200, 400 голов; GK - 3000, 5000 кг; Vp = 0,8.3,6 км/ч (с шагом в 0,4 км/ч). Результаты моделирования отражены в табл. 4.5. На рис. 4.11 представлена зависимость времени кормления 400 животных от скорости раздачи.

Анализ результатов показывает, что при увеличении скорости раздачи вдвое (от 0,8 до 1,6 км/ч) время кормления уменьшается на 8,5.10,5 % (для GK - 3000 кг и 5000 кг соответственно). Дальнейшее увеличение скорости (от 1,6 до 3,6 км/ч) дает дополнительный выигрыш во времени в 4,5.6 %. При выборе оптимальной скорости раздачи кормосмеси следует учитывать производительность выгрузного транспортера и качество выполнения технологического процесса.

Таблица 4.5 - Зависимость времени кормления от скорости движения

мобильного кормоцеха при раздаче корма животным

Vp, км/ч 0,8* 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6

GK = 3000 Nk=200 Nk=400 1,97 3,66 1,86 3,45 1,8 3,34 1,77 3,27 1,75 3,23 1,73 3,2 1,72 3,17 1,71 3,16

Gk = 5000 Nk=200 Nk=400 1,69 3,1 1,58 2,88 1,52 2,77 1,49 2,71 1,47 2,66 1,45 2,63 1,44 2,61 1,43 2,59

4 2 1 м X ЗЕ X 01

0 * 3 1 01 о. со

0 8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3 Скорость мобильного кормоцеха при раздаче, км/ч —•—3000 -В-5000 Грузоподъемность мобильного кормоцеха, кг 6

Рисунок 4.11 - Зависимость времени кормления 400 животных от скорости движения мобильного кормоцеха при раздаче корма

Для определения зависимости времени кормления от скорости загруженного мобильного кормоцеха V расчеты проводились при следующих значениях: N - 200, 400 голов; Ок - 3000, 5000 кг; ¥р = 5.8 км/ч (с шагом в 1 км/ч). Результаты представлены в табл. 4.6.

Таблица 4.6 - Зависимость времени кормления от скорости загруженного кормоцеха

км/ч 5* 6 7 8

Ок = 3000 N„=200 1,97 1,89 1,83 1,79

N„=400 3,66 3,51 3,4 3,32