автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование направления и создание многофункциональных средств механизации приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота

На правах рукописи ВОРОНЦОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СОЗДАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ ХОРМОСМЕСЕЙ НА ФЕРМАХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученей степени доктора технических наук

Рязань - 1393

Работа выполнена в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии (БГСХА, г. Белгород).

Научный консультант - заслуженный деятель науки и

техники РФ, доктор технических наук, профессор А.И.ЗАВРАЖНОВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор A.A.КУРОЧКИН

- заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Б.й.Вагин

- доктор технических наук, профессор В.П.Капустин

Ведущая организация - Белгородский научно-иследовательский

институт сельского хозяйства (БНШСХ)

Защита состоится 21 мая 1998 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.ISO.09.01 Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. профессора П.А.Костычева по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1, РГСХА.

С диссертацией мозкно ознакомиться в библиотеке Рязанской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан "_" _ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

М.Б.УГЛАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Механизация.приготовления и раздачи кормов в животноводстве занимает особое место в системе технических средств для обслуживания животных. Уровень механизации приготовления и раздачи кормов в настоящее время несколько нюте механизации других процессов (доения коров, уборки навоза, водоснабжения и поения). Он составляет 58% на фермах крупного рогатого скота и 70У. - в свиноводстве.

В течение многих лет, как правило, -главное внимание уделялось внедрению механизации на фермах с высокой концентрацией скота (на '350-400 и более коров), "фермы же с меныши поголовьем считали неперспективными, и для них почти не производили необходимый комплект машин./ Однако до сих пор большое, количество ферм имеет небольшие размеры.

Так, например, в Нечерноземной зоне РФ многие фермы рассчитаны на 50-150 коров и 500-3000 голов свиней. На них производите 8-10%, молока и почти 40Z свинины.

Для повышения эффективности существующих небольших ферм коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств разработана система мер по увеличению производства продукции животноводства, снижению трудовых и материальных затрат.. В этой системе мер одно из ведущих мест занимает механизация трудоемких процессов и, прежде всего, по приготовлению и раздаче кормов. В то же время, вышеуказанных машин и .механизмов, достаточно эффективных и. полностью удовлетворяющих зоотехническим требованиям, крайне недостаточно. Поэтому необходима ускоренная разработка и внедрение таких технических средств.

На небольших и средних фермах крупного рогатого скота, а также на фермах коллективных и крестьянских (фермерских)'хозяйств, где строительство кормоцехов нецелесообразно ни с технологической,, ни с экономической точек зрения, а доставка готовых кормосмесей затруднена или невыгодна, следует применять универсальные мобильные технические средства по приготовлению и раздаче кормосмеси. Раздав" кормов крупному рогатому скоту сейчас осуществляют преимущественно мобильными раздатчиками КТУ-10 и FMM-5 с приспособлением 1ШУ.-10, ПРММ-5 для дозированного внесения , б

кормосмесь комбикормов. Существуют также трехшнековые раздатчики-смесители кормов РСП-10, АРС-10 и СК-10, предназначенные для приема компонентов кормов, их смешивания, транспортировки и равномерной, раздачи полученной кормосмеси животным.

Однако для использования кормораздатчиков и раздатчиков-смесителей необходимо иметь и машины, осуществляющие погрузку и измельчение кормов, а это дополнительные энергетические, материальные и трудовые затраты.

В технологических процессах но приготовлению кормовых смесей важную роль играет операция по смешиванию компонентов кормов, результаты которой решающим образом сказываются на.поедаемости и усвояемости кормов, а следовательно, и на продуктивности животных.

ъта операция является наиболее энергоемкой. Вместе с тем существующие смесители малопроизводительны и не обеспечивают требуемой однородности смеси.

Поэтому исследования по разработке и созданию для малых ферм коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств универсальных мобильны кормоприготовительных машин, которые бы обеспечили самозагрузку кормов из хранилищ, очистку и рёзку корнеплодов, измельчение стебельчатых кормов, равномерное перемешивание компонентов, тг- -нспортировку к месту скармливания и дозированную раздачу животным .готовой кормосмеси, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение. Решение этой проблемы и посвящена диссертация. '..*-'

Дедь исследовании -. разработка технологий,'способов и технических средств приготовления и раздачи полнорационных кормосыесей для малых ферм, коллективных. и крестьянских (фермерских) хозяйств, обеспечивающих повышение производительности труда и эффективность использования кормов на основе приготовления кормосыесей. ... - -

Объект исследований: экспериментальный мобильный кормоприго-товительный агрг?ат для малых ферм, его рабочие органы и исходные компоненты кормовой смеси, . ' ~

Задачи исследовании: ' " ■.

- исследовать основные физико-механические свойства кормов.и ¡■сормовы; смесей; ''.•:'.

- разработать математические модели, позволяющие исследовать процессы смегавания компонентов кормов и раздачи кормосмеси;

- разработать конструктивно-технологические схемы и конструкцию мобильного кормоприготовительного агрегата для приготовления кормосмесей на малых фермах крупного рогатого скота;

- разработать способы, приемы, методы, обеспечивающие повы-- шение качества приготавливаемых кормосмесей, равномерность их выдачи и снижение энергоемкости процессов;

- разработать конструкцию мобильного кормоприготовительного агрегата для малых ферм;

- провести экспериментальные исследования и производственные испытания мобильного кормоприготовительного агрегата, выявить экономическую' целесообразность его применения.

Научная новизна работы:

- предложена модель и алгоритм повышения эффективности мобильных кормоприготовйтелышх средств приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота как элемента биотехнологической системы производства продукции животноводстг1 (ЧEЛ0BEK-K0Ш-^1ШíHA-MB0rH0E-ПP0ЛУKIЩЯLCPШ ОКРУЖАЮЩАЯ (Ч-К-М-Ж-П-СО)), что позволяет выявить положительные и отрицательные стороны деятельности каждого из элементов.системы;

- предложена математическая модель движения слоя смеси в объемных смесителях шнекового типа, учитывающая, конструктивные особенности бункера, физико-механические свойства кормов, высоту наполнения бункера и режимы работы;

- экспериментально установлена закономерность изменения плотности, распределения массы традиционных кормосмесей в зависимости от .параметров.емкости бункера-смесителя и предложена корректировка энергетической ценности рациона с учетом влияния технических средств и нормализация его агр _ ватной среды;

- обоснованы оптимальные конструктивно-режимные параметры кормоприготовительного оборудования и на их основе мобильные кор-моприготовительные агрегаты для приготовления и раздачи полнорационных кормосмесей животным. -

Новизна технических решений защищена 7 авторскими свидетельствами, 16 патентами и 2 положительными решениями.

. Практическая ценность. Предложена технологическая схема и разработана техническая до?-/ментация мобильного кормопргготони-тельного агрегата.. Определены основные параметры конструкции буя-кера-смесителя и выгрузного'шнека, позволяйте ■ сшеить энергоем-

кость данных процессов. Важным в научном отношении является предложенный способ приготовления кормовой смеси, сущность которого заключав!ся в том, что каждый последующий компонент внедряется в другой или в получаемую смесь до полного смешивания всех компонентов кормов.

Экономическая эффективность от внедрения экспериментального образца, прошедшего производственную проверку,- 1 млрд. рублей.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на научных, научно-технических конференциях (1987-1996 гг.) и на 1 . международной научно-производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе ■и пути их решения" (1997 г.) Белгородской сельскохозяйственной академии, на научной конференции "Роль науки в интенсификации сельского хозяйства" Сибирского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института сельского хозяйства Сибирского отделения ВАСХНИЛ (СибНШСХоза, Омск-12) (1989, 1991 гг.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава и .аспирантов Ленинградского государственного аграрного университета (ЛГАУ, Санкт-Петербург - Пушкин) (1990, 1992 гг.)/на научно-технической конференции Всероссийского научно-исследовательского и проектно-те -.нодогического института механизации животноводства (ВНИИМЖ, Подольск) (1991, 1992, 1994гг.), на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Молодые ученые - народному хозяйству" Пермского СХИ им. академика т'.Н.Прянишникова (Пермь, 1991 г.), на научной конференции НПО ''НЕЧЕРНОЗШАГРОМАШ'' - Санкт-Петербург - Пушкин (1992 г.), на 42 научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных согрудников и аспирантов Рязанского СХИ - Рязань (1992 г.).

Реализация результатов исследований. Разработки' вощли в систему машин для комплексной ыеханизащш сельскохозяйственного производства, рекомендованы к внедрению и внедрены в хозяйствах Белгородской области.

'"Результаты исследований внедренных разработок были использованы в технической документации и проекте "Мобильный кормоцех" на ^азе РСП-10 - 75.87.00.000. разработанный Республиканским.проект-но-технс логическим трестом по механизации животноводческих ферм -ОРГТЕХМОНТАЗКСТРОЙ" БЕЛГОРОДСКИМ ШШАГШ.

Предложения по ссвераенствованио конструкции шасси, бункера

и рабочих органов смесителя с целью снижения энергоемкости процессов смешивания и раздачи кормов и гаэрыосмесей приняты п/о "АК-ТИБИНСКСЕЛЬМАШ" при модернизации раздатчика-смесителя кормов РСП-10. .

Разработаны и опубликованы рекомендации по применению мобильного кормоприготовительногс? агрегата для малых ферм, коллек- ■ тивньи, крестьянских (фермерских) хозяйств и крестьянского подворья.

Научные положепия, выносимые иа заииту:

- модель и алгоритм исследования мобильных кормоприготови-•тельных средств приготовления и раздачи коршсмесей на фермах крупного рогатого скота как элемента биотехнологической системы производства продукции животноводства (ЧЕЛОЗЕК-КОРМА-ШПИНА-НИ-ВОТНОЕ-ПРОДУКПЛЯ-СРЕДА ОКРШЩАЯ (Ч-К-М-П-СО)), что позволяет выявлять положительные и отрицательные стороны деятельности каж-

. дого из элементов для повышения эффективности системы в целом; ■•,

т математическая модель движения слоя смеси в объемных смесителях шнекового типа, учитыващая > конструктивные особенности бункера, физико-механические свойства кортов, высоту наполнения бункера и режимы работы, позволяющая оценивать конструктивные и режимные параметры смесителя; ^

. - результаты экспериментальных исследований изменения плотности и распределения массы традиционных кормосмесей в зависимости от параметров емкости бункера-смесителя и способы корректиров-' ки. энергетической ценности рациона с учетом влияния технически., средств; .-

. результаты теоретических и экспериментальных исследований мобильного кормоприготовительного агрегата;

-. конструкция мобильного иормоприготозителького агрегата, позволяющая загружать корма из хранилищ, измельчать их, смешзать, транспортировать к месту раздачи и раздавать в кормулки животным;

- результаты исследований по разработке технологических приемов, способов и технических средств приготовления и раздачи кормосмесей мобильным кормоприготовительным агрегатом.- :: -

Публикации: -.-/

По материалам диссертации опубликовано 47 работ, включая., аз -торские свидетельства, патенты и положительныеревения на:кгобрг-тение, статьи, депонированное во ВКййТЖегропрсад."

- б -

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, 7 разделов, общих выводов и рекомендаций производству, списка литература и приложения. Основное содержание диссертации изложено на 313 стр. машинописного текста^ она включает 60 рис., 45 таблиц, 27 приложений и список литературы из 233 наименований, в том числе 14 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ.ДИССЕРТАЦИИ

Введение. Дана общая характеристика рассматриваемой проблемы, обшая направленность'к народнохозяйственное значение выполненной работы.

В пеовом разделе представлены: актуальность проблемы, обоснование- типоразмеров ферм' и комплексов крупного рогатого скота, характеристика корков и основные- требования ГОСТов, технологические предпосылки и особенности приготовления кормосмесей на малых фермах, коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств, излог ' йены зоотехнические требования, предъявляемые к процессу приготовления коркзз и кормосмесей. ' Предложена классификация и дан анализ конструктивно-технологических решений мобильных кормопри-готовительных агрегатов для крупного рогатого скота. Предложена классификация и дан анализ конструктивных схем смесителей кормов. Установлено, что наиболее' перспективными являются мобильные кор-моприготовительные агрегаты, 'осуществляющие самозагрузку кормов из хранилищ, очистку и резку корнеплодов, измельчение стебельчатых кормов, смешивание, транспортировку к месту раздачи и раздачу готовой ксрмосыеси в кормушки..

Эффективность использования кормовых смесей крупному рогатому скоту сдерживается отсутствием кормоприготовительных машин, способных с высоким-качеством и повышенной производительностью приготавливать полнорацконные кормосмеси в полной.мере удовлетворяющая зоотехническим требованиям.

Значительный,вклад в.решение вопросов совершенствования мобильных технических средств.но приготовлению полнорацконных кор-иосыесей.и их раздачи внесли А.А.Омельченко, С".В.Мельников, В.В.Кононов, Г.М.Кукта, В.Ф.Нэкрашевич, А.И.Завражнов, Б.И.Вагин, , В.Я.йяовенхэ, Д.й;Штель5Ш, В.М.Абл&утов, Н.Г.Шпагин, В.Ф.Хлыстунов, С.К.Зялатов,' В.А.Максшэлко, М.А.Тищенко я др.

Проведенный з диссертации обзор исследований и разработок по созданию мобильных технических средств для приготовления и раздачи крупному рогатому скоту кормов и кормосмесей показал, что известные способы достаточно систематазированы и на их основе разработаны ряд комплектов оборудования, . отдельные мешки и принцип ■ построения технологических линий.

Однако в трудах отечественных и зарубежный .ученых не получила полного теоретического и практического решения проблема повышения качества функционирования технических средств приготовления и раздачи кормов на малых фермах," коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйствах.

Для решений проблемы в ходе исследований с поцощьа скстемно-то подхода-были разработаны математические модели, позволяющие исследовать процессы смегогеания компонентов кор:.:сз и раздачи кор-мосмеси, исследованы основные физико-механические свойства ¡сормоз к кормовых смесей, ислользуеных на малых Фермах. Разработана технологическая и конструктивная схема процесса приготовления кормосмесей в мобильном кормоприготозительнсм агрегате, отвечающая технологически и физиологическим параметрам лсавотных, разработана способы, приемы, методы, обеспечиваодке повышение качества приготавливаемых кормосмесей и их разномерной выдачи, с-посекие энергоемкости процесса смешивания компонентов кормов и мзталлоом- -кости, разработана конструкция мобильного кормоприготовителького агрегата для малых ферм. Проведены экспериментальные исследования предложенного мобильного кормоприготовнтельного агрегата, производственная проверка мобильного кормоприготовнтельного' агрегата и выявлена экономическая эффективность его применения.

Во втором разделе дана оценка мобильных кормоприготовитель-ных агрегатов для. приготовления и раздачи кормосмесей п требования, предъявляемые к ним. Обоснованы рациональный состав мааин и оборудования, . структурная схема и основные технологические показатели работы агрегата.

Основные требования, которые предъявляются и мобияьксму зхр-моприготовителькому агрегату, мокко сформулировать следующим образом: -'..••-'

- приготавливать влажную кормовую смесь из следующих компонентов: грубых (сено, солома), сочяых (ксрпгвго;:-:), силоса, пеаа-ха и комбикормов;

- обеспечивать следующие процессы и операции: загрузку компонентов кормов из хранилищ, их приемку, дозирование, измельчение стебельчатых кормов, мойку (сухую очистку) и резку корнеплодов, подачу в общий бункер-смеситель, смешивлние, транспортировку к месту раздачи и раздачу а кормушки животным как отдельных компонентов. так и смеси в целом; .

- приготавливать влажные полнорационные кормовые смеси непосредственно на фермах крупного рогатого скота.

Для выполнения вышеуказанных требований необходимы рабочие органы, которые бы в полной мере выполняли их и явились составной частью мобильного кормоприготовительного агрегата.

"обильный кормоприготовительный агрегат должен включать следующие устройства: грейферный погрузчик, измельчитель грубых кар-, ыов, мойку или устройство для сухой очистки корнеплодов, измельчитель корнеплодов, бункер-дозатор концентрированных кормов, смеситель, раздатчик-дозатор готовой смеси.

Каждый из указанных рабочих органов машин выполняет определенные функции,

В целом схемы технологического процесса, существующих так в нашей стране, так и за рубежом, мобильных кормоприготовительных установок и агрегатов, • можно представить как систему со сходяши-. ыися и расходящимися потоками (рисЛ). -

Погрузчик

Бункер-шпа- 1 1 Изаааьчнгвль

тель стебедь-

та пориста с стевсдашя

дозирущш коржа

УСТРОЙСТВО!! 1 1

1\,----

/ 1 Вокбшрап !. <3 1лос, сенат 1 \ .Буияер-смвсшвзь 1 1 Транспортер ьигруэисй

К 1 1 1 1 У 1 1

Вувивр-шпа-пт мзряев-годсв с устройство* КС очи.пта

II

I I

РисЛ. Структурная схема мобильного кормоприготовительного агр.гата: А-погрузчик; Б-питающие устройства; В-измельчители; Г-сыеситель; Д-выгрузное устпойство; Е-шасси.

' В представленной структурной схеме мобильного кормопрагото-витёльного агрегата можно выделить несколько групп косин и спера-ций, обеспечивающих технологический процесс производства кормовых смесей: группа А - машина, осуществляющая погрузку кормов; группа Б - машина для.накопления, очистки и дозирования кормов; группа В - машины для измельчения кормов-, группа Г - машина, выполняется ' смешивание компонентов кормов; группа Д - машина, выполняющая раздачу готовой кормосмеси;.группа Е - пасси, ызшииа, осуществляющая транспортировку группы машин и готовой корыосмеси.

Известно, что при "движении" к животному корма проходят несколько стадий как во времени, так и в пространстве.

В общем ' случае . корма перед скармливанием доегшы проходить ряд операций, то есть технологический процесс приготовления кор-мосмесей должен включать следующие операции; погрузка ¡сомпоневтов кормов, накопление, очистка, дозирование, измельчение, смеиива-ние, транспортиров!« и раздача.

Кормовые смеси долгам удовлетворять зоотехническим требованиям по составу рецепта -(раштояа) я распределен® ттстжоз кормов в смеси. Для этого используют спедааздпые смесителя - порционного и непрерывного действия. Наиболее прэдпочтитагьншя показателями, определяющими технологические . хгрдкт«рксткяп смесительных установок, являются: технологическая ..(паюзаая) зыестй-мость смесителя,, т.е. емкость 'фактического перемешивания, 6-10 м3; продолжительность смешивания - время достижения шжвто порога изменчивости статистических характеристик stauecTaa аседаванкя (среднеквадратическрго огклоиешш и козффициеатз влркации), 10-15 мин; • производительность смесителя, 15-20 г/ч; приспособленность смесителя к выполнению специальных технологических операций (запаривание корма, подогрев смеси и'т.д.). • . •

Кроме того, к конструкции и резоашм рабочих органов смесите- " лей предъявляются и другие требования, такие, как отсутствие застойных зон и /сепарации смеси по гранулометрическому' состаг/, быстрое опорожнение (для порционных), тетерка обеспечивается при разработке смесителя для конкретных условий с учетом физико-механических свойств смешиваемых компонентов.

. В третьем разделе предложены модель' {ункцйс-г-татания грязного кормоприготовительного агрегата а модель процесса погук^яга животноводческой продукции, изложена теория.» «атеиэтгг-гескиэ не-

то'ды исследований процессов приготовления и раздачи кормосмеси и обоснованы оптимальные конструктивные.параметры смесителя и его рабочих органов.

На основе сбора и обработки информации о переработке компонентов кормов на корм скоту разработан алгоритм-прогноз исследований с принятием научно обоснованных решений по совершенствованию технических средств и оборудования во переработке кормового сырья в кормосмесь и ее раздачу. ■

При разработке модели биотехнологических процессов производства животноводческой продукции придерживались следующей последовательности:

- выделили наиболее важный участок, линию или технологию;

- сгруппировали факторы по принципу субординации на участке;

. - определили элементы системы, в которых повышаются новые качества, соответствующие принятым требованиям.

При исследованиях с позиций "Системного подхода" учитывали условия и возможности человека и животных. При этом оборудование по приготовлению и раздаче кормов должно действовать по ресурсосберегающей технологии: КОРМА - МАШИНА - МВОТНОЕ - ПРОДУКЦИЯ -СРЕДА ОКРУЖАЮЩАЯ (К-М-Ж-Д-СО) ПОД контролем ЧЕЛОВЕКА (Ч).

Общая модель технологических процессов приготовления и раздачи кормов с возможной оценкой юс по уровни соответствия рассматриваемого фактора и объединенных общностью цели - удовлетворения запроса животного в кормах при получении качественной продукции в запланированном объеме при минимальных- затратах труда и средств требует конкретизации. '

Необходимо рассматривать вначале каждый процесс отдельно, объединив в нем операции с учетом приготовления и выдачи его потребителю.

Кормораздатчик должен удерживать в корме тепло и аромат до конца поедания порции, а после окончания поедания' забирать остатки, доставлять их для переработки, легко подвергаться дезинфекции и не занимать много места в производственных помещениях.

Из иртохенного следует, что уровень несовершенства существующих способов приготовления и раздачи кормов и кормосмесей, выраженный через М, ведет к неудовлетворению запроса животного (Ж) и

человека (Ч). В конечном счете остается неудовлетворительным человек (Ч) в продукции (Д) животноводства. На операции приготовления необходимо иметь машины, которые точно бы дозировали гаэрма, измельчали, смешивали в 'мобильных кормоприготовительных агрегатах, транспортировали кормосмесь к месту раздачи и равномерно раздавали ее на группу животных или выдавали бы ее в кормушки каждому животному. -

Все вышеназванное говорит о необходимости усовершенствования большинства машин и технологий кормоприготовления и кормораздачи, соэданмя принципиально новых систеи на энергосберегающей основе, позволяющих в комплексе выполнять множество операщгЛ по приготовлению -кормосмесей их раздачи, поении, доении, удалению навоза и Т.Д.. :

Одним из возможных вариантов • является усовершенствование формы смесителя- и особенно профиля передней стенки. .

Для теоретического изучения задачи оптимизации профиля передней стенки смесителя мобильного кораоприготовнтельного агрегата предложена упрощенная модель,- которая отражает особенности изучаемого процесса (рис.2).

й

В

а

к

о

х

Рис.2. Схема движения слоя смеси под действием нижнего шнека.

■ Пусть имеется, пологоподнимающийся металлический желоб, высота дна которого задается некоторыми (пока произвольной) функцией:

y=f(я) (3.13)

Пусть до высоты Н этот желоб заполнен смесью, (со средней плотностью р ) и пусть по дну желоба под действием силы давления от шнека, создающий в сочетания слоя Х*0, сжимающие напряжение б0:

б O-Fdk/S, (3.14)

где Ft»i - сила давления от шнека, действующего на сыесь, необходимая для преодоления силы трения смеси при ее перемещении;

S - поперечное сечение движущегося слоя смеси, равномерно движется слой смеси толщиной h.

На высоту у«Н напряжение сжатия (давление) этого слоя равно 0; на этой высоте этот слой смешивается с верхним слоем смеси и начинает обратное движение (движение смеси на рис.2 показано стрелками). Известен коэффициент трения смеси по металлу (f=0,7) и коэффициент внутреннего треяия смеси по смеси (f=0,9). Задача состоит в том, чтобы при фиксированном начальном точка 0(о,о) и конечном точка А(а,а)'.( рис,2) положении дна желоба.найти такую форму дна y»f(х), которая обеспечила минимальное напряжение сжатия смеси б о в сечении Х»0.

__ Теоретический анализ рабочего процесса приготовления полнорационных кормосмесей, в мобильном кормоприготовителыгом агрегате показывает, что минимизация энергозатрат на перемешивание смеси-может быть достигнута оптимизацией радиуса закругления передней стенки смесителя агрегата. •

Анализ показал, что значение оптимального радиуса закругления передней стеннм.смесителя агрегата находится в удовлетворительном согласии с экспериментально определенным значением (3,9 м и 5,9 м соответственно).

Известно, что 'для достижения максимальной однородности смеси,' интенсификации процесса перемешивания, сокращения зоны смешивания, снижения энергоемкости и металлоемкости процесса потоку частиц перемешиваемых,компонентов необходимо обеспечить интенсивное хаотическое перераспределение-

Существуют различные типы перемешивающих устройств ленточные, лопастные, шнековые и с псевдосошженным слоем. •

Для реализации технологического процесса приготовления и последующей выгрузки кормосмеси в существующих технических средствах используют шнековые устройства. .

Известно, что при определенных условиях шнековые устройства-обеспечивают перемешивание компонентов смеси.

Но недостатком перемешивания кормов только шнековыми питателями является наличие ограничений на допустимую скорость вращения и, как следствие, ограничение производительности.при определенных конструктивных размерах рабочего органа.

Эффективность перемешивания шкно повысить, создав в-определенной зоне шнека активное перемешивание мешалочного типа, т.е. ввести лопасти.

Кроме того, если поместить лопасти в зону выгрузного шнека, можно повысить эффективность выгрузки. < .

Поэтому изменения, вносимые в конструкцию, дсшшы обеспечивать: 1. лопасти не должны препятствовать передвижению массы корма по бункеру; 2. лопасти должны обеспечивать хорошее перемешивание компонентов кормов; 3. лопасти дсшшы обеспечивать хорошую выгрузку кормосмеси в выгрузной зоне.

Все эти требования можно попытаться выдергать геометрической формой лопастей и углом их установки.

•Исходя из этого можно предположить, что зона, где установлении лопасти, должны: перекрывать сечение наружного диаметра шнека; перекрывать лопастями зону выгрузного окна; лопасти устанавливаются с определенным интервалом для повышения эффективности , перемешивания при движении корма.

Наиболее технологично лопасти изготавливать из плоских листов стали и устанавливать под определенным углом по отношению к осевой линии шнека. Тогда, из условия перекрытия сечения наружного диаметра шнека, лопасти должны представлять сегмент эллипса, с размерами, зависящими от их количества.

Экспериментальными исследованиями установлено, что из-за ■ различия свойств в кормосмеси оптимальная форма лопасти отличается от классической. ...

В рабочей машине лопасти установлены на выгрузном (никнем) шнеке смесителя и выполнены валенкообраэной Форш (рис.З), ксто-

Рис.3. Выгрузной (нижний) шнек мобильного кормопригогови-. тельного агрегата: a-общий вид; б-разрез А-А.

рые закреплены под углом <0-50° к радиальной плоскости поперечного сечения вала для более активного перемешивания компонентов кормов и равномерной выдачи готовой кормосмеси в кормушки животным. .

В четвертом разделе "Программа и методика экспериментальных, исследований" излагается программа и общая методика экспериментальных исследований мобильного кормоприготовительного агрегата. Дается описание конструкции экспериментального мобильного кормоприготовительного агрегата для малых ферм, приборов и оборудования. Приводится методика планирования и постановки-опытов, методика исследований физико-механических свойств кормов и кормосмеси, факторы, определяющие технологический процесс и уровни их варьирования, методика оценки качества смешивания компонентов кормоБ и определение удельной энергоемкости процессов приготовления кормосмесей и их раздачи.

Исследования проводились на экспериментальном мобильном кор-моприготовительном агрегате для малых ферм, а.с. N1812939, рис.4. В состав ^орыоскеси входили растительные корма (сено, солома, силос, свекла кормовая и концентраты). В качестве критериев оценки процесса приготовления (смешивания) компонентов кормов принимали

гКТа" iTifi- i

■ Рис. 4. Мобильный кормопригоговителышй агрегат:

a-вид сбоку; б-разрез А-А: в-разрез Б-Б; г-бункер-питатель корнеклубнеплодов, вид с торца; д-соедннительное звено шеток и шнеков; е-то же, вид сбоку: 1-бункер-смеситель; 2.3-бун-кер-питатель стебельчатых кормов и корнеклубнеплодов; 4-уст-роиство для очистки корнеклубнеплодов; 5-делитель-уплотни-тель; 6,7-измелъчигель стебельчатых кормов и корнеклубнеплодов; 8-шкаф цепных передач; 9-погрузчик; 10-шасси; И-выгрузной транспортер; 12-верхний шнек; 13-выгрузной .шнек; 14-передняя стенка; 15-налравляющее приспособление; 16-выг-рузное окно; 17-заслонка; 18-дозирущий шнек; 19.34-окно; 20-противорежущая пластина; 21-натяжное устройство; 22-ре-менная передача; 23-обгонная муфта; 24-вал; 25-рабочий орган; 26-швырялка; 27-щетка; 28-шнек; 29-втулка; 30-штифт; 31-вилка; 32-прукина; зз-направляюи^ая рейка; 34-направляющнй рукав; 36-шарнир; 37-гидроцилиндр.

неравномерность смешивания (vc), потребляемую мощность на привод смесителя (N), удельную энергоемкость (q) и производительность (Ф.

Особенности данной конструкции мобильного кормоприготови-тельного агрегата является универсальность, возможность выполнять комплекс операций: загрущу компонентов кормов из хранилищ, измельчение стебельных кормов,' сухую очистку и резку корнеплодов, смешивание, транспортировку к месту раздачи и раздачу готовой кормосмеси в кормушки зшзотныи.

Исследования проводились методами планирования многофакторного эксперимента.

Обработка результатов опытов и оценка их достоверности проводилась с применением методов математической статистики на ЭВМ.

В пятом разделе приведены результаты экспериментальных исследований нзбильного кормоприготовительного агрегата и раздатчи-ка-смеистеля кормов, результаты определения физика-механических свойств кормосмеси и ее компонентов, дан анализ результатов и даны предложения по их использованию.

В процессе экспериментальных исследований изучалось влияние на работу мобильного кормоприготовительного агрегата влажности кормосмеси и ее компонентов. Наибольшую влажность (82%) имеют, кормовая свекла и силос (77,3%). У грубых кормов ее величина составляет 13% для сена и 14% - соломы.■Готовая кормосмесь, получаемая из этих компонентов, имеет влажность 70,4%.

Насыпная (объемная) масса компонентов кормов после измельчения увеличивается незначительно: силоса - на 7%, сена - 3%, соломы -5% и кормовой свеклы - 12%; средний размер частиц компонентов кормов после их измельчения увеличивается значительно: силоса - на 31%, сена - 55%,. соломы - 50% ■ и кормовой свеклы - на 99%. Что же касается насыпной (объемной) массы кормосмеси при разных вариантах очередности вагрузки (табл.1), то она изменяется незначительно, в пределах 0,2-1,5%.

Исследования коэффициентов трения показал, что коэффициент внутреннего трения примерно в два раза больше коэффициента внешнего трения сена (fвн.= 0,31, fB.= 0,83), солома (fBH.=0,31, fB.= 0,81 и т.д. Следовательно, что значительная часть энергии расходуется на преодоление внутреннего трения, то есть на перемещение компонентов кормов.

Таблица 1 Варианты приготовления корытсмеси

NN Варианты очередности загрузки компонентов кормов

пп

I 11 • Ш

1. Сено Свекла кормовая Солома

2. Солома Силос Свекла кормовая

3. Силос Солома Силос

4. Свекла кормовая Сено - Сено

Результаты экспериментальных исследований технологического процесса приготовления кормосмеси в мобильном кормоприготозитель-ном агрегате показали, что продолжительность общего цикла выдачи кормов не превышает 35 минут.

В качестве параметров, с помощью которых оценивался объект исследований, приняли потребляемую мощность (Н) ■ на привод, удельную энергоемкость (ч) процесса смешивания компонентов кормов, неоднородность смеси (V с) и производительность смесителя (С}).

Регрессионный анализ полученных экспериментальных данных позволил определить уравнение регрессии потребляемой мощности (Ы) на привод, удельной энергоемкости (д) процесса смешивания кошо-нентов кормов, неоднородности смеси (V с) и производительности смесителя - (0). В качестве воздействующих факторов принимались число оборотов (п) выгрузного шнека, радиуса (Н) кривизны передней стенки•смесителя и времени (Ь) смешивания компонентов кормов.

На рис.5-6 представлена характерная поверхность энергоемкости процесса приготовления кормосмеси в зависимости,от числа оборотов (п) выгрузного шнека и. радиуса (й) кривизны "передней стенки смесителя для фиксированных значений времени Ш смешивания компонентов кормов.

В заключение, анализируя полученные результаты по потребляемой мощности (И) на привод рабочих органов смесителя мобильного кормоприготовительного агрегата, удельной энергоемкости (д) и неравномерности смеаивания (V с) компонентов кормов, отметим,' что оптимальные значения воздействующих, факторов для каждого'случая

Ч, *Вт*ч/г в

Рис. 5. Зависимость удельной энергоемкости (я) процесса приготовления кормосыеси от числа оборотов (п) выгрузного шнека и радиуса ( К • ) кривизны передней стенки смесителя при времени смешивания компонентов кормов г=5 мин.

Рис. б. Проекция изоповерхностей удельной энергоемкости (я) процесса приготовления кормосмеси на плоскость п(Ж при I - 5 мин.

различны. Однако с позиции эффективности разработки наиболее значимо снижение энергоемкости процесса смешивания. В таком случае в качестве оптимальных конструктивных и технологических параметров целесообразно принимать значение радиуса (К) кривизны передней стенки смесителя, близкая к 5172 мм, числа оборотов (п) выгрузного шнека, близкие к 16 оО/мин, и времени смешивания (I) компонентов кормов - к 8-9 мин.

Если принять п - 16 об/мин, 1? - 5600 мм, 1 * 9 мин расчетные, значения потребляемой мощности составят Ир - 7,97 кВт (оптимальное значение ИОПт= 5,29 кВт), расчетные значения удельной энергоемкости процесса смешивания компонентов кормов составляет ар = 0,077 кВт*ч/т (оптимальное значение Чопт « 0,063 кВт*ч/т). Расчетное значение неравномерности смешивания V с ■ 4,12% компонентов кормов (минимальное значение в эксперименте V с » 2,64%. Производительность агрегата при этом составит 17,57 т/ч.

Зависимости потребляемой мощности (Ю на привод от числа оборотов выгрузного шнека (п) приведена на (рак.7).

Анализ кривых, представленных на рис.7, показывает, что с увеличением частоты вращения валов рабочих машин мощность возрастает по параболической зависимости. Этот график позволяет определить энергоемкость каждой рабочей машины агрегата в-диапазоне числа оборотов 9-12 об/мин. Несколько увеличенный расход мощности при холостом ходе на привод погрузчика можно объяснить более быстрым ростом сопротивления жидкости в гидросистеме трактора и погрузчика в зависимости -от ее скорости, что находится в соответствии с общественными закономерностями.

Зависимости потребляемой мощности (М) й удельной энергоемкости (ч) на привод рабочих машин агрегата от числа оборотов выгрузного инека (п) приведены на (рис.8). •

Анализируя характер изменения удельных показателей энергоемкости от числа оборотов выгрузного шнека, можно отметить- следухь щее: удельная энергоемкость на обработку сухих компонентов (ренд, солома) существенно зависит от числа оборотов выгрузного шнек$, $ при изменении числа оборотов выгрузного даека в три раза удельная энергоемкость возрастает почти в два раза. Удельная энергоемкость ■особо влажных компонентов смеси {силоса, свекла кормовая) практически не-зависит от числа оборотов выгрузного инека, что объясни-ется наличием жидкой смазки как между Частицами смеси,' так и меж^

йге. 7. Эваюкхяъ ютрвшто* кхюстя (ЛО га привод от оборотов вгдоэного пека (/Т) при тоюетем Доже работа {абсмсс органов иоЗДяяого нороприпогодагеяыюго вг^пгвта: 1 - сиеситвя.: 2 - аеситвль ♦ жгзА юмельчпень; 3 - оеситея. ♦ леиЛ измюъчигвя» + пргаЛ киыьчитеа; 4 - смеситель + жай измыъчатеяь + првяД измельчитель ♦ дадта*»«.

Обороты вьтрузного «мка

Ью. 8. Зависимость удельной анергоо«ости и потребляемой

мпавсти (/V) на привод от оборотов шгрузного шнека (Л) Загрузка, гаывльчение и подача в бункер-смеситель: 1,1'- сено: 2,2*- солона; 3,3'- силос; 4,4'- свекла кор-ювая.

О

ду смесь© и корпусом бункера-смесителя.

Определение влияния очередности загрузки кодаонентсз кормов на энергоемкость процессов приготовления кормосыоси. Исследование влияния очередности загрузки компонентов тормоз на энергоемкость процесса приготовления кориосмесй проводили по трем вариантам: "Кормосмесь-1", "Кормосмесь-И" и "Кормосмесь-Ш", при оптимальном радиусе кривизны передней стенки смесителя мобильного кормоп-риготовительного агрегата, равной К » 5900 мм.

Результаты измерений удельной энергоемкости от оборотов выгрузного шнека з процессе приготовления - кормосыесей представлены на рис.9,а,б,в.

Если первым компонентом загружаем сухие состаалшоэдэ (сено, солома), то энергоемкость процесса значительно выше (ркс.9,а,в), чем энергоемкость приготовления смеси, когда первым ксотонентом загружают свеклу кормовую, имеющую повышенную влагдость (ркс.9,6).

Анализ (рис.9,б,в) . показывает, что при числе оборотов выгрузного шнека п = 9 об/мин удельная энергоемкость процесса приготовления "Кормосмеси-III", в которой первым загружался сухой, компонент, почти в 10 раз выше удельной энергоемкости процесса приготовления "Кормосмеси-П'\ в котором первым загружался компонент, имеющий повышенную влажность.

Аналогичные зависимости наблюдаются и при повышенных скоростях. ;. - ,

При оптимизации основных параметров устройства раздачи кор-мосмеси исследовали неравномерность раздачи кормосыеси (V в).

Анализ полученных . экспериментальных данных позволил определить уравнение регрессии неравномерности раздачи (V в) кормосмеси от следующих факторов: число оборотов (п) выгрузного шнека, количества (т) лопастей, установленных на выгрузном шнеке смесителя и скорости (V) движения агрегата в процессе раздачи.

■ Было установлено, что снижение неравномерности раздали (V в) кормосмеси существеннозависитот количества лопастей (й), установленных на выгрузном шнеке смесителя. При скорости движения агрегата V = 0,32 км/ч для фиксированных значений количества лопастей гп = 3 шт., установленных на выгрузном шнеке смесителя, нёрав-•номерность раздачи V в - 0,080%, но при увеличении количества лопастей т » 4 шт. наблюдается существенное сншение. неравномерное-

, ; Вк. ч Зазюваятъ удельна внаргогмкоота {<р) от оборотов шг^уэ-ното визка (П) пр* рабочем рейжэ агрегата а, б, в - очередность гггрука отшшнтов кор.юа.

ти раздачи v В«в диапазоне от 0,080 до 0,032%. При дальнейшем увеличении количества лопастей ш = 5 шт. неравномерность раздачи имеет минимум v в = 0.008Х.

В диапазоне от минимальных до максимальных значений оборотов (п) выгрузного шнека от 9 до 27 об/мин наблюдается незначительное увеличение неравномерности раздачи (v в) в диапазоне от 0,072 до 0,080%.

В шестом разделе представлены разработанные технологии, конструкции машин и результаты их.испытаний, включающих:

1. Кормоприготовительный агрегат, а.с. N1493198 СССР, МКИ А 01 К 5/00;

2. Мобильный 'кормоприготовительный агрегат, а.с. N1812939 СССР, МКА А 01 К 5/00;

3. Способ приготовления кормосмеси и мобильный кормоприготовительный агрегат, патент N1828393 СССР, МКИ А 01 К 5/00;

4. Раздатчик-смеситель кормов, а.с. N1732887 СССР, МКИ А 01 К 5/00; - . '

5. Раздатчик-смеситель кормов, п/р N96102990 РФ от 21.10.97, МКИ А 01 К 5/00; ^

6. Лопасть-нозк смесителя, п/р №6109311 РФ от 8.07.97, МКИ А 01 К 5/00. '

Представленные разработки позволяют осуществлять следующие операции: самозагрузку компонентов кормов из хранилищ, объемное ■дозирование, измельчение стебельчатых кормов,, измельчение концентрированных кормов, мойку (сухую очистку)- и резку корнеклубнеплодов, смешивание компонентов кормов, сдабривание, транспортировку к месту раздачи, раздачу готовой кормосмеси в кормушки дивотным.

Производственная проверка выявила высокую экономическую эффективность технологических- линий приготовления и раздачи кормов и кормосмесей с использованием мобильных раздатчиков-смесителей на крупных откормочных площадках КРС.: Технико-экономические расчеты показывают, что применение мобильных раздатчиков-смесителей кормов целесообразно не только на крупных животноводческих комплексах, но и на существующих в настоящее время средних и малых' фермах колхозов, совхозов, АО, АОЗТ, коллективных, крестьянских" ' (фермерских) хозяйств и крестьянского подворья.

В седьмом разеле "Внедрение результатов научных исследований и их экономическая эффективность" дается расчет, ожидаемой ,экок(£-:

ыической эффективности применения ¡мобильного кормоприготовитедь-ного агрегата на малых фермах и крестьянских (фермерских) хозяйствах. ■//''

Внедрение мобильных -ксрмоприготовителъных ■ агрегатов и ^з-датчиков-смесителей кормов в хозяйствах Белгородской области позволило получить экономический эффект свыше 1 млрд. рублей. ■ -

ишшшщщаг производству

1. Выполненная .диссертация является/комплексным научным исследование« процессов приготовления ксрмосмесей и Их раздачи, включающим 'разработку теоретических методов исследования и использования их для разработки'и практической реализации технологий и технических средств приготовления и раздачи -сбалансированных кормссмесей.

2. Проведенные исследования показали, что . приготовление и раздача кормосмесей являются наиболее трудоемкими процессами; отсутствуют технические средства приготовления и раздачи кормосмесей, ухудсение качества корма происходит в процессе приготовления и выгрузки, существующие.технические средства не обеспечивает выполнение процессов приготовления и раздачи, кормосмеси с соответствующими зоотехническими требованиям!!.

Следовательно, необходимо создать многооперационные мобильные кормоприготовительные агрегаты для малых, ферм, коллективных и крестьянских (фермерских).хбзяйств, которые бы выполняли дозиро-' ванную загрузку компонентов кормов из хранилищ, измельчение стебельных кормов (сено,, солома, силос и сена»), мойку и резку (сухую очистку и резку) корнеклубнеплодов,, дозированную подачу микро- и макроэлементов,- ¿»>.?£бз«Ш!а, смешивание всех компонентов кормов, • пр« необхолшос;^ . заяз^щание .. грубых кормов и транспортировку тотоьсй корьгэсмёси к месту раздачи,' и раздачу ее В КОрМУШКИ «Ш0ТШЙ1>. .-■.

3. Установлено>что ксиструктйвно-технологическуюсхемумо- . бильного кормоприготовительного агрегата для малых ферм крупного рогатого скота можно представить в Следующем виде: шасси, погрузчик,; буккер-питатель стеб5льных к0р«й>в с дозирующим органом^ измельчитель сте-бедыаи корюв, буккер-питатель корнеплодов с устройством сухой очистка , -и' доэирувдаг устройством, измельчитель .

корнеплодов, бункер-смеситель компонентов кормов и выгрузное устройство. . Технологический процесс работы агрегата должен включать следующие.операции: погрузка компонентов

кормов, накопление, очистка,, измельчение, дозирование, смешивание, - транспортировка и раздача.. Оптимальными технологическими характеристиками которого являются:

- производительность смесителя, 15-20 т/ч-,

- технологическая (полезная) вместимость смесителя, т.е. емкость фактического перемешивания, 5-10 м3;

- продолжительность смешивания - время достижения нижнего порога изменчивости статистических характеристик качества смешивания (среднекзадратического отклонения и коэффициента вариации), 10-15 мин.

4. Предложена модель и алгоритм повышения эффективности мобильных кормоприготовительных средств приготовления и раздачи кормосмесей на фермах крупного рогатого скота как элемента биотехнологической системы, производства продукции животноводства (ЧЕЛОВЕК - КОРМА - МАШИНА - ЖИВОТНОЕ - ПРОДУКЦИЯ - СРЕДА ОКРУЖАЮ-' ЩАЯ (Ч-К-М-Ш-П-СО)), что позволяет выявить положительные и отрицательные стороны деятельности каждого из. элементов системы.

5. Предложена математическая модель движения слоя- кормовой смеси в объемных смесителях шнекового типа, учитывающая конструктивные особенности бункера, .'физико-механические свойства кормов, зысоту наполнения бункера и режимы работы рабочих органов.

6. Теоретический анализ рабочего процесса приготовления кормосмесей в мобильном кормоприготовительном агрегате показывает, что минимизация энергозатрат на перемешивание кормосмеси может быть достигнута оптимизацией радиуса закругления передней стенки смесителя агрегата, который составляет - 1? = 0,39-0,59 м;

7. Обоснованы оптимальные конструктивные параметры бункера и рабочих органов смесителя мобильного кормоприготовительного агрегата: ' _ -

- объем бункера-смесителя V = 3-7 м3; .

- длина Ь = 3,5-4 м; . .. .

- ширина В = 1,80-2 м; .* ;; - . •

- глубина н = 1,б0-1;80 ы,; ■

; ' - диаметр выгрузного шнека 0 = 580-600 мм, с! = °СО-21п ш\ ■•■

. - диаметр верхних шнеков р - ,560-580 мм, й = 180-200 мм;

- размеры выгрузного окна 1000 х 800 мы.

8. Определено, что насыпная (объемная) масса компонентов кормов и -кормосмеси в целом зависит от фракционного состава, который меняется в процессе-работы смесителя:

- насыпная (объемная) масса компонентов кормов после их измельчения увеличивается незначительно: силоса - на 7%, сена - на 3, соломы - на 5 и кормовой свеклы - на 12%; фракционный состав компонентов кормов после их измельчения изменяются значительно: силора - на 31%, сена - на 55, соломы - на-50 и кормовой свеклы -на 99%;

- насыпная (объемная) масса компонентов кормов после воздействия на них- рабочих органов (шнеков) смесителя увеличивается: силоса - на 17%, сена -на 31, соломы - на 23 и кормовой свеклы -на 3%; фракционный состав компонентов кормов после воздействия на них рабочих органов (шнеков) смесителя увеличивается незначительно: стебельные корма (силос, сено и солома) - на 16%, а кормовая свекла - на 4%; -•

- насыпная (объемная) масса кормосмеси по различным вариантам загрузки изменяется в пределах 0,2-1,5%.

9. Установлено, что коэффициент внутреннего трения в два раза больше коэффициента внешнего трения. Это позволяет утверзэдать, что значительна! часть энергии расходуется на преодоление внутреннего трения,- то есть, на перемещение компонентов кормов в процессе перемешивания. • .

10. Выявлено, что очередность загрузки компонентов кормов в смеситель и вид корма оказывают существенное влияние на качество кормосмеси, наилучше результаты достигаются в следующей последовательности: 1).свекла кормовая, 2) силос, 3) солома и 4) сено. Степень однородности кормовой смеси при этой составила 89-94%, а продолжительность общего цикла кормления животных с помощью мобильного кормоприготовительного агрегата составила 35 мин.

11. 'Методами планирования эксперимента получены ' регрессионные модели потребляемой мощности (Ю на привод рабочих органов смесителя мобильного ворыоприготовитель.ного агрегата, удельной энергоемкости процесса приготовления коршэсмеси, неравномерности смешивания'(ус) компонентов кормов и производительности смесителя -(0) в зависимости от его числа оборотов (п) выгрузного пкека,- .радиуса (Н) кривизны передней стенки и Бременя (О смеши-

вания компонентов кормов. Обработка экспериментальных данных позволила определить оптимальные значения факторов, оказывающих существенное влияние на качественные и экономические показатели работы смесителя мобильного кормоприготовительного агрегата.

Численный анализ регрессионных моделей позволил выявить следующее:

- для обеспечения минимального значения потребляемой мощности на привод рабочих органов смесителя мобильного кормеприготови-тельного агрегата необходимо придерживаться следующих конструктивных и технологических параметров: радиус кривизны передней стенки смесителя Я * = 5400 мм, число оборотов выгрузного инею, смесителя п = 9 об/мин;

- для обеспечения минимума, удельной энергоемкости процесса приготовления кормосмесен, конструктивные и технологические параметры долдны быть близкими к следующим значениям: радиус кривизны передней стенки смесителя мобильного кормоприготовительного агрегата Я = 5200 мм, число оборотов выгрузного пнека п = 16 об/ит, время смешивания компонентов кормов I 8-3 мин;

- хорошее качество смеиивания компонентов корнов з смесителе мобильного кормоприготовительного агрегата достигается с увеличением радиуса кривизны передней стенки смесителя И 10000 мм, числа оборотов выгрузного шнека смесителя п = 2? об/мин, времени смешивания компонентов кормов I = 15 мин.

- для обеспечения максимального значения производительности (0) смесителя мобильного кормоприготовительного агрегата необходимо придерживаться следующих технологических параметров:" числа оборотов' выгрузного шнека смесителя п » 27 сб/мин, времени сиеви-вания компонентов кормов 1 = 5 мин.

12. Установлено, что с увеличением частоты вращения' валов рабочих органов мобильного . кормоприготовительного агрегата при холостом режиме работы потребляемая мощность на их привод возрастает по параболической зависимости, а удельные показатели потребляемой мощности на привод рабочих органов мобильного ■ кормоприготовительного агрегата приготовления казздого компонента ксрмосмеск следующие: соломы 2,8-6,3 кВт, сена 2,75-5,8 кВт, силоса 2,65-5,4

'.кВт и кормовой свеклы 2,5-5,0 кВт.

13. Исследования энергоемкости процесса' приготовления ¡шс-мосмеси в зависимости от изменения числа оборотов Еыгрусйого

ка показали:

- энергоемкость сухих компонентов (сено 0,014-0,029, солома 0,028-0,064) существенно зависят от оборотов выгрузного шнека и при увеличении числа оборотов выгрузного шнека в три раза удельная энергоемкость возрастает почти в. два раза;

- энергоемкость компонентов, имеющих повышенную влажность (силос 0,002-0,045), не зависит от числа оборотов выгрузного шнека. _ " .

14. В результате экспериментальных исследований получена регрессионная зависимость неравномерности раздачи (ув) кормосмеси раздатчиком-смесителем кормов от его. числа оборотов (п) выгрузного шнека, количества лопастей (т), установленных на выгрузном шнеке и скорости (V) движения. -

Численный анализ регрессионной модели позволил выявить следующее:

- для обеспечения максимального значения неравномерности раздачи (ув) кормосмеси необходимо придерживаться следующих конструктивных и технологических параметров: количество лопастей, установленных на выгрузном шнеке, я * 5 шт. и число оборотов выгру-

: зного пнека.п = 9 об/мин при скорости движения раздатчика-смесителя V = 0,32 км/ч. .„"

у 15., Предложен способ приготовления кормовой шеей в мобильном кормоприготЬвительном агрегате:

- путем последовательной подачи кормов происходит внедрение одного компонента корма в другой, затем внедрение последующего компонента уже ¡в смесь, состоящую из двух компонентов, далее внедрение последующего компонента корма уже в смесь, состоящую из трех компонентов и,т„д. до смешивания всех компонентов кормов и

. получения при-этш пещорационной-однородной кормосмеси.

.16.- Разработанный мобильный кормоприготовигельный агрегат ■позволяет осуществлять следующие операции: самозагрузку компонентов кормов:из храЬйшщ; обьехшое. дозирование, измельчение стебельчатых' кормов, 'Дизмельчение концентрированных кормов, мойку ' (сухую очистку) , и резку корнеклубнеплодов, смешивание компонентов кормов, сдабривание, - транспортировку к месту раздачи и раздачу • готовой кормосмеси в кормупкк животным. ' :

г?. Разработанный раздатчик-смеситель кормов позволяет осуществлять' ^едущие • операции: сыешванко -кешоаевтов кормов.

транспортировку к месту раздачи и раздачу готовой кормосмеси з кормушки животным.

18. Общий экономический эффект от эксплуатации мобильного кормоприготовителъного агрегата составит в ценах 1997 года 1 352 '400 ООО рублей, в том числе от снижения единовременных затрат при сопоставимости вариантов по с^дему объему производства кормосмеси - 712 400 ООО рублей и экономия прямых затрат на весь период его эксплуатации (8 лет) - 640 ООО ООО рублей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

I.1 A.c. N1346081 СССР, МКИ А 01' К 5/00. Питатель-дозатор кормов. /Булавин С.А. и Воронцов И.И.(СССР). Опубл. 23.10.87, Вюл. N39.

2. Худобин А.М., Воронцов И.И. Как .переоборудовать К0РК-15. // Сельские зори, N7, 1988, с. 45-46.

3. A.c. N1460777 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Способ кормления животных в животноводческом помещении и установка для &го осуществления ./Вулавин С.А. и Воронцов И.И.(СССР). Опубл. ДСП.

4. Булавин С.А., УжикВ.Ф., Воронцов И,И. и'др.'Мобильный кормоцех для крупного рогатого скота: Информ. лист.: М176-88/Еел-гор. ЦНТИ.- Белгород, 1988.

5. Вулавин С.А., Угшк В.Ф.,-Воронцов И.И. Мобильный кормоп-риготовителъный агрегат для малых ферм.//Механизация и электрификация" сельского хозяйства, N1, 1989, с. 31-32.

6. Мобильный кормоприготовительный агрегат для ферм крупного рогатого скота. /Мехаяизадая, электрификация, автоматизация и электронизация в агропромышленном производстве. Каталог,- м., Центр научно-технической информации, пропаганды и рекламы, 1989, с. 66.

7. A.c. N1493198 СССР, МКИ А 01 К.5/00. Кормоприготовительный агрегат./Вулавин С.А., Ужик В.Ф. и Воронцов И.И.(СССР). Опубл. 15.07.89. Бюл. N26. ,

8. Воронцов И.И. Кормоцех для "малых" ферм. //Сельские зсри," ■N1, 1990, с. 60.

9. A.c. Я1542498 СССР, МКИ А 01 К 5/С2. Корнер гдатч."-:.-/Бу-лавнн С, А., Виоонцоз й-, и. и Корнейко A.A. (СССР). Опубл. 15.С?..93.

. Бюл. N6.

10. Обильный кормоприготовительный агрегат.//Техника в сельском хозяйстве, N4, 1990.

■ 11. А.с. N1607754 СССР, МКИ А 01 К 5/02, 29/00. Устройство для подачи животным сыпучих материалов./Вулавин С.А. и Воронцов И.И.(СССР). Опубл. 23.11.90. Вол. N43.

12. Мобильный кормопригоговитедьный агрегат./Рекламный проспект. Белгородский СХИ. Белгород, 1990, с. 29.

13. А.с. N1628250 СССР, МКИ а 01 К 5/02.. Раздатчик-смеситель кормов./Еудаыш С.А., Воронцов И.И. и др.(СССР). Опубл. ДСП.

14. Воронцов И. И.. Мобильный кормоприготовительный агрегат для крупного рогатого скота.//Научно-технический бюллетень РАСХН. Сибирское отделение.-СибНИИСХ. Новосибирск, 1991,- вып.2.- с. 17-18.

15. А.с. N165^670 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Устройство для раздачи концентрированных кормов./Вулавин С.А. и Воронцов И.И.(СССР), опубл. 07.06.91. Бш. N21.-

16. Булавин С.А., Воронцов Л.И. Эффективность применения мобильного кормоприготовительного агрегата.//Техника в сельском хозяйстве, N3, 1991, с. 38-40. •

17. Воронцов И. И. Мобильный щэмоприготовительный агрегат.// Хозяин, N5, 1991, С. 32-34.

■ 18. Завражнов А.И. , Воронцов И.И. К вопросу механизации приготовления кормов.//Тезисы докладов.научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. Молодые ученые - народному хозяйству. Пермь, .1991, с. 27-28- 19. Воронцов И .И. Кормоприготовительный агрегат.//Зоотехния, N8, 1991,. с. 56-58. • "

20. Воронцов И.И. /Исследование и разработка мобильного кор-мосмесительного агрегата для малых ферм крупного рогатого скота./ •Воронцов И.И; Белгородский СХИ.- Белгород, 1991.- 110 с.: ил.' Библиогр;: 81 *назв.- Дел. во ВНШТЭИагропром, N269 ВС-91.

21. Патент N1707805 СССР, МКЙ А 01 К 5/00. Групповая кормушка \ для животных./Воронцов И.И. и др. (СССР), опубл. 22.09.91.

\ 22. ПатеНт N1724129 СССР, МКЙ А 01 К 5/00. Мобильный кормоприготовительный агрегат./Воронцов И.И., Булавин С.А. и Шевелев : И-Ыссср):/Опубл. 07.04.92. йол. N13.

£3. -Патент N1727738 СССР, МКЙ А 01 К 5/00. Смеситель-раздатчик кормов./Воронцов И.й.(СССР). Опубл. 23.04.92. Вол. N15.

24. Патент N1732387 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Раздатчик-смеситель кормов./Воронцов И.И. и Др.(СССР). Опубл. 15.05.92. Еюл. N13.

25. Воронцов И. И. Результаты разработки и испытаний ксрмопри-готовительного агрегата.//Сборник научных трудов: Совершенствование механизированных технологий производства молока и говядины. Т.1, ВНИЙШ, 1992, С. 100-104'. ' " -

26. Заврахноз А.И., Воронцов И.И. Мобильный кормосмесительный агрегат./Тезисы докладов всесоюзной конференции.. Проблемы научного обеспечения повышения эффективности сельскохозяйственного производства. 4.2, Бешкек, 1992.

£7. Воронцов И. И. Исследование и обоснование конструктивных и режимных параметров мобильного кормоприготовительного агрегата./ Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.- Рязань, 1992, 30 е.: ил.

23. Патент N1800946 СССР, МКИ А. 01 К 5/00. Мобильный кормоп-риготовительный агрегат./Воронцов И.И.(СССР). Опубл. 07.03.93. Бюл. N9.

29. Патент N1812939 СССР, -МКИ А 01 К 5/00. Мобильный кормоп-риготовительный агрегат./Воронцов . И.Й., и Завражнов А.И. (СССР). Опубл. 30.04.93. Бюл. N16.. ' _ •

30. Воронцов И. И. Теоретическое обоснование конструктивной схемы мобильного кормосмесительного агрегата и снижения энергоемкости процесса смешивания./Воронцов И.И; Белгородский СХИ. - Белгород, 1993.- 35 е.: ил.- Библиограф.: 37 назв.- Деп. в НШТЗИ-агропром, №9 ВС- 93.

31. Патент N1814506 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Мобильный кормоп-риготовительный агрегат./Воронцов И.й.(СССР). Опубл. 07.05.93. Бюл. N17.

32. Патент N1818028 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Агрегат для приготовления и раздачи кормов./Воронцов И.И. (СССР) .; Опубл. 30.05.93. Бюл. N20. . . '

33. Патент N1828393 СССР, МКИ А 01 К 5/00. Способ приготовления кормосмеси и мобильный кормоприготовительный агрегат. /Воронцов И.И.(СССР). Опубл. 15.17.93 Бюл. N26.

34. Воронцов И.И., .Кириченко Н.Н. и.Леонидов Н.В. Раздатчик-" ■смеситель кормов.//Йнформ. лис. Белгород, 1993, N96-93.

35. Воронцов И.И. Мобильный кормоприготовительны*" агрег-.т для крестьянских (Фермерских) хозяйств.//Сборник научных трудов: Пп-

ьершенствование механизированных технологий производства молока и говядины, Т.З, ВНИШЖ, 3994, С. 84-91.

36. Воронцов И.И. Разработка средств механизации сухой очистки корнеклубнеплодов в мобильном кормоприготовительном агрегате./ Материалы межвузовской конференции: Механизация сельскохозяйственного производства.- Белгород, 1995.- 34 с. /Изд-во Белгородской ГСХА.

37. Воронцов И.И. Раздатчик-смеситель кормов./Сборник научных трудов: Путь интенсификации сельскохозяйственного производства.-Белгород, 1995.- 115 с./Изд-во Белгородской ГСХА.

38. Патент N2047291 РФ, МКИ А 01 К 5/02. Раздатчик-смеситель кормов./Воронцов И.И. и др.(РФ). Опубл. 10.11.95. Бюл. N31.

39. Патент N2053659 РФ, МКИ А 01 К 5/00, А 01 Д 90/06. Трансфертно- технологическое средство. /Скурятин Н.Ф., Воронцов И.И., Сулавин с.А.(РФ). Опубл. 10.02.96. Бюл. N4.

40. Патент N2063128 РФ, МКИ А 01 К 5/00. Устройство для кормления животных./Воронцов И.К.(РФ). Опубл. 10.07.96. Бюл. N19.

41. Патент N2070385 РФ, МКИ А 01 К 5/00. Раздатчик-смеситель кормов./Воронцов И.И. -и др.(РФ). Опубл. 20.12.96. Бюл. N35. ,

42. Патент N2070401 РФ, МКИ А 23 N 17/00. Установка для приготовления кормов./Воронцов И.И.(РФ,. Опубл. 20.12.96. Бюл. N35.

42. Патент N2083099 РФ, МКИ А 01 К 5/00. Кормораздатчик. /Воронцов И.И.(РФ). Опубл. 10.07.97.~Бкш. N19.

44. Патент N2084140 РФ, МКИ А 01 К 5/02. Кормораздатчик-смеситель кормов./Воронцов И.И. и др.(РФ). Опубл. 20.07.97. Бюл. N20.

45. Воронцов И.И. О целесообразности сухой очистки кормовых корнеплодов.//Тезисы докладов 1 международной научно-производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути, их решения".- Белгород, 1997.-184 с.-

■Изд-во Белгородской ГСХА- ■ ,

46. Заявка N96102.090/13 », МКИ А 01 F 29/00, А 01 К 5/02. Раздатчик-смеситель кормов./Воронцов И.И. и др.(РФ).- Заявлено 15.02.95. Решение от 12.09.97.

47. заявка №6109311/03 РФ. МКИ А 01 F 29/00, В 28 С 5/12. Лопасть-ножсмесителя./Воронцов И.И. и др.(РФ).- Заявлено

' 05/05.95. Решение от 29.05.97.



'S..- M .. ж

/?г ezY-f^MC/^^K/-

с 12 и

Л

Т)?А

navK

J

ЭССВп

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ОРОНЦОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ М СОЗДАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОСМЕСЕМ НА ФЕРМАХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ., доктор технических наук., профессор

А.И.Завражнов

Белгород - 19У8

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .................................................6

'1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.......10

1.1. Актуальность проблемы..............................10

1.2. Анализ типоразмеров ферм и комплексов крупного рогатого скота.....................................13

1.3. Характеристика кормов, основные требования предъявляемые к объемистым кормам и эффективность их скармливания .......................................23

1.4. Анализ технологий и технических средств приготовления кормосмесей и их раздачи на малых фермах крупного рогатого скота............................56

1.5. Анализ результатов исследований процессов приготовления кормосмесей и их раздачи на малых фермах

крупного рогатого скота............................64

Выводы по главе...................................113

1.6. Постановка проблемы и задачи исследований.........116

2. ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОСМЕСЕЙ ....................117

2.1. Оценка мобильных кормоприготовительных агрегатов

и требования, предъявляемые к ним.................117

2.2. Обоснование рационального состава машин в мобильном кормоприготовительном агрегате................ 120

2.3. Обоснование структурной схемы мобильного кормо-приготовительного агрегата........................122

2.4. Основные технологические показатели работы мобильного кормоприготовительного агрегата..............125

Выводы по главе ...................................125

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОСМЕСИ

И ЕЕ РАЗДАЧИ........................................128

3.1. Модель функционирования мобильного кормоприготовительного агрегата для приготовления кормосмеси и

ее раздачи........................................ 128

3.2. Модель процесса получения животноводческой продукции ............................................131

3.3. Математическое моделирование процессов приготовле-

ния и раздачи кормосмесей.........................138

3.4. Теоретическое обоснование оптимальных конструктивных параметров смесителя и его рабочих органов в мобильном кормоприготовительном агрегате..........142

3.4.1. Теоретическое обоснование конструкции оптимальной формы передней стенки смесителя ................. 143

3.4.2. Обоснование оптимальных конструктивных параметров бункера шнекового смесителя .....................155

3.4.3. Обоснование формы лопасти шнекового смесителя ...162

3.4.4. Программа алгоритма построения линий контура

лопасти шнекового смесителя .....................168

Выводы по главе.................................170

4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..171

4.1. Выбор и обоснование состава смеси для опытов......172

4.2. Общая методика проведения экспериментальных исследований...................................... 172

4.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований процесса смешивания компонентов кормов____172

4.2.2. Методика проведения экспериментальных исследований процесса раздачи кормосмеси...............180

4.3. Методика исследований изучения физико-механических свойств компонентов кормов и кормосмеси и их фракций...........................................182

4.3.1. Определение влажности компонентов кормов и кормосмеси ......................................... 182

4.3.2. Определение насыпной (объемной) массы и фракционного состава компонентов кормов и кормосмеси ..183

4.3.3. Определение коэффициентов трения ................183

4.4. Оценка качества смешивания кормов .................185

4.5. Определение потребляемой мощности и удельной энергоемкости процесса приготовления и раздачи кормосмеси........................................ 187

4.6. Определение неравномерности раздачи кормосмеси____188

Выводы по главе...................................192

5. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМОСМЕСЕЙ.........................................193

5.1. Экспериментальные исследования процессов приготовления и раздачи кормосмесей .......................193

5.2. Результаты экспериментальных исследований.........208

5.2.1. Основные физико-механические характеристики кормовых смесей и их компонентов, используемых на малых фермах ....................................208

5.2.2. Неоднородность кормосмеси.......................213

5.3. Результаты численного анализа и математической обработки.........................................214

5.3.1. Оптимизация основных параметров смесителя агрегата........................................214

5.3.2. Потребляемая мощность на привод рабочих машин и агрегата при холостом режиме .................... 228

5.3.3. Потребляемая мощность и удельная энергоемкость на привод рабочих машин и агрегата в рабочем режиме ..........................................232

5.3.4. Влияние очередности загрузки компонентов кормов на энергоемкость процесса приготовления кормосмеси ...........................................233

5.3.5. Оптимизация основных параметров устройства раздачи кормосмеси.................................234

Выводы по главе.................................239

6. ПРЕДЛАГАЕМА ТЕХНОЛОГИИ, КОНСТРУКЦИИ МАШИН И РЕЗУЛЬТАТЫ Ж ИСПЫТАНИЙ.............................242

6.1. Технологический расчет мобильного кормопри-готовительного агрегата и методика определения

его производительности............................242

5.2. Технология приготовления и раздачи кормов животным (по раздельности и в виде их послойного заполнения)........................................248

6.3. Технология и способ приготовления и раздачи кормосмеси животным мобильным кормопригото-вительнымм агрегатом..............................249

6.4. Конструкции машин для приготовления кормосмесей

и их раздачи......................................254

6.4.1. Конструкция кормоприготовительного агрегата с мойкой корнеклубнеплодов ........................256

6.4.2. Конструкция мобильного кормоприготовительного агрегата с устройством для сухой очистки корнеклубнеплодов ..................................259

6.4.3. Разработка способа приготовления кормосмеси и мобильный кормоприготовительный агрегат для его осуществления ...................................263

6.4.4. Конструкция лопасти смесителя в виде прямоугольника .......................................268

6.4.5. Конструкция лопасти смесителя валенкообразной формы с закрепленными на ней ножами............. 270

6.4.6. Конструкция лопасти-ножа смесителя ..............273

Выводы по главе.................................275

7. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.........................276

7.1. Технике-экономическая оценка кормоприготовительных средств для приготовления и раздачи кормосмеси .... 276

7.2. Внедрение результатов научных исследований в

производство......................................284

Выводы по главе....................................286

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ..........290

ЛИТЕРАТУРА........................................295

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................314

- 6 -ВВЕДЕНИЕ

Завершилась семилетняя реформа, обещавшая быстрое освоение рыночных отношений, насыщение товарами на базе многоукладной экономики. Драматизм разрушительных процессов, затронувших все отрасли народного хозяйства, трудно оценить однозначно. Трудно поверить, что очередной психоз и политическая трескотня о "заботе" повлекут такие последствия 111.

Разве можно считать нормальным, когда в 1994 году Россия закупила свежемороженого мяса 387 тыс.тонн (455% к уровню 1993 года), мяса птицы - 411 тыс.тонн (556%), сливочного масла - 171 тыс.тонн (244%), а собственное производство снижается.

Падает товарооборот практически по всем основным продуктам питания. Особенно заметно снизилось потребление мяса и мясопродуктов. В результате нарушения паритета цен промышленная продукция стала недоступной для сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, крестьянских (фермерских) хозяйств.

В процессе осуществления земельной реформы произошло перераспределение земельного фонда, формируется многоукладное сельское хозяйство, продолжается процесс реформирования сложившихся организационно-экономических структур.

Созданная в процессе реформирования многоукладная экономика не обеспечила повышение эффективности агропромышленного производства, а, наоборот, ослабила его производственный потенциал, следствием чего явился резкий спад производства. Общий объем валовой продукции сельского хозяйства с 1990 по 1997 год сократился с 358 до 248,3 млн.рублей или на 30,6%, в том числе продукции животноводства - на 34% [21.

Начавшийся перевод отрасли на самофинансирование [3] и фермерство [43 в период ярко проявившегося энергетического кризиса обострил следующие проблемы: подготовку и доставку кормов; раздачу кормов и поддержание в помещениях оптимального микроклимата; рост объемов выделяющихся вредностей и уровень загрязнения окружающей среды; увеличение потерь энергии и сырья; падение престижа профессии животновода.

Одним из важнейших условий успешного развития животноводства является наличие высококачественных кормов и эффективное их использование при скармливании животным. Решение этой проблемы заключается не только в увеличении производства кормов, но и в воз-

можно более полном использовании всей биологической части сельскохозяйственных культур на корм скоту, совершенствовании технологии заготовки и хранения кормов, повышение их поедаемости и усвояемости путем соответствующей обработки и приготовления сбалансированных кормосмесей. Однако уровень механизации приготовления и раздачи кормов в настоящее время значительно ниже других процессов: доения коров, уборки навоза, водоснабжения и поения. Он составляет около 60% на фермах крупного рогатого скота и 70% в свиноводстве. Причем в течение многих лет, главное внимание уделялось внедрению механизации на фермах с высокой концентрацией скота (на 350-400 и более коров), фермы же с меньшим поголовьем считали неперспективными и для них почти не производили необходимый комплект машин. Однако малые фермы до сих пор составляют большинство, особенно в Нечерноземье. А с развитием крестьянских (фермерских) хозяйств их количество будет увеличиваться [5-73.

Для повышения эффективности существующих небольших ферм коллективных и фермерских хозяйств разработана система мер по увеличению производства продукции животноводства, снижению трудовых и материальных затрат. В этой системе мер одно из ведущих мест занимает механизация трудоемких процессов и прежде всего по приготовлению и раздаче кормов. В то же время вышеуказанных машин и механизмов, достаточно эффективных и полностью удовлетворяющих зоотехническим требованиям, крайне недостаточно. Поэтому необходима ускоренная разработка и внедрение таких технических средств.

На небольших и средних фермах, а также на фермах крестьянских хозяйств, где строительство кормоцехов нецелесообразно ни с технологической, ни с экономической точек зрения, а доставка готовых кормосмесей затруднена или невыгодна, следует применять универсальные мобильные средства по приготовлению и раздаче кор-мосмеси, которых в настоящее время практически нет. Раздачу кормов крупному рогатому скоту сейчас осуществляют преимущественно мобильными раздатчиками КТУ-10 и РММ-5 с приспособлением ПКТУ-10, ПРММ-5 для дозированного введения в кормосмесь комбикормов. Существуют также трехшнековые раздатчики-смесители кормов РСП-10, АРС-10, СК-10, предназначенные для приема заданной дозы компонентов кормов, их смешивания, транспортировки и равномерной раздачи полученной кормосмеси в кормушки животным [8,9].

Однако для использования кормораздатчиков и раздатчиков-сме~

__ о _

с.1

сителей необходимо иметь и машины, осуществляющие погрузку и измельчение кормов, а это дополнительные энергетические, материальные и трудовые затраты.

В технологических процессах по приготовлению кормовых смесей важную роль играет операция по смешиванию компонентов, результаты которой решающим образом сказываются на поедаемости и усвояемости кормов, а, следовательно, и на продуктивности животных. Эта операция является наиболее энергоемкой. Вместе с тем существующие смесители малопроизводительны и не обеспечивают требуемой однородности смеси.

Главный фактор повышения производительности труда и снижения трудоемкости получения продукции животноводства на малых фермах -создание комплектов технологического оборудования, исключающих ручной труд на погрузочно-транспортных работах, при чистке стойл и станков, приготовлении и раздаче кормов, санитарной обработке технологического оборудования, осуществлении учетных и контрольно-измерительных операций, т.е. тех процессов, которые определяют нормы обслуживания животных и трудоемкость получения продукции.

В свете сказанного становится очевидным, что нужны новые технологии, процессы и способы заготовки, хранения кормов с частичной обработкой, позволяющие решить проблему получения количественного и качественного запаса кормового сырья.

Анализ тенденций развития техники в различных отраслях народного хозяйства и имеющихся исследований способов и устройств по заготовке кормового сырья, хранению, переработке в полнорационные кормовые смеси, а также их транспортировки к месту раздачи и раздача в кормушки животным на малых фермах показывает, что одним из направлений, отвечающих поставленной задаче, является применение мобильных кормоприготовительных агрегатов и установок таких, которые бы выполняли комплекс операций.

В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является разработка энергосберегающей технологии и обоснование средств механизации заготовки и хранения кормового сырья, его переработка в полнорационную кормовую смесь и ее раздачу.

Народнохозяйственное значение выполненной работы заключается в решении проблемы полного использования кормового сырья на корм скоту для малых ферм КРС, что позволит значительно увеличить производство продукции животноводства, снизить энергетические и

транспортные затраты, улучшить условие труда рабочих.

Следовательно, необходимо создать многооперационные мобильные кормоприготовительные агрегаты для малых ферм, коллективных и крестьянских (фермерских) хозяйств, которые бы выполняли дозированную загрузку компонентов кормов из хранилищ, измельчение стебельных кормов (сено, солома), мойку (сухую очистку) и резку корнеклубнеплодов, дозированную подачу микро- и макроэлементов, мелассы и карбамида, смешивания всех компонентов кормов, при необходимости запаривания грубых кормов и транспортировку готовой кормосмеси к месту раздачи и раздачу ее в кормушки животным.

В результате выполнения диссертационной работы разработана энергосберегающая технология переработки кормового сырья на корм скоту; обобщена и развита теория процесса смешивания компонентов кормов с получением полнорационной кормовой смеси в смесителе мобильного кормоприготовительного агрегата и равномерной ее выдачи в кормушки животным;, разработаны математические модели рабочих процессов смесителя периодического действия и его выгрузного транспортера в мобильном кормоприготовительном агрегате, теоретически обоснованы их конструктивно-технологические параметры и оптимальные режимы работы; предложен новый критерий энергетической оценки качества смешивания компонентов кормов и предложен новый способ приготовления полнорационных кормосмесей.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- модель функционирования технологии переработки кормового сырья на корм скоту;

- математические модели, описывающие процессы смешивания и равномерной выдачи, их конструктивно-технологические схемы, параметры и оптимальные режимы работы;

- закономерности процессов смешивания компонентов кормов и выдачи кормосмеси, отражающие связь между технологическими факторами, физико-механическими свойствами кормов, энергоемкостью процесса смешивания.

- критерий оценки смесителей различных конструкций;

Работа выполнена на кафедре технологии и механизации, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Белгородской государственной сельскохозяйственной академии.

Данная работа непосредственно связана с выполнением республиканской научно-технической программы: "Создание и освоение про-

изводства машин и оборудования для реконструкции и технического перевооружения малых животноводческих ферм"., которая предусматривает внедрение машин и комплектов оборудования для животноводства, в том числе для приготовления и раздачи кормов на малых фермах.

Изложенный в диссертации материал итог работы автора с 1985 по 199? год. Предложенные на основании исследований технические решения защищены авторскими свидетельствами и патентами. По теме диссертации опубликовано 4? печатных работ общим объемом печатных листов 24,2.

Автор счит�