автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и режимов работы цепного кормораздатчика для птиц

На правах рукописи

КУЛЬПИН ИЛЬЯ МИХАЙЛОВИЧ

\

^ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦЕПНОГО

КОРМОРАЗДАТЧИКА ДЛЯ ПТИЦ

Специальность: 05.20.01 -Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - Пушкин - 2003

Работа выполнена в Западно-Казахстанском Аграрно-техническом университете. Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор Айталиев Ермек

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Калюга Василий Васильевич; - доктор технических наук, старший научный сотрудник Ковальчук Юзеф Константинович.

Ведущая организация - Государственное научное учреждение Северо - Запад-

Защита состоится 1 июля 2003 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 при ФГОУ "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Санкт-Петербургское шоссе, д.2, ауд.719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет".

Сатпаевич.

ный научно - исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ) РАСХН.

» мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Вагин Б.И.

. - А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В связи с возрождением сельского хозяйства Казахстана, в том

N

числе и птицеводства, при условий недостатка материальной базы и средств труда, стоит вопрос разработки новых эффективных средств труда.

При производстве птицеводческой продукции, снижении себестоимости и повышении ее качества одним из первых мероприятий является применение прогрессивных способов кормления птицы.

Высокая стоимость новых технических средств и транспортных расходов не позволяет, в полной мере, оснастить птицефабрики необходимым оборудованием. Проведенный анализ оборудования, установленного на птицефабриках, показал, что решить задачу возможно за счет модернизации устаревшего оборудования.

Анализ литературных источников показал, что наиболее перспективной для условий республики Казахстан конструкцией кормораздатчика, являемся цепной кормораздатчик, так как его технические характеристики в большой мере отвечают зоотехническим требованиям, предъявляемым к процессу раздачи корма при клеточном содержании птицы. Таким образом, модернизация устаревшего оборудования для кормления птицы, позволит частично решить проблему обеспечения вновь возрождающихся птицефабрик устройствами для раздачи корма, кроме того позволит снизить затраты на приобретение необходимого оборудования, а также снизить себестоимость птицеводческой продукции.

За последние годы определилась тенденция к применению новых технологий в области сельского хозяйства. Важность этого обстоятельства обуславливается еще тем, что усовершенствование выпускаемых ранее кормораздатчиков, позволит обеспечить необходимые параметры и конструктивные характеристики процесса раздачи корма, соответствующие зоотехническим требованиям. Однако, анализ литературных источников, технических решений и производственная проверка средств для раздачи корма, показывает, что здесь имеются определенные трудности из-за отсутствия высокопроизводительных, мало энергоемких кормораздатчиков, исключающих ручной труд в технологическом процессе раздачи корма.

Цель работы. Обоснование конструктивных параметров и режимов работы установки для раздачи кормов различной влажности в клеточных батареях птичников при повышении производительности и равномерности раздачи корма, а также снижения

энергоемкости. рос НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА { С.Петербурт>. , < рэ ?од5 «кт7£ у >

Объект исследования. Цепной кормораздатчик для двухярусной клеточной батареи.

Методика исследования. Теоретические исследования с целью определения влияния зависимости различных факторов и режимных параметров установки на рабочий процесс транспортировки корма, где в качестве теоретической основы при математическом описании принято неоднородное дифференциальное уравнение, решение которого находится по методу Эйлера с вариацией постоянных.

Экспериментальные исследования с использованием как классических, так и мате-

4 •

магических методов планирования эксперимента.

Экспериментальные исследования параметров физико- механических свойств транспортируемого материала проводились на основе частных и стандартных методик.

Результаты исследований обрабатывались методами математической статистика с применением компьютерных программ.

Научную новизну работы составляют:

- математические модели работы кормораздатчика для процесса перемещения корма, в которых учитываются теоретические основы неоднородного дифференциального уравнения второго порядка, решение которого находится по методу Эйлера с вариацией постоянных;

- аналитические зависимости, позволяющие определить основные конструктивные параметры и технологические режимы работы кормораздатчика;

- конструктивная схема кормораздатчика для двухярусных клеточных батарей, расположение кормовых желобов которого позволяет более эффективно использовать фронт кормления.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили предложить конструктивную схему цепного кормораздатчика, которая дает возможность повысить его производительность и равномерность раздачи корма по сравнению с существующей серийной конструкцией.

Работы по внедрению цепных кормораздатчиков проводились в сотрудничестве ЗАО НИПИ «Газжобалау» и другими научными и производственными организациями.

В течение 1997-2000 г. заводом металлоизделий Западно-Казахстанской области (г. Уральск) были изготовлены 3 комплекта экспериментальной установки (патент РК № 24172), которые были реализованы в хозяйствах области.

На птицефабрике ТОО «Зенит» (г. Актюбинск) и птицефабрике п. "Новенький" Западно-Казахстанской, области были проведены производственные испытания кормораздатчика с его дальнейшим внедрением в хозяйстве.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Западно-Казахстанского СХИ (Уральск, 1997-2000 г.), Западно-Казахстанского инженерно-технологического университета (2001-2003 г.), Актюбинского государственного университета им. К. Жубанова. (2002г.), на международной научно - практической конференции, посвященной 10-летию независимости Республики Казахстан «Интеграция науки и образования гуманитарных приоритетов XXI века» (Уральск, 2001)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе один патент на изобретение Республике Казахстан.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, пять разделов, выводы и предложения. Содержит 175 страниц основного текста, включая 48 рисунков и 5 таблиц, список литературы из 91 наименования и приложения на 20 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы исследований и изложены основные научные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса, цели и задачи исследования» представлен обзор исследований по изучению процесса перемещения корма рабочим органом в желобах-кормушках и факторов, влияющих на основные показатели данного процесса.

Исследованиями процесса раздачи корма занимались такие ученые, как Р.М.Славин, В.Г. Коба, А.Н. Зайцев, Б. И. Вагин, Д. М. Звягинцев, C.B. Мельников, В.Г. Васильев, Б. В. Кононов, П. П. Царенко, Г. М. Кукта и другие.

Предложена классификация основных технических средств для раздачи кормов птице. Согласно предложенной классификации, существует многообразие машин для раздачи корма различной влажности, применяемых в птицеводстве, которые можно классифицировать по следующим признакам - виду и консистенции транспортируемых кормов, типу кормонесущего органа, роду использования, роду привода.

Представленная классификация дает представление о причинно-следственной связи достоинств и недостатков, присущих установкам для раздачи кормов в птицеводстве.

Проведенный анализ процесса раздачи корма позволил сделать вывод, что в виду простоты конструкции, стабильности и надежности в работе, удовлетворительной равномерности раздачи корма, наиболее перспективной конструкцией является кормораздатчик с цепным рабочим органом, расположенным 6 кормовом желобе, однако существующая конструкция цепного кормораздатчика не позволяет более полно использовать кормовой фронт.

Согласно проведенному анализу по изучению рабочего процесса механизированной раздачи корма, среди ученых до сих пор не существует'единого мнения о влиянии различных физико-механических свойств корма и конструктивно-режимных параметров • установок по раздаче корма на рабочий процесс кормораздатчика. Мнения зачастую противоречат друг другу и носят обобщенный характер, без учета конкретных особенностей процесса раздачи корма. Нет единого мнения о влиянии состава и влажности корма, а также конструктивных особенностей цепных кормораздатчиков на такие показатели процесса раздачи корма, как равномерность распределения корма по фронту кормления, подачу корма, его расход, удельное сопротивление перемещению рабочего органа, тяговое сопротивление рабочего органа.

Проведенный анализ состояния вопроса позволил, в соответствии с поставленной целью, определить и сформулировать задачи исследований:

1. Провести анализ существующих кормораздатчиков и составить классификацию.

2. Провести исследования физико - механических свойств кормовых смесей: влажность, гранулометрический состав, объемный вес, коэффициенты внешнего и внутреннего трения, определение критического диаметра сводообразующего отверстия в бункере-дозаторе.

3. Получить расчетные значения основных конструктивно-режимных парамет- , ров цепного кормораздатчика.

4. Провести отсеивающий эксперимент по исследованию рабочего процесса раздачи корма с целью определения влияния на него конструктивно-режимных параметров.

5. Провести экспериментальные исследования, подтверждающие положения, выдвинутые в теоретических исследованиях при определении параметров, характеризующих рабочий процесс установки при раздаче корма цепным рабочим органом.

6. Обосновать рациональные конструктивно-режимные параметры кормораздатчика с применением методики планирования эксперимента.

7. Провести производственные испытания и определить экономическую эффективность предлагаемой установки.

Во второй главе «Теоретические исследования работы цепного кормораздатчика для перемещения корма» рассматривается взаимодействие сил при транспортировке корма. Перемещение однородных тел описывается дифференциальными уравнениями математической физики, решение которых отыскивается интегрированием в конечных квадратурах. Объекты, распределенные в пространстве, описываются неоднородными дифференциальными уравнениями с правой частью, так как в их структуре появляется независимая функция, описывающая объект по длине.

Равновесие сил при транспортировке сыпучих материалов описывается уравнением:

m^- + KV + qht-x = F , (2.1)

dt

dV

где т -jj- - сила инерции массы корма;

KV - сила сопротивления движению рабочего органа; qhA -х - сила сопротивления трения; т - масса корма на транспортере, кг; V- скорость перемещения рабочего органа, м/с; t - время, с;

К - коэффициент подачи корма, кг/с.; q - удельная нагрузка корма на транспортер, кГ/м2; А - ширина транспортера, м.; X - коэффициент сопротивления трения; х - расстояние от привода транспортера до рассматриваемого сечения, м.; F - сила тяги привода транспортера, кГ. Уравнение (2.1.) неоднородное и его решение определяется методом вариации постоянных, с частично не нулевыми начальными и граничными условиями

Ф') = VJ(t)

V(x,0) = Vj{t) (2.2)

f(O,O)= О,

где/ (X);/(¡) - функции, описывающие движение транспортера в пространстве и во времени.

Уравнение (2.1.) неоднородное, его решение состоит из суммы двух функций:

= *,(/)+Х2(г). (2.3)

Функция Х/(0 отыскивается интегрированием однородного уравнения (2.1.) без правой части (метод Эйлера) и имеет вид:

£1 4»»

дкЛу

т )

^4ти т )

(2.4)

Для определения функции Х2(0 проводится вариация постоянных С] и о в равенстве:

где Г|=~| + ( Т"*2

К , где а =— Ь = -— т т

*,(*) = с, •е"'' +с2 ■ег", (2.5)

-

Вариация постоянных определяет выражение для функции Х^):

Х2(г) = ^-яп ре". (2.6)

На основе равенства (2.3) (2.4) (2.6) определяется вид функции удовлетворяющей уравнению (2.1) с начальными и граничными условиями (2.2):

х{() т 2Кт к{к _ 4щЛ)1 (2.7)

(К ~ 4щЛ)2 ^ 2т; 4я

Физико-механические свойства кормов оказывают большое влияние на истечение корма из бункера-дозатора и возможное образование свода.

Для определения критического диаметра отверстия (рис.2.1), образующего свод, использованы следующие равенства:

а2

Р = Р-2--' о2'

Д = Лг

4 О

а° гА = | — + р\,

(2.8)

где

Р -общая нагрузка корма над отверстием диаметром; й/(, -диметр частницы корма; т - касательное направление между частицами; Я -коэффициент трения между частницами;

а„, Ра -постоянные величины, характеризующие упругие свойства частиц корма. На основании равенств (2.8) получены следующие зависимости для критического диаметра отверстия и высоты свода:

I

В >

(2.9)

где ¡и - коэффициент вязкости, определяемый по опытным данным.

Рис. 2.1 Схема к расчету критического диаметра и высоты свода

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлена общая и частная методики проведения лабораторных и производственных исследований, рассмотрен объект исследований, описано устройство и принцип действия применяемых приборов.

Предлагаемый нами кормораздатчик (рис.3.1.) состоит из замкнутого контура кормового желоба 1 с расположенным в нем рабочим органом (цепью), находящимся на верхнем ярусе клеточной батареи, а также замкнутым контуром кормового желоба 2 с расположенным в нем рабочим органом (цепью) находящимся на нижнем ярусе клеточной батареи. Такое размещение кормовых желобов позволяет использовать кормовой фронт на 100%. Привод рабочего органа кормораздатчика представлен на схеме рис.3.2. и осуществляется от электродвигателя 3 мощностью 0,4 кВт посредствам ременной передачи через червячный редуктор 4, на выходном валу редуктора 5 закреплено зубчатое колесо 6 приводящее в движение рабочий орган, расположенный в замкнутом контуре кормового желоба верхнего яруса, также на выходном валу редуктора 5 закреплена цепная звездочка 7 посредствам плоскозвенной цепи 8 крутящий момент передается цепной звездочке 9, закрепленной на приводном валу 10, также на приводном валу 10 закреплено зубчатое колесо 11, приводящее в движение рабочий орган, находящийся в замкнутом контуре кормового желоба нижнего яруса клеточной батареи. Также в конструкцию кормораздатчика входит бункер-дозатор 12 с рукавом 13 рис.3.3.

7 -

Ч \ к

1

»_ _ -

» ч 19 _ ч-1

и.: >--

>1

Рис. 3.2. Привод на рабочие органы кормораздатчика

Рис. 3.3. Бункер-дозатор с рукавом

Бункер-дозатор 12 питает замкнутый контур кормового желоба 1 верхнего яруса клеточной батареи и оснащен заслонкой 14, изменением положения которой осуществляется дозирование корма в зависимости от нормы его выдачи, рукав 13 питает замкнутый контур кормового желоба 2 нижнего яруса, также оснащен заслонкой 15 для дозирования корма.

В соответствии с поставленными задачами экспериментальная часть работы состояла в определении физико-механических свойств кормов, определении основных конст-

руктивно-режимных характеристик цепного кормораздатчика. Из физико-механических свойств определялись влажность, гранулометрический состав, объемный вес, компрессионные свойства, коэффициенты внешнего и внутреннего трения, липкость кормов. Исследования проводились с пяти - семикратной повторностью.

Для определения зависимостей коэффициента трения от нормального давления, влажности корма, крупности частиц и скорости перемещения использован прибор Ю.П.Адлера. Гранулометрический состав определялся путем просеивания проб через набор сит из полевой лаборатории Литвинова. Плотность кормовых смесей определялся с помощью пурки по общепринятой методике. 1

Зависимость скорости рабочего органа от подачи корма определялась на экспериментальной установке. Подача корма устанавливалась заслонкой бункера-дозатора от 0,2 до 0,6 кг/сек. Скорость движения рабочего органа регулировалась изменением обо- '

ротов электродвигателя с помощью тиристорного регулятора. Скорость рабочего органа определяется по числу оборотов приводной звездочки с последующим пересчетом в линейную скорость рабочего органа.

V = я Б п / 1000 мин'1, (3.1)

где Ц-диаметр приводной звездочки; п-частота вращения приводной звездочки. Частота вращения шкива измеряется с помощью тахометра. Расход корма в зависимости от погонной нагрузки определяется порционными замерами веса корма на одном метре длины кормораздатчика при различной подаче корма из бункера. Распределение корма по длине кормового желоба в зависимости от влажности представлено на рис.3.4. Сопротивление перемещению рабочего органа и коэффициент сопротивления рабочего органа зависят от количества корма не линейно (рис.3.5). Сопротивление перемещению «

корма определяется по изменению напряжения и тока в цепи электродвигателя. Коэффициент сопротивления перемещения цепи находится как отношение силы сопротивления к общей нагрузке и весу цепи. С увеличением нагрузки

от 50 доЗОО кг. сопротивление перемещения цепи возрастает от 5 до 20 кг, а коэффициент сопротивления возрастает от 0,0025 до 0,1.

Зависимость тягового сопротивления рабочих органов от количества корма при различной влажности определяется аналогично по изменению напряжения и тока в цепи электродвигателя и измерению массы корма, на каждом погонном метре кормораздатчика.

О ь, кг

1,8

1,4

1,0

Эксперементальная /расчетная

Эксперементальная I Расчетная

Эксперементальная ' Расчетная Эксперементальная Расчетная

Расчетная 'Эксперементальная

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 Ь,М

Рис.3 4. График распределения корма по желобу цепного раздатчика в зависимости от расстояния и влажности.

° 10% влажности

-□— 20% влажности

- — --30% влажности

- - --40% влажности

--50% влажности

х - экспериментальные данные

К* 10 15 ■

12,5

10 ■ 7,5 5,0 ' 2,5

Г, кг*10

30 ■ 25 ■ 20 ■ 15 10 ' 5 ■

/л У,

ч*

50

100

150

200

250

0, кг

Рис.3.5. Зависимость сопротивления перемещению {!•} цепи и коэффициента сопротивления (к) от количества корма х - экспериментальные данные - - расчетные значения

Влажность корма определяется взвешиванием доли сухого корма и доли корма с добавлением влаги до 50%.

Тяговая характеристика и свойства привода цепного раздатчика определяются по изменению силы тока и напряжения в цепи электродвигателя. Предварительное натяжение цепи определяли тензометрической аппаратурой. Усилие тяги возрастает линейно с увеличением предварительного натяжения. Диаметр отверстия образования свода кормом в бункере-дозаторе зависит от высоты корма нелинейно и возрастает от 5до25 мм с увеличением высоты слоя корма от 0,1 до 1 м, величина отверстия в бункере изменяется заслонкой, а высота слоя корма замеряется по линейной отметке. С увеличением влажности корма диаметр сводообразующего отверстия возрастает от 10 до35 мм при возрастании влажности до 50 % .

В четвертой главе « Результаты экспериментальных исследований » представлены результаты исследований, полученные в лабораторных и производственных условиях, предпосылки проведения факторного эксперимента.

Планирование эксперимента заключается в выборе такой стратегии экспериментирования, которая позволяет принимать обоснованные решения после каждой серии опытов. Оно позволяет определить заранее схему шагового процесса проведения экс-

перимента, включить в него минимальное количество опытов при одновременном варьировании всеми факторами без снижения количества и качества полученной информации.

При проведении многофакторного эксперимента был использован ортогональный центрально - композиционный план. После проведения отсеивающего эксперимента для проверки стабильной работоспособности цепного кормораздатчика был спланирован и проведен четырехфакторный эксперимент с указанием уровней варьирования и условий кодирования факторов (табл. 1).

Таблица 1.

Уровни варьирования и условия кодирования факторов

Факторы Влажность кормовой смеси Скорость движения рабочего органа Подача кормовой смеси из бункера-дозатора Сопротивление перемещению рабочего органа

Размерность % м/с кг/с кг/м

Условное обозначение X, х2 Х3 X,

Верхний уровень 50 0,12 0,55 0,03

Основной уровень 35 0,06 0,35 " 0,022

Нижний уровень 5 0,01 0,2 0,008

В результате кодирования переменных получена матрица планирования эксперимента, обработка результатов эксперимента позволила получить уравнение регрессии общего вида:

у = Ьо - ЪдХ1 + Ьгхг + ЬзХз - Ъ4Х4+ ^2X1X2+ ^3X1X3 - Ьмх1х4 + ЬгзХгХз - 624X2X4^34X3X4+ Ьц(х,2+0.7995) - Ьн(х22+0.7995) - Ь33(х32+0.7995) + Ь44(х42+0.7995) В нашем случае получили уравнение регрессии: У= 0,354 - 0,018x1 + 1 ,027х2 + 1,10х3 - 0,93x4 - 0,53х12 -0,03х22 - 0,02 х32 + 1,01 Х42 + + 1,54x1 х2+ 1,44x1 х3- 0,57x1 Х4+ 1,46 х2х3- 1,28 х2 Х4- 1,41 Х3Х4 (4.1)

Следующим этапом является статическая обработка с установлением значимости коэффициентов регрессии. Ее целью является выяснение, с какой степенью достоверности полученные значения коэффициентов регрессии отличаются от нуля и оказывают ли данные факторы влияние на процесс.

Проверка адекватности уравнения регрессии проводилась при помощи F - критерия Фишера:

F = —

По уравнению регрессии построены поверхности откликов в трехмерном изображении.

Анализируя поверхности откликов (рис.4.1., 4.2.) можно отметить, что оптимальное значение критерия оптимизации находится в пределах 1,1... 1,4 кг, достигается при влажности кормовой смеси 25....35 %, скорость движения рабочего органа 0,055.. .0,065 м/с, подача кормовой смеси из бункера - дозатора 0,3.. .0,4 кг/с, сопротивление перемещению рабочего органа 0,015...0,025 кг/и.

Рис.4.1. Зависимость количества корма на погонном метре от влажности корма и сопротивления перемещению корма

Рис.4.2. Зависимость количества корма на погонном метре от скорости движения рабочего органа и сопротивления перемещению

Для получения оптимальных значений рабочих параметров цепного кормораздатчика полученную модель (4.1), увязывающую факторы с параметрами оптимизации, анализировали на ПЭВМ.

В результате анализа полученной математической модели выявлены оптимальные значения рабочих параметров исследуемого цепного кормораздатчика, при которых можно достичь оптимальное значение количества выдаваемого корма на погонном ( метре желоба кормораздатчика: У= 1,2 кг/м,

влажность корма /=35%, скорость движения рабочего органа У= 0,06 м/с, подачи кормовой смеси из бункера - дозатора д =0,3 кг/с, сопротивление перемещению рабочего органа/=0,02 кг/м.

Производственная проверка проводилась на птицефабрике ТОО "Зенит" г. Актюбинска и птицефабрике п. Новенький Западно-Казахстанской области. Результаты производственной проверки показали высокую надежность протекания процесса кормо-раздачи, при этом были получены следующие качественные показатели работы кормораздатчика: погонная нагрузка по длине кормового желоба 1,1-1,2 кг, неравномерность распределения корма 5-8%.

! - "

I

В пятой главе «Экономическая эффективность предлагаемого кормораздатчика» представлены экономические расчеты эффективности от применения экспериментального кормораздатчика. В качестве базового сравниваемого варианта, как наиболее подходящий по техническим и эксплутационным показателям, выбран цепной кормораздатчик для двухярусных клеточных батарей КБР-2. Экономический эффект от применения предлагаемого кормораздатчика составляет 0,35 доллара на одну птицу, срок окупаемости 1,5 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа выявлено, что наиболее перспективными средствами для раздачи кормов птицам в условиях республики Казахстан являются цепные кормораздатчики. Выполненные исследования позволили обосновать, разработать и в производственных условиях испытать экспериментальный образец цепного кормораздатчика, который позволил значительно повысить эффективность процесса кормления птиц.

2. Проведенные исследования физико-механических свойств кормовых смесей позволили определить их оптимальные значения: влажность 25-35%, гранулометрический состав 2-4мм, плотность 420 г/дм3, коэффициенты внешнего и внутреннего трения 0,4 и 0,3, соответственно.

3. В результате теоретических исследований установлено, что работа кормораздатчика стабильна при влажности кормовой смеси 25...30%, скорости движения рабочего органа 0,055... 0,065 м/с, подаче кормовой смеси из бункера-дозатора 0,3...0,4 кг/с, сопротивлении перемещению рабочего органа 0,015...0,025 кг/м.

4. Проведенный отсеивающий эксперимент выявил факторы, оказывающие наибольшее влияние на рабочий процесс: влажность кормовой смеси, скорость движения рабочего органа, подача кормовой смеси и сопротивление перемещению рабочего органа.

5. Проведенные экспериментальные исследования полностью подтвердили положения, выдвинутые в теоретических исследованиях с достаточно высокой достоверностью.

6. Обоснованы рациональные конструктивно-режимные параметры кормораздатчика, которые достигаются при влажности кормов / = 35%, скорости движения рабочего органа V=Q,06м/с, подачи кормовой смеси q = 0,3 кг/с, сопротивлении перемещению рабочего органа/= 0,02 кг/м.

7. Экономический эффект от применения предлагаемой конструкции чика за счет увеличения фронта кормления составляет 0,35 доллара на срок окупаемости 1,5 года.

кормораздат-одну голову,

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Кулыган И.М. Элементы расчета кормораздатчиков для птиц. // ЗК АУ Сборник статей, 1997.

2. Кульпин И.М. Анализ экспериментально-теоретических исследований стационарного кормораздатчика для птиц. // ЗК АУ Сборник статей, 1997.

3. Джубаев С.Ш., Айталиев Е.С., Кульпин И.М. Кормораздатчик. Патент № 24172 опубл. 24.12.97.

4. Кульпин И.М. Кормораздатчик. // Информационный листок ЗКЦНТИ №22-200 09.06.2000.

5. Джубаев С.Ш. Айталиев Е.С. Горин А.Ф., Кульпин И.М. Теоретические исследования работы транспортера для перемещения корма. // Деп. в КазгосИНТИ 12.04.2000 J&8778-KAOO.

6. Вичкуткина А.П., Кульпин И.М. Уменьшение потерь корма при автоматическом управлении работой кормораздатчика. // ЗК АУ Сборник статей, 2001.

7. Горин А.Ф., Кульпин И.М. Расчет конструктивных характеристик объектов с распределенными параметрами. // ИУП Сборник тезисов, 2001.

8. Кульпин И.М. Уменьшение потерь корма при автоматическом управлении работой кормораздатчика в птичниках. // ИУП Сборник тезисов, 2001.

9. Горин А.Ф., Кульпин И.М. К определению конструктивных характеристик кормораздатчика. - Вестник с/х науки Казахстана №4,2001.

10. Горин А.Ф., Тюрин А.Н., Кульпин И.М. Расчет конструктивных характеристик объектов с распределенными параметрами. • Вестник с/х науки Казахстана №11,2001.

№115 88

И5В&

1

Отпечатано в типографии ОАО СКБ"Индикатор" Санкт-Петербург, ул.Шкапина, 32-34 Тел. 252-10-56

Подписано в печать 28.05.200 г. Тираж 100 экз.

Введение.

1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования.

1.1. Зоотехнические предпосылки оптимального режима кормления птицы.

1.2 Способы ограниченного кормления птицы и их оценка.

1.3 Анализ существующих кормораздатчиков отечественного и зарубежного производства.

1.4 Предлагаемая конструкция кормораздатчика.

1.5 Существующая теория и расчет кормораздатчиков.

1.6 Цели и задачи исследования.

2. Теоретические исследования работы цепного кормораздатчика для перемещения корма.

2.1 Определение основных конструктивных характеристик кормораздатчика.

2.1.1 Определение зависимости скорости рабочего органа транспортера от расхода корма.

2.1.2 Определение расхода корма от погонной загрузки транспортера.

2.1.3 Определение удельного сопротивления перемещения рабочего органа в корме от влажности.

2.1.4 Определение распределения корма по желобу цепного кормораздатчика в зависимости от пути транспортирования.

2.1.5 Определение зависимостей, распределения корма по длине транспортера, распределение корма от скорости рабочего органа транспортера, от погонной нагрузке к общей загрузке транспортера.

2.1.6 Определение зависимости сопротивления перемещению рабочего органа и коэффициента сопротивления от количества транспортируемого корма.

2.1.7 Определение зависимости тягового сопротивления рабочих органов (лента, цепь) от количества транспортируемого корма при различной влажности.

2.1.8 Определение зависимости тяговых свойств привода цепного кормораздатчика от предварительного натяжения рабочего органа.

2.1.9 Определение зависимостей, критического диаметра сводообразующего отверстия от высоты слоя корма, критического диаметра сводообразующего отверстия от влажности корма.

3. Программа и методика проведения экспериментальных исследований.

3.1. Определения физико - механических свойств кормовых смесей.

3.2. Определение основных конструктивно - режимных параметров цепного кормораздатчика.

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Предпосылки проведения факторного эксперимента.

4.2. Определение уравнения регрессии в результате эксперимента ОЦКП.

4.3. Статический анализ уравнения регрессии.

4.4 Проверка гипотезы адекватности.

5. Определение экономической эффективности от использования предлагаемой конструкции кормораздатчика.

За последние годы в связи с возрождением сельскохозяйственной отрасли Казахстана определилась тенденция к применению новых технологических приемов содержания животных и птиц.

Птицеводческая отрасль является наиболее перспективной и быстроразвивающейся отраслью сельского хозяйства.

Промышленное птицеводство развивается на основе научно -технического прогресса, специализации производства, использовании высокопродуктивных пород птиц и кормов, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, внедрение в практику прогрессивных технологий.

Для получения высокой продуктивности птицеводческой продукции огромное внимание следует уделить механизации и технологии кормления птицы.

С развитием зоотехнической науки непрерывно совершенствуются методы выращивания и рационы кормления, предусматривающие включение в корма всех компонентов необходимых для обеспечения высокой продуктивности птицы. При скармливании таких полноценных комбикормов привес птицы увеличивается на 16-26%, а яйценоскость кур увеличивается на 20-35%, при этом расход кормов на единицу продукции снижается на 7-15%. Обеспечение птицеводческого производства полнорационными кормами осуществляются за счет приготовления комбикормов на птицеводческих фермах. В этом случае широко используются в качестве добавок молочные отходы, корнеплоды, трава бобовых и другие компоненты с большим содержанием влаги, эти добавке повышают влажность кормовой смеси до 30-60%. В общем балансе кормов, на некоторых птицефабриках используются кормовые смеси влажностью 60-65%. Это создает определенные трудности в механизации раздачи корма.

В сложившихся условиях необходимо исследование и разработка кормораздатчика обладающего достаточной производительностью и с приемлемыми конструктивными характеристиками, с помощью которой можно было бы применить новые технологические приемы кормления птицы. Важность развития этих технологических приемов процесса раздачи корма обуславливается повышением объема продукции птицеводческого производства и снижением его себестоимости.

В связи с большой стоимостью нового оборудования стоит вопрос о модернизации и усовершенствования устаревшего оборудования и создания новых эффективных средств раздачи корма.

Детальное исследование процесса раздачи корма позволит определить параметры и конструктивные характеристики установки по раздаче корма соответствующие зоотехническим требованиям. Производственная проверка средств по раздаче корма показала, что здесь имеются определенные трудности из-за отсутствия высокопроизводительных мало энергоемких кормораздатчиков исключающих ручной труд в технологическом процессе раздачи корма.

В Западно - Казахстанской области на птицефермах выращивают кур - несушек, для этого используются многоярусные клеточные батареи, снабженные цепными кормораздатчиками. Из анализа литературных источников видно, что наиболее перспективной конструкцией из всего многообразия кормораздатчиков является цепной кормораздатчик, так как его технические характеристики, простота конструкции в большей мере отвечают зоотехническим требованиям, предъявляемым к процессу раздачи корма при клеточном содержании птицы. Однако применяемые конструкции кормораздатчиков данного вида устарели с точки зрения научно - технического прогресса, что влечет за собой чрезмерные затраты.

Для успешного роста птицеводческой продукции и повышения ее качества необходимо усовершенствовать технологическое оборудование, в частности кормораздаточные механизмы клеточных батарей.

Целью работы является обоснование конструктивных параметров и режимов работы установки для раздачи кормов различной влажности в клеточных батареях птичников при повышении производительности и равномерности раздачи корма, а также снижение энергоемкости.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В результате анализа научного материала выявлено, что наиболее перспективными средствами для раздачи кормов птицам являются цепные кормораздатчики. Научно-исследовательские, лабораторно-производственные исследования позволили обосновать, разработать и в производственных условиях испытать экспериментальный образец цепного кормораздатчика, который позволил значительно увеличить фронт кормления.

2. Проведенные исследования физико-механических свойств кормовых смесей позволили определить их оптимальные значения: влажность 2535%, гранулометрический состав 2-4мм, объемный вес 420 г/дм3, коэффициенты внешнего и внутреннего трения 0,4 и 0,3, соответственно.

3. В результате теоретических исследований установлено, что работа кормораздатчика стабильна при влажности кормовой смеси 25.30%, скорости движения рабочего органа 0,055. 0,065 м/с, подачи кормовой смеси из бункера-дозатора 0,3. 0,4 кг/с, сопротивление перемещению рабочего органа 0,015.0,025 кг/м.

4. Проведенный отсеивающий эксперимент выявил факторы, оказывающие наибольшее влияние на рабочий процесс, это влажность кормовой смеси, скорость движения рабочего органа, подача кормовой смеси и сопротивление перемещению рабочего органа.

Проведенные экспериментальные исследования полностью подтвердили положения, выдвинутые в теоретических исследованиях с достаточно высокой достоверностью.

Обоснованы рациональные конструктивно-режимные параметры кормораздатчика, которые достигаются при влажности кормов / = 35%, скорости движения рабочего органа ¥= 0,06м/с, подачи кормовой смеси ¿7 = 0,3 кг/с, сопротивление перемещению рабочего органа/ = 0,02 кг/м. Экономический эффект от применения предлагаемой конструкции кормораздатчика за счет увеличения фронта кормления составляет 0,35 доллара на одну голову, срок окупаемости 1,5 года.

1. Агеев В. Нормированное кормление птицы. - Птицеводство , 1980, №12.с27-29.

2. Адлер Ю. П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М.: Наука, 1971.-280с.

3. Алябьев Е. В. Развитие механизации в птицеводстве. -М.: ВНИИТЭНСХ, 1986,-61с.

4. Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1975.-236с.

5. Астошов Н., Четвертаков И. Разные способы раздачи кормов. -Животноводство, 1981,№7, с.56-58.

6. Бердшев Г. Дозаторы американского производства. Ж. Мукомольная и элеваторная промышленность, 1960, №10.

7. Бородин И. Ф., Неделько Н.М. Автоматизация технологических процессов. М.: Агропромиздат,1986,- 368с.

8. Брицын Д. Ф. Физико- механические свойства кормов для птиц и обоснование схемы дозаторов при их раздаче. В кн.: Мехонизация и электрофикация сельского хозяйства. - К.: Урожай, 1960, с 52-60.

9. Бронштейн H.H., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. - 544с.

10. Бутковский В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. М.: Колос, 1981. - 250с.

11. Вальдман Э.К., Лийвокант A.A. Исследование движения корма в бункере барабанного дозатора. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1978. №12 с.25-26.

12. Видинеев Ю.Д. Автоматическое непрерывное дозирование материалов. Изд-во Энергия, M.-JL, 1965.

13. Видинеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: Энергия, 1978.-180с.

14. Всесоюзная конференция молодых ученных и аспирантов по птицеводству: Тез.докл / Всес. Н.-И. техн. ин-т птицеводства/. Загорск: ВНИТИП, 1981.-46с.

15. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1969. - 870с.

16. Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука, 1974.-416с.

17. Голубов Б. А. Дозатор сыпучих материалов: Сб. тр. / СХИ им. Вавилова. Саратов, 1982. С.69 -73.

18. Двайт Г. Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. -М : Наука, 1983. 171с.

19. Ермакова В. И., Зубарева H.A., Пожитнова Г.Г. Влияние количественного и качественного ограниченного корма на процессы пищеварения у ремонтных молодок мясных кур, выращиваемых в клетках. Сб.тр. ВНИТИП. Загорск, 1984, с. 46- 53.

20. Ефимов М.В., Розендрон Э.Р. Линейная алгебра и многомерная геометрия. М.: Наука, 1974. - 524с.

21. Заболотников A.A., Заболотникова М.В. Современная технология кормления птицы на птицефермах. В кн.: Новое в птицеводстве. - М.: Московский рабочий, 1987, с.59 - 76.

22. Завалишин Ф.С., Мацнев М.Г. Методы исследований по механизации сельско хозяйственного производства. - М.: Колос, 1982. - 230с.

23. Звягинцев Д. М. Механизация и автоматизация промышленного птицеводства. Алма-Ата: Кайнар, 1986 - 280с.

24. Зенков P. JI., Гриневич Г.П., Исаева B.C. Бункерные устройства. М.: Машиностроение, 1977. - 220с.

25. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976. - 576с.

26. Караващенко В. Ф. Кормление сельскохозяйственной птицы. К.: Урожай, 1986. 299с.

27. Карташов Л.П., Аверхиев A.A., Чугунов А.И., Козлов В.Т. Механизация и электрификация животноводства. М.: Агропромиздат, 1987. - 476с.

28. Кива А., Широков Ю., Горшкова Т. Пути повышения энергетической эффективности птицеводства. Птицеводство. 1987, №3, с. 14-17.

29. Киканс И.О., Путане Х.Е. Результаты исследования дозаторов конц-кормов в дискретном режиме работы Сб.тр / Латвийской НИИМЭСХ -Рига 1972.

30. Коба В. Г. Машины для раздачи кормов. Саратов. СХИ. 1974.

31. Козлова С. Направленное выращивание ремонтного молодняка. -Птицеводство, 1987,№9, с.22-24.

32. Комплект оборудования для содержания кур несушек на 15 тыс. голов. Протокол № 33-83-75 испытаний. Южно - украинская МИС, 1975.

33. Комплект оборудования для содержания кур несушек в клеточных батареях БКН-3. Протокол № 33-6-80 государственных испытаний. Южно - украинская МИС, 1980.

34. Коновалов В.И. Ограниченное кормление ремонтного молодняка уток: Сб. тр./ УНИИП. Харьков, 1983,№15, с. 13-14.

35. Кононов Б. В. Комплексная механизация птичников. Саратовское кн. изд-во,1963.

36. Кормление и развитие сельскохозяйственных животных при промышленной технологии в степени УССР: Сб. тр / ДСХИ. -Днепропетровск , 1982, №51, с. 111-115.

37. Корн Г., Корн Н. Справочник по математике. М.: Наука, 1974. - 544с.

38. Королева Н. Изучение способов раздачи корма в клеточных батареях БММ-3. Передовой научно - производственный опыт в птицеводстве, 1982, №4, С.3-5.

39. Костенко А.Ф. Выбор средств механизации клеточного оборудования для содержания промышленного стада кур несушек: Сб.тр. /ВНИИЖ и в маж. - К .,1984, вып.9, с.81-86.

40. Кошляков Н. С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики. М. . Высшая школа, 1970. - 710с.

41. Лазаренко З.П., Пьяков В.Ф. Определение равномерности выдачи и потерь кормов при раздачи в клеточных батареях: Сб.тр. /Пермский СХИ/. Пермь, 1985, с. 60 -63.

42. Лапкин Ю.П., Малкович А.Р. Перегрузочные устройства. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение,1984. - 219с.

43. Маркова Е. В., Лисенков А. Н: Планирование эксперимента в условиях неоднородности. М.: Наука, 1973. - 220с.

44. Марон И.А. Дифференциальное и интегральное исчисление в примерах и задачах. М.: Наука, 1973. - 399с.

45. Мельников С. В. технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов Л.: Агропромиздат. Ленингр. отделение, 1985- 626с.

46. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. - 166с.

47. Методические рекомендации по определению экономической эффективности электромеханизации животноводства М,: ВИЭСХ, 1974. - 36с.

48. Методические рекомендации по расчету экономической эффективности применения систем микроклимата в промышленном животноводстве и птицеводстве. -М.: ВИЭСХ, 1979. 38с.

49. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытноконструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Наука, 1971. - 192с.

50. Методические рекомендации по изучению нормированного кормления ремонтного молодняка и племенных кур мясных пород и линий. М.: ВАСХИЛ, 1981. -48с.

51. Омельченко A.A., Куцин Л.М. Кормораздающие устройства. М.: Машиностроение, 1971. - 203с.

52. Пискунов И.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. М.: Наука - Т. 1, 1964.-544с.

53. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента (справочное руководство). М.: Наука, 1971. - 192с.

54. Сельскохозяйственная техника (дополнение к каталогу издание ЦНИИТЭИ 1975). ЦНИИТЭИ. 1977.

55. Сапожников М.Ю. Дозирующие устройства. Пшцепромиздат 1959.

56. Серый Г.П. Механизация производственных процессов в птицеводстве. Крымиздат, 1961.

57. Серый Г.П., Хачарошвили Г.А., Сайников Ф.С. Широкогабаритные птичники с комплексной механизацией. Крымиздат, 1963.

58. Славин P.M. Научные основы электрификации и построение машинных технологий птицеводства: Сб.тр./ ВИЭСХ. М., 1984, т 61, с. 14-29.

59. Славин Р. М., Васильев В.Г., Кишечников С.А. Комплексная механизация в птицеводстве.

60. Славин P.M. Комплексная механизация и автоматизация промышленного птицеводства. М.: Колос. 1978. с126.

61. Славин P.M., Зайцев А.Г. Механизация и электрификация птицеводства. -М. Колос, 1971.528с.

62. Славин P.M. Комплексная механизация и автоматизация промышленного птицеводства. -М .: Колос, 1987. 315с.

63. Солоха Д. Продуктивность цеплят-бройлеров при периодическом кормлении. Передовой научно - производственный опыт в птицеводстве, 1982, №2, с12-14.

64. Соморгай JI. Неиспользуемые возможности. Птицеводство, 1979, №12, с47.

65. Супрунов О., Нелюбина Н. Ранее ограничение в корме мясных кур. -Птицеводство, 1987,№1, с. 23-24.

66. Тихомиров В.Б. Математические методы планирования эксперимента при изучении нетканых материалов. М.: Легкая индустрия, 1968. -156с.

67. Шипачев B.C. Высшая математика. М .: Высшая школа, 1985. - 454с.

68. Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. М.: Гос.изд-во технико - теоретической л - ры, 1955. - Т.1. - 440с.

69. Фолтвелл Р., Фокс С. Практическое кормление птицы. М.: Колос, 1983.-265с.

70. Фронт поения и кормление для кур. Ж. Сельское хозяйство за рубежом. С. Животноводство, 1965, №2.

71. Хмыров В., Воронцов А. Нормированное распределение кормов в клеточных батареях. Птицеводство, 1985 №6, с.32-34.

72. Царенко П. П. Актуальность проблемы кормления. Л.: ЛСХИ 1986. -16с.

73. Черняк М. Ресурсосберегающие приемы в утководстве. Птицеводство, 1987, №12. с13-34.

74. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. -М.: Энергия, 1971. 432 с.

75. Sherwood D., Milby Т. Restricted versus full-feeding for growing pullets.-Poultry Science, 1954, v.33 № 5, p. 1080.

76. Siccardi F.J. Pros and cons: time clock control of feeding. Broiler Ind. 1984, v.47, № 12, p.50

77. Leeson S.Pullet nutrition and reproductive development Feed Manag., 1986, v.37, № 1, p.20

78. Sanz M., Smith M. Etecto de diferentes sistemas de alimentación restringida en el comportamiento reproductivo de gallinas de lineas pesadas. Rev. Cub. Cieñe. Avie., 1986, v.13, №1, p.1-11.

79. Phelps A. Freezing grower feed intake at 6-weeks hikes egg output. -Feedstuffs, 1984, v.56, № 32, p.20

80. Plavnik L., McMurtry J.P., Rosebrough Growth performance and carcass composition. Growth, 1986, v.50, № 1, p.68-76.

81. Cason J.A., Britton W.M. Effect of short-term feed deprivation on shell quality in laying hens. Poultry Science, 1986, v.65, №3, p.530-537.

82. Хмыров В., Воронцов А. Нормированное распределение кормов в клеточных батареях. Птицеводство, 1985 №6, с.32-34.

83. Царенко П. П. Актуальность проблемы кормления. Л.: ЛСХИ 1986. -16с.

84. Черняк М. Ресурсосберегающие приемы в утководстве. Птицеводство, 1987, №12. с13-34.

85. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. -М.: Энергия, 1971. 432 с.

86. Sherwood D., Milby Т. Restricted versus full-feeding for growing pullets.-Poultry Science, 1954, v.33 № 5, p. 1080.

87. Siccardi F.J. Pros and cons: time clock control of feeding. Broiler Ind. 1984, v.47, № 12, p.50

88. Leeson S.Pullet nutrition and reproductive development Feed Manag., 1986, v.37, № 1, p.20

89. Sanz M., Smith M. Etecto de diferentes sistemas de alimentación restringida en el comportamiento reproductivo de gallinas de lineas pesadas. Rev. Cub. Cieñe. Avie., 1986, v.13, №1, p.1-11.

90. Phelps A. Freezing grower feed intake at 6-weeks hikes egg output. -Feedstuff's, 1984, v.56, № 32, p.20

91. Plavnik L., McMurtry J.P., Rosebrough Growth performance and carcass composition. Growth, 1986, v.50, № 1, p.68-76.

92. Cason J.A., Britton W.M. Effect of short-term feed deprivation on shell quality in laying hens. Poultry Science, 1986, v.65, №3, p.530-537.