автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Параметры раздатчика-смесителя кормов для малых ферм крупного рогатого скота

На правах рукописи

005008498

Сысоев Денис Петрович

ПАРАМЕТРЫ РАЗДАТЧИКА-СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ ДЛЯ МАЛЫХ ФЕРМ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства

механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 ЯНВ 2012

Ростов-на-Дону, 2011

005008498

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Фролов Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Семенихин Александр Михайлович

доктор технических наук, ст. науч. сотр. Тищенко Михаил Андреевич

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательс

институт животноводства» (СКНИИЖ), г. Краснодар

Защита диссертации состоится «25» января 2012 г. в 14— часов н заседании диссертационного совета Д. 212.058.05 в Донском государст венном техническом университете (ФГБОУ ВПО ДГТУ) по адресу: 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ФГБОУ ВПО ДГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ Автореферат размещен на сайте http://www.dstu.edu.ru. Автореферат диссертации разослан «10» декабря 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

Федосеев В. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Характерная особенность развития животноводства в России заключается в многоукладное™ сельского хозяйства и производстве его продукции как в крупных и средних, так и в крестьянских (фермерских) хозяйствах с различными формами собственности и личных подсобных хозяйствах. В настоящее время в стране более 16 млн семей имеют личные подсобные хозяйства, производящие 57% всей валовой продукции сельского хозяйства, в том числе более 50% молока и 55% мяса.

Полноценное кормление скота на фермах и в комплексах всегда было основополагающим фактором успешного развития продуктивного животноводства. В этой связи возникает необходимость обеспечить фермеров высокоэффективными проектными решениями, учитывающими особенности сложившейся практики хозяйствования и запросы производства.

Еще более актуальной рассматриваемая проблема становится в связи с реализацией приоритетного президентского национального проекта развития АПК и, в частности, ускоренным развитием животноводства, стимулированием и создания предприятий малых форм хозяйствования.

В связи с разнообразием размеров эксплуатируемых животноводческих помещений и различием рационов кормления технологический процесс приготовления кормов на малых фермах крупного рогатого скота Краснодарского края не является до настоящего времени полностью решенным. Следовательно, вопрос совершенствования технологии приготовления кормов на малых фермах, разработка и создание новых энергосберегающих технологий и малогабаритных многофункциональных технических средств для приготовления и раздачи кормов является актуальным.

Исследования проводились по тематике НИР Кубанского ГАУ в рамках государственной программы № 01.200606833 «Совершенствование ресурсосберегающих машинных технологий, повышение надежности машин и эффективности использования машинно-тракторного парка».

Целью работы является повышение эффективности процесса приготовления кормовых смесей на малых фермах КРС путем совершенствования рабочих органов раздатчика-смесителя и обоснования его конструктивно-режимных и технологических параметров.

Объект исследований - технологический процесс приготовления кормов раздатчиком-смеситблем с измельчающе-смешивающим рабочим органом шнекового типа.

Предмет исследований - аналитические и экспериментальные зависимости процессов измельчения и смешивания компонентов кормовой смеси измельчающе-смешивающим рабочим органом шнекового типа.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнялись с использованием методов теоретической механики, аналитической геомет-

рии, математического моделирования и анализа; экспериментальные - с использованием методики планирования и проведения экспериментов, как классического метода проведения однофакторного эксперимента, так и теории многофакторного эксперимента.

Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований проводились методами математической статистики.

Рабочая гипотеза: использование шнековых рабочих органов позволит активизировать процесс смешивания за счет винтовой навивки, выполненной в противоположном направлении, которая создает перемещение друг относительно друга слоев кормовых компонентов в осевом направлении, а закрепленные по периметру винтовой поверхности ножевые сегменты позволят интенсифицировать процесс измельчения за счет возникающего относительного движения ножа, обеспечивающего перепиливающее действие, производимое микровыступами лезвия.

Научная новизна работы:

- разработана математическая модель процесса одновременного измельчения и смешивания кормов шнековым рабочим органом и получены уравнения позволяющие, исходя из основных конструктивно-режимным и технологических параметров раздатчика-смесителя, определить его производительность и мощность;

- разработана математическая модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси во вращающемся шнековом рабочем органе, позволяющая теоретически обосновать послойную загрузку компонентов в бункер раздатчика-смесителя кормов и продолжительность загрузки компонентов в шнековый рабочий орган, предполагающая вероятностный характер перехода частиц компонентов из одного слоя в другой;

- экспериментально установлены новые закономерности влияния конструктивно-режимных и технологических параметров (количество сегментов на одном витке шнека, скорость подающего транспортера, шаг витка шнека, влажность исходных компонентов смеси) на качественные показатели готовой кормовой смеси - однородность гранулометрического состава, неоднородность смеси.

Практическая значимость исследований заключается в обосновании оптимальных конструктивно-режимных параметров раздатчика-смесителя для приготовления кормовых смесей.

Новизна технических решений подтверждена патентом на полезную модель № 67815 и патентом на изобретение № 2331191.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов теоретических и экспериментальных исследований прошла на животноводческих фермах ООО «Автобан-СП» Северского района и ЗАО Фирма «Агрокомплекс» Выселковского района Краснодарского края.

Технология приготовления кормов с применением раздатчика-смесителя внедрена в ряде хозяйств Краснодарского края.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя, включающая в себя рабочие органы шнекового типа, по периметру винтовых навивок которых закреплены режущие сегменты;

- новые аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров раздатчика-смесителя с рабочими органами шнекового типа;

- впервые полученные экспериментальные зависимости показателей работы раздатчика-смесителя с рабочими органами шнекового типа.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технической конференций ВНИПТИМЭСХ (Зерноград, 2006 г.); на Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии, инновации, инвестиции» (Санкт-Петербург, 2006 г.), где отмечены серебряной медалью и дипломом И степени; на IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекс» (Краснодар, 2010 г.) с присвоением III места среди преподавателей и научных сотрудников.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в двенадцати научных работах, в том числе в четырех изданиях, рецензируемых ВАК РФ, получены патент на изобретение и патент на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 3,0 п. л., из них на долю автора приходится 1,5 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 24 таблиц. Список использованных источников включает 186 наименований, в том числе 14 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, представлены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи научного исследования» изложены: актуальность кормления крупного рогатого скота полнорационными кормосмесями, особенности процессов приготовления кормовых смесей, дана оценка и краткий анализ технических средств, применяемых для выполнения этих процессов.

Анализ существующих технических средств для приготовления кормов позволил совершенствовать классификацию раздатчиков-смесителей

бункерного типа, которая дает возможность определить перспективное направление в разработке технических средств.

Бункерные раздатчики-смесители можно подразделить по способу перемещения монолита, характеру работы смешивающего устройства, расположению рабочего органа, совмещению функций смешивания и дозирования, способу смешивания, характеру воздействия рабочего органа на материал, а также по конструкции смешивающего органа.

Научные исследования рабочего процесса технических средств для приготовления кормов, проведенные А. А. Артюшиным, И. 3. Барфаковым, В. Г. Гопкой, Б. И. Вагиным, Г. М. Куктой, Л. М. Куцыным, С. В. Мельниковым, В. А. Стремниным, В. И. Земсковым, М. А. Тищенко, А. М. Семе-нихиным, В. И. Пахомовым, А. А. Кутлембетовым, Ю. В. Новиковым, В. Г. Кобой, С. М. Доценко, В. Ю. Фроловым, А. В. Бурмагой, Ю. Б. Курковым и др., стали определяющими при разработке и совершенствовании существующей кормоприготовительной техники. Отмечено отсутствие универсального оборудования для приготовления кормов в условиях средних и малых животноводческих хозяйств.

Таким образом, возникает потребность в разработке универсальной конструктивно-технологической схемы технического средства, совмещающего следующие технологические операции: транспортировку, измельчение, смешивание и дозированную выдачу кормов.

Цель работы сформулирована с учетом актуальности проблемы. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

- выявить современные тенденции развития технических средств для приготовления полнорационных кормовых смесей для малых ферм КРС и усовершенствовать классификацию раздатчиков-смесителей кормов бункерного типа, позволяющую определить перспективное направление для разработки нового технического средства и обосновать его конструктивно-технологическую схему;

- разработать аналитические зависимости для расчета основных конструктивно-режимных и технологических параметров раздатчика-смесителя кормов и получить математическую модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси шнековым рабочим органом;

- создать экспериментальную установку раздатчика-смесителя кормов, провести экспериментальные исследования и определить основные факторы, влияющие на показатели однородности смеси, гранулометрического состава и мощности;

- апробировать раздатчик-смеситель кормов в производственных условиях и разработать методику расчета его конструктивно-режимных параметров;

- дать экономическую оценку эффективности внедрения раздатчика-смесителя кормов.

Во второй главе «Теоретические исследования рабочего процесса раздатчика-смесителя кормов» изложены результаты теоретических исследований параметров раздатчика-смесителя кормов, получены аналитические зависимости производительности и мощности.

На основании анализа существующих технических средств приготовления кормовых смесей предложена конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя с рабочим органом шнекового типа (рисунок 1).

Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя

Раздатчик-смеситель выполнен на базе мобильного бункерного раздатчика кормов РММ-5, включающего бункер 1, в передней части которого размещены измельчающе-смешивающие рабочие органы шнекового типа, подающий 7 и выгрузной 6 транспортеры. Шнеки 2 с закрепленными по наружному периметру винтовых поверхностей 3 сегментами 4 расположены таким образом, что винтовая поверхность 3 одного шнека перекрывает межвитковое пространство 5 другого шнека. Измельчаемый материал или кормовые компоненты смеси поступают к шнекам 2 посредством подающего транспортера 7. Привод измельчающего шнекового аппарата, продольного и выгрузного транспортеров осуществляется от вала отбора мощности трактора через карданную передачу.

При разработке измельчающе-смешивающего шнекового рабочего органа необходимо определить оптимальную скорость вращения шнеков, при которой обеспечивается устойчивое резание материала и его смешивание. Безподпорное резание осуществляется обычно при больших скоростях, что недопустимо в данном случае, поскольку неравномерное распределение кормовых компонентов у противоположных стенок бункера приведет к снижению однородности смеси. Так как в данном случае материал сам является противорежущим элементом, это способствует снижению скорости резания, оптимальное значение которой определяется исходя из природы технологического процесса одновременного измельчения и смешивания кормов. Для этого построим график скоростей движения частицы корма, лежащей на наружной кромке шнека (рисунок 2).

S1 '.' \1 1 чи 7 Р4

i4 V у

/ /1 я

Рисунок 2 - Схема к определению окружной скорости наружной кромки шнека

При работе шнека частицы корма движутся поступательно со скоростью 1)Пост в осевом направлении шнека и вращательно со скоростью ивр - в диаметральном направлении по траектории витков шнека. Скорость иа является геометрической суммой скоростей ипост и иир.

Зависимость между этими скоростями выражается следующими уравнениями:

(1)

и, =-

COSE

(2)

tg£

где е - угол наклона вектора абсолютной скорости иа к оси вращения шнека

Если за отрезок времени = 1 с частица т переместится по наружной кромке шнека из точки А в точку Аз, то скорости ее движения будут соответствовать следующим векторам:

1) иа = А А з - скорость абсолютного перемещения частицы корма по наружной кромке шнека-эпюгг вектор направлен под углом Е к оси вращения шнека;

— А.А,

2\ о

п

• скорость перемещения частицы вдоль оси шнека;

3) ивр = АА: - скорость вращательного движения частицы корма;

4) ис = А,А3 - скорость скольжения частицы корма по наружной кромке шнека - вектор этой скорости направлен под углом а к вектору вращательной скорости наружной кромки шнека (а - угол подъема винтовой линии).

Из графика (см. рисунок 2) следует, что окружная скорость наружной кромки шнека V = АА2.

Из прямоугольного треугольника А)А2Аэ (рисунок 2) получим:

» - ивр = иПостс^ а, (3)

Подставив из выражения (2) значение ивр, определим скорость и:

и = ипоСт(с1ёа + £)' (4)

Важной характеристикой технического средства является коэффициент заполнения кл который равен отношению скорости подающего транспортера г>п к окружной скорости наружной кромки шнека г>:

к, А (5)

и

Производительность раздатчика-смесителя кормов при одновременном измельчении и смешивании определяется выражением:

о = о +о . (6)

^ ^ 113М ^ см

где С2ИЗМ - производительность, приходящаяся на ножевые сегменты, кг/с; С)см - производительность, приходящаяся на навивку шнека, кг/с.

При допущении, что распределение корма на все шнеки является равномерным, на навивку шнека приходится доля производительности, которую определяем по общеизвестной формуле С. В. Мельникова:

О = о Гр к к . (7)

;юст г ^ пр '

где и - осевая скорость движения массы корма, м/с; F- рабочая площадь поперечного сечения шнека, м2; р - плотность материала, кг/м3; к3 -коэффициент заполнения шнека; к„р - коэффициент проскальзывания. В развернутом виде формула (7) будет иметь вид:

где й и с/ - диаметры шнека и его вала, м; 5 - шаг витка, м; и - угловая скорость шнека, с"1.

Если допустить, что частица кормового материала перемещается по спирали Архимеда (рисунок 3), то рабочая площадь поперечного сечения шнека может быть рассчитана по формуле:

^ -/г (9)

к СП арх * у7)

где РК - площадь круга, м2; Рсп. арх - площадь архимедовой спирали, м2.

Площадь одного витка архимедовой спирали равна:

1 , 2г„ ,Л 4

Р = -г

сп.арх 2 СР

-г3..2

:ж ср'

(10)

Рисунок 3 - Схема к определению площади одного витка архимедовой спирали

где гср - средний радиус шнека, м; Э - положительная непрерывная функция.

Подставив полученные значения составляющих в выражение (7), получим развернутую формулу для определения производительности навивки шнека:

2

Осм = 2 у я'гсрЮ 5'п а(со;; а - /вт а)р к,ккр,

(П)

Непосредственно на ножевые сегменты приходится производительность:

<3......= (12)

При входе ножевых сегментов в кормовую массу образуется слой корма в виде некоторой площади, ограниченной углом ф! (рисунок 4).

Площадь, срезаемая за один оборот одним сегментом, равна площади заштрихованной фигуры (рисунок 4) и может быть определена по выражению

Ф.

360°

(13)

Рисунок 4 - Схема к определению объема материала, срезаемого за один оборот шнека

Объем материала, срезаемого за один оборот шнека, равен:

^^^^(Я-Я,)2^,, (14)

где Б - шаг витка шнека, м; 2\ - количество сегментов на одном витке шнека, шт; - площадь лунки, м2. Тогда, с учетом вылета сегмента 1п~К - производительность, приходящаяся на ножевые сегменты, определится из выражения

Ф.

<} =пГБ г.а-^р кк.

~изм п I 360 3 "Р

(15)

где 1„ - вылет ножевого сегмента, м; р - плотность кормов, кг/м ; къ - коэффициент заполнения шнека.

Формулы (11) и (15) позволяют рассчитать основные конструктивные параметры активной части измельчающе-смешивающего рабочего органа шнекового типа.

Теоретический анализ процесса одновременного измельчения и смешивания кормовых материалов измельчающе-смешивающим рабочим органом шнекового типа позволил получить выражение для определения суммарной мощности раздатчика-смесителя:

к = 06)

где - мощность, затрачиваемая на измельчение кормов, кВт; Мш - мощность, расходуемая на смешивание компонентов кормов, кВт.

Мощность, расходуемая на измельчение, определяется формулой, предложенной И. А. Улановым:

(П)

а I

где д- удельное линейное давление ножа на корм, Н/м; - площадь разреза в единицу времени, м2/с;

/' - коэффициент скользящего резания; т - угол между направлением движения ножа и нормалью к режущей кромке ножа (рисунок 5), град.

Доля затрат мощности раздатчика-смесителя кормов, приходящая на навивку шнека определится по формуле

Рисунок 5 - К определению угла т скольжения

(18)

= 0,03¿7tVCpü) sin a (cos а - / sin а) р к,кг?ктщ,

где L - длина смешивающего рабочего органа шнека, м; гср- средний радиус шнека, м; а - угол подъема винтовой линии; со - угловая скорость шнека, с" ; ¿з - коэффициент заполнения шнека; kní¡ - коэффициент проскальзывания; ^соар ~ коэффициент сопротивления движению корма.

В результате исследований получена математическая модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси шнековым рабочим органом, позволяющая теоретически обосновать послойную загрузку компонентов в бункер раздатчика-смесителя кормов, предполагающая вероятностный характер перехода частиц компонентов из одного слоя в другой.

Средние концентрации каждого из компонентов в объеме смеси должны оставаться постоянными. Они определяются зависимостями:

^-[s^H7?'^ (19)

(20)

где концентрация компонентов С, и С2 есть функция радиуса, определяющего положение подслоя, т. е. С,!т) =]\ (Л); С2<т) =/2 (И), где /? изменяется от радиуса центра шнека до наружного радиуса шнека Кш.

Для каждого компонента продолжительность загрузки может быть рассчитана по зависимости:

Тл = С^РОи/РО„ + (21)

где) - номер компонента, меняется от 2 до п, РО ю - вероятность перехода частиц первого компонента в подслой, расположенный ближе к центру циркуляции, аналогично для других вероятностей перехода; Р0,+1,— вероятность перехода частиц компонента г+1 в подслой, расположенный ближе к центру циркуляции, включающий в себя только частицы компонента г; РО^РОщ - соотношение вероятностей перехода первого иу'-го компонентов в основной; РО10 /Юн,- соотношение вероятностей перехода первого в основной и (г + 1 )-го компонентов в г'-й.

Полученные в результате расчета параметры регламента загрузки компонентов достаточны для получения смесей заданного качества в шнековых смесителях.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведены общая программа и частные методики исследований, схема экспериментальной установки, ее описание и методы обработки экспериментальных данных.

Программой исследований предусматривалось:

- изучить влияние физико-механических свойств кормов на качественные показатели процесса приготовления кормовых смесей;

- установить влияние факторов на процесс измельчения грубых кормов;

- установить влияние факторов на процесс смешивания компонентов кормовой смеси;

- установить влияние факторов на равномерность дозирования;

- проверка основных положений теоретических исследований.

Исследования проводились на экспериментальной установке (рису-

нс В комплект установки для снятия и контроля энергетических характеристик входил комбинированный прибор К-51.

Анализ литературных источников позволил с учетом проведенных ранее поисковых опытов выделить наиболее значимые факторы. Для этого проводился отсеивающий эксперимент по плану Плакетга-Бермана, по результатам которого установлены наиболее значимые факторы: влажность грубых кормов IV; шаг витка шнека 5; количество сегментов на одном витке шнека 2\, линейная скорость подающего транспортера иг.

Рисунок 6 - Общий вид экспериментальной установки по исследованию процессов измельчения и смешивания кормов

За критерии оптимизации были приняты однородность гранулометрического состава X, неоднородность смеси 5 и затрачиваемая мощность 1ЯУД.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» представлены итоги исследований влияния физико-механических свойств кормов и конструктивно-режимных параметров раздатчика-смесителя кормов на качественные показатели процессов измельчения, смешивания и затрачиваемой на процесс мощности.

Экспериментальные исследования проводились на компонентах кормовой смеси из кукурузного силоса, лугового сена и пшеничной соломы в различных процентных отношениях (по массе).

Анализ зависимостей на рисунке 7 показывает, что при увеличении средней длины частиц грубых кормов свыше 70-80 мм неоднородность приготавливаемой смеси заметно повышается. Такая длина частиц является предельной для раздатчика-смесителя.

У/

V

К

{

о-о-о - 10% грубых кормов в смеси; о-о-о -

- 20% [-рубых кормов в смеси; х-х-х - 5шаг = 300 мм: о-о-о-8шаг = 350 мм х-х-х - 30% грубых кормов в смеси

Рисунок 7 - Зависимости неоднородности Рисунок 8 - Зависимости неравномерности смеси 5 от длины частиц грубых кормов {ср дозирования а от скорости подачи и„

Проводились также исследования по установлению зависимости неравномерности дозирования о от скорости подающего транспортера ип, которые показали, что при увеличении скорости подающего транспортера неравномерность выдачи кормов снижается до 8-10% (рисунок 8). При этом увеличение подачи сглаживает неравномерность плотности кормового монолита по длине бункера, а шнековый аппарат за счет активного воздействия навивки шнеков на кормовой монолит сглаживает неравномерность плотности по ширине бункера на 5-8%.

Результаты исследования зависимости неоднородности смеси и однородности гранулометрического состава от угловой скорости шнека показали, что минимальная однородность смеси и максимальная однородность гранулометрического состава для всех пропорций содержания грубых кормов находится при-

мерно на одном уровне при 3,82 < со < 8,7 с 1 (рисунок 9). Такая частота вращения позволяет качественно готовить кормовые смеси, включающие грубые корма

Для обоснования оценки влияния факторов на основные технологические и конструктивно-режимные параметры по результатам обработки данных эксперимента нами были получены уравнения регрессии второго порядка (программа Бга^юа 6.0), адекватно описывающие процесс одновременного измельчения и смешивания. Раскодированные уравнения без незначимых коэффициентов имеют вид:

\ \

\ &=е(а>) /

22^

V

о-о-о -10% грубых кормов в смеси (по массе); Д-Д-Д - 20% грубых кормов в смеси; х-х-х - 30% грубых кормов в смеси Рисунок 9 - Зависимость неоднородности смеси 5 и однородности гранулометрического состава X от угловой скорости шнека ш

- для неоднородности смеси

5 = 8825,429-9,99114 163,3585+ 10,83832, + 9,9232\>„ -

- 440,854 0,2492 ^сип - 57,252, - 2070,468451),, - 7,375672,и„ +

+ 1,6793 400,86852 - 1,169672,2- 1,372ип2; (22)

- для однородности гранулометрического состава

X = 357,201 + 23,7612^-425,9845+ 10,1642, - 37,31и„ +

+ 18,512^5-39,16^2,-62,88562 286,152, + 251,3825ип-

- 9,657652,1),, - 4,0872 Жс2 + 1047,852- 1,024 8 72,2 + 5,0901ип2; (23)

- для мощности

Муд= 1777,107 + 4,07086ЖС - 41,82625 - 0,37732. - 1,95678«, -

- 78,676^5- 1,52635^сип +32,60482, + 94,645и„ - 0,766922,ип -

- 0,6865 + 101,452 - 0,0402932,2 + 0,26786о„2. (24)

Адекватность математической модели проверили с помощью критерия Фишера, табличное значение которого с уровнем значимости А = 0,05 равно ¥ = 2,8. Значение критерия Фишера в моделях: для неоднородности смеси Р = 2,72; однородности гранулометрического состава - Г = 2,67; затрачиваемой мощности - ¥ = 2,63. Сравнение расчетных значений с табличными показано, что расчетные меньше табличных. Следовательно, полученные уравнения регрессии (22), (23), (24) адекватно описывают рабочий процесс одновременного измельчения и смешивания.

При оптимизации факторов (IV, 5, 2, и и„), валяющих на процесс одновременного измельчения и смешивания применена методика многокритериальной оценки рациональных факторов, т. е. принцип выделения одно-

го основного фактора (неоднородность смеси), а остальные (однородность гранулометрического состава и мощность) в качестве ограничений в пределах варьирования. Использован метод нелинейного программирования -метод сканирования с ограничениями. Разработаны программы для поиска искомых рациональных параметров, на основании использования которых получены следующие значения: влажность грубых кормов 1¥с = 17%; шаг витка шнека S = 0,2 м; количество сегментов на одном витке шнека Z) = 8 шт.; линейная скорость подающего транспортера ип = 0,005 м/с.

При этом готовая кормовая смесь соответствует зоотехническим требованиям: неоднородность смеси 8 = 9,7%; однородность гранулометрического состава "к = 89,26%; мощность составила jVw= 7,8 кВт.

В результате исследований установлено, что основными конструктивно-режимными параметрами, влияющими на процесс смешивания, являются скорость подающего транспортера ип и шаг витка шнека S.

При шаге витка шнека 0,20 < S <0,25 м и скорости 0,005< и„ <0,017 м/с навивка создает встречные потоки вдоль осей шнеков, интенсифицируя процесс смешивания, при этом неоднородность смеси находится на оптимальном уровне: 5 = 6-14,3%. Увеличение шага витка шнека 0,25< S < 0,36 м и скорости подающего транспортера 0,017 <и„ < 0,045 м/с ведет к повышению неоднородности смеси от 15 до 20%. Это обусловлено взаимодействием повышенного количества подаваемого кормового материала с рабочими элементами измельчаю-ще-смешивающего аппарата, что выходит за нормы зоотехтребований.

Результаты исследований воздействия факторов на процесс измельчения показали существенное влияние влажности грубых кормов Wc, количества сегментов 2\ и скорости подающего транспортера v

При повышении скорости от 0,018 < ип < 0,045 м/с и количестве сегментов Z] = 8 шт. наблюдается снижение однородности гранулометрического состава до 84-86%. С увеличением влажности грубых кормов Wc более 22% шне-ковый рабочий орган является неработоспособным, поскольку слои корма сходят без измельчения и лишь частично смешиваются. При этом наблюдается частичное наматывание стеблей на ножевые сегменты, что, в свою очередь, ведет к снижению однородности гранулометрического состава до 80%.

Анализ сечения поверхностей откликов позволил сделать вывод, что наиболее существенное влияние на затраты мощности имеют влажность грубых кормов Wa скорость подающего транспортера ип и шаг витка шнека S.

При влажности грубых кормов 15 < fVc < 17% показатели мощности минимальны и равны Nya = 1,1-1,7 кВт. При повышении влажности более Wc = 22% происходит увеличение силы резания на один сегмент за счет увеличения плотности корма, проходящего через измельчающе-смешивающий аппарат в единиц)' времени, что вызывает возрастание мощности процесса до 2,7 кВт.

Увеличение мощности до 2,7 кВт при шаге витка шнека 0,2 < 5 < 0,25 м обусловлено увеличением сил трения, вызванных повышением площади контакта шнековой навивки с кормовыми компонентами смеси, а также увеличе-

нием плотности корма у стенок бункера. Увеличение шага витка шнека от 0,26 до 0,4 м приводит к снижению мощности в 2 раза.

Как показал анализ поверхностей сечений и результатов экспериментальных исследований, наибольшее влияние на процесс одновременного измельчения и смешивания оказывает линейная скорость подающего транспортера. Её повышение от 0,020 до 0,045 м/с приводит к увеличению мощности процесса до Ыуд = 2,7 кВт, снижению однородности гранулометрического состава до 80% и возрастание неоднородности смеси до 20%, что является ожидаемым из-за повышенного количества подаваемого кормового материала к измельчающе-смешивающему аппарату.

С целью проверки полученных формул (6) и (16) были проведены экспериментальные исследования по изучению влияния скорости подающего транспортера ип на производительность и затрачиваемую мощность раздатчика-смесителя, при этом остальные параметры предварительно устанавливались на оптимальном уровне. Анализ зависимостей на рисунке 10 показывает, что производительность и мощность, затрачиваемая на работу, раздатчика-смесителя зависят от скорости подачи и имеют линейный характер. Однако увеличение скорости подающего транспортера ведет к снижению однородности гранулометрического состава X. Оптимальные значения скорости находится в пределах 0,005 < V,, < 0,022 м/с. Построенные по полученным формулам (6) и (16) зависимости хорошо согласуются с экспериментальными. При этом расхождение результатов измеренных и расчетных характеристик в пределах опыта не превышает 4,5-6%.

1,*

\ ....

у А '■ / \ ■ 1

.. —....... • 1 а 1

1 --- "Г ........... -1 ..... .........( ■ ■ X......- -Л ! '1 ;

о-о-о - фактическая;

О'315 М'У, -С1)-'

■ расчетная С> = 1Тг>п)

Рисунок 10 - Зависимости производительности 0 и мощности N раздатчика-смесителя от скорости подающего транспортера и„

В пятой главе «Производственная проверка, экономическая оценка результатов исследований и методика инженерного расчета параметров раздатчика-смесителя кормов» представлены результаты производственных испытаний, расчеты экономической эффективности внедрения раздатчика-смесителя кормов и методика расчета его параметров.

Для настройки раздатчика-смесителя кормов разработана номограмма (рисунок 11), позволяющая определить необходимые значения скорости подающего транспортера и вылет рабочей части сегмента в соответствии с заданной или удельной нормой выдачи. При настройке раздатчика-смесителя по данной номограмме отклонение производительности от заданных значений составляет 3-6%, что согласуется с зоотехническими требованиями.

9». кг/с/гсл

Оз.

м/<:

\ ... 3.1 2,1_ 1.С- 1.1 ; 3

. Ч з \ \ 1 У

— -м У

! "С "к \ / / , I / и" 1 ,

1 1 \ / 1 х» -г

1 1

С88 0.С&1 <\ар 0.017 0.01 оса осе о.св ом у.сБ си / - 30% грубых ,) :< 2-20% грубых 3 - 10% грубых 0.5 0 >■

/ Г И / /

1 {/ / / / ! 1

/ -г / /

/ /

/ / / /

У 7 1/

/«, и

Рисунок 11 - Номограмма определения необходимых значений скорости подающего транспортера и вылета рабочей длины сегмента /п по заданной или удельной норме выдачи:

Приведены расчеты экономической эффективности использования предложенного раздатчика-смесителя. В качестве базы сравнения были приняты серийно выпускаемые кормораздатчики СРК-11В-8 «Хозяин» и РММ-Ф-6. Применение раздатчика-смесителя позволяет снизить затраты на приготовление 1 т корма с 3 782,8 до 2 823,1 руб. в сравнении с раздатчиком СРК-11В-8 «Хозяин». Годовой экономический эффект от применения одного раздатчика-смесителя по приведенным затратам составил 310 432,5 руб., срок окупаемости капитальный вложений-2,4 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выявлены современные тенденции совершенствования агрегатов для приготовления полнорационных кормовых смесей на малых фермах КРС, предполагающие создание универсальных машин с использованием

шнековых рабочих органов, выполняющих технологические операции одновременного измельчения и смешивания компонентов кормовой смеси, послойно загруженных в бункер мобильного кормораздатчика.

Усовершенствована классификация раздатчиков-смесителей бункерного типа и определено перспективное направление, предполагающее использование в качестве рабочих органов шнеков с закрепленными по наружному периметру винтовых поверхностей сегментами. Шнеки расположены таким образом, что винтовая поверхность одного шнека перекрывает межвитковое пространство другого шнека.

Разработана и обоснованна рациональная функциональная конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя кормов, техническая новизна которой подтверждена патентами на изобретение и полезную модель (№ 67815, №2331191).

2. Получены аналитические зависимости (6), (15), для расчета основных конструктивно-режимных и технологических параметров раздатчика-смесителя кормов, при которых обеспечивается качественное выполнение технологических процессов измельчения и смешивания: частота вращения шнека- ш = 3,82-11,7 с '; вылет сегментов на витке шнекового рабочего органа /„ = 0,042-0,048 м; наружный диаметр навивки шнека О = 0,48— 0,57 м, производительность раздатчика-смесителя - 0 = 16,7-17,9 кг/с.

Получена математическая модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси шнековым рабочим органом, позволяющая теоретически обосновать послойную загрузку компонентов в бункер раздатчика-смесителя кормов и предполагающая вероятностный характер перехода частиц компонентов из одного слоя в другой.

3. Изготовлена экспериментальная установка раздатчика-смесителя (рисунок 6) включающий в себя бункер, в передней части которого размещены измельчающий шнековый аппарат, состоящий из двух шнеков, и выгрузной транспортер. Шнеки с закрепленными по наружному периметру винтовых поверхностей ножами расположены таким образом, что винтовая поверхность одного шнека перекрывает межвитковое пространство другого шнека Кормовые компоненты смеси подаются к шнековому аппарату посредством продольного транспортера

4. Выявлены основные факторы, влияющие на процессы одновременного измельчения и смешивания: количество сегментов на одном витке шнека 2\, скорость подающего транспортера и„, шаг витка шнека 5 и влажность компонентов смеси Ж и установлены уровни их варьирования. В качестве критериев оптимизации выбраны неоднородность смеси 5, однородность гранулометрического состава X и мощность, затрачиваемая на процесс Муд.

Экспериментальная проверка подтвердила возможность использования построенных математических моделей для определения конструктивно-режимных и технологических параметров. Установлена технологическая возможность для осуществления основных показателей процесса измельчения и смешивания. Установлено, что при количестве сегментов на одном витке шнека 2\ = 8 шт.; скорости подающего транспортера г>„ = 0,005 м/с,

шаге витка шнека 5 = 0,20 м, влажности грубых кормов IV = 17% неоднородность смеси составила 5 = 9,7%, однородность гранулометрического состава - X = 89,26% и мощность - Муд = 7,8 кВт.

5. Разработана номограмма для определения необходимых значений скорости подающего транспортера по заданной норме выдачи или производительности раздатчика-смесителя и систематизирована методика расчета его основных параметров.

6. В результате производственной оценки функционирования раздатчика-смесителя в хозяйствах Краснодарского края получены следующие показатели:

- производительность составила 17,4 кг/с на смешивание при оптимальной скорости вращения шнекового аппарата 5,51 с"1, на измельчение - 11,2 с" Угловая скорость выбиралась из условия обеспечения зоотехнических требований к приготавливаемой кормовой смеси;

- равномерность раздачи материала - 89% при скорости движения агрегата 1,7 км/ч;

- время раздачи корма - 0,5 ч, что соответствует зоотехническим требованиям, предъявляемым к процессу кормления животных.

7. Реализация предлагаемой технологии посредством раздатчика-смесителя кормов позволяет снизить затраты энергии при приготовлении и раздаче кормов на 14,9 % и получить (по приведенным затратам) годовой экономический эффект от применения одного раздатчика в сумме 310 432,5 руб. в сравнении с раздатчиком СРК-11В-8 «Хозяин» и 79 875 руб. в сравнении с РММ-Ф-6; срок окупаемости капитальный вложений - 2,4 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: В изданиях из перечня ВАК:

1. Сысоев, Д.П. Классификация раздатчиков-смесителей кормов / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Техника в сельском хозяйстве. - 2007. - № 1. - С. 49-50.

2. Сысоев, Д.П. Экспериментальные аспекты оптимизации процесса приготовления кормов измельчителем-смесителем / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 16-18.

3. Сысоев, Д.П. Совершенствование рабочего органа раздатчика кормов / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Техника в сельском хозяйстве. - 2009. -№5.-С. 12-15.

4. Сысоев, Д.П. Оптимизации процесса приготовления кормов раздатчиком-смесителем / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Техника и оборудование для села.-2011.-№2.-С. 12-15.

В периодических изданиях

5. Сысоев, Д.П. Механико-технологическое обоснование процесса приготовления кормовых смесей измельчителем-смесителем с рабочим органом шнекового типа / Д.П. Сысоев - М, 2010. Деп. в ЦИиТЭИагропром. - № 3 ВС. - 9 с.

6. Сысоев, Д.П. Обоснование конструктивной технологической схемы измельчителя-смесителя кормов / Д.П. Сысоев // Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК : сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. - Ставрополь, 2006. - 4.2. - С. 130-131.

7. Сысоев, Д.П. Малогабаритный раздатчик-смеситель кормов для малых ферм / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Эффективное животноводство. -2009,-№5.-С. 62.

8. Сысоев, Д.П. К вопросу приготовления и раздачи кормов на малых фермах / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Ресурсосберегающие технологии и установки : материалы науч. конф. факультета механизации КубГАУ. - Краснодар, 2009.-С. 52-53.

9. Сысоев, Д.П. К вопросу механизации процесса приготовления и раздачи кормов на мапых фермах / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Эффективное животноводство. - 2009. - № 9. - С. 46.

10. Сысоев, Д.П. Теоретический анализ процессов измельчения и смешивания рабочим органом шнекового типа с измельчающими сегментами / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов // Ресурсосберегающие технологии и установки : материалы науч. конф. факультета механизации КубГАУ. - Краснодар, 2011. - С. 68-71.

Патенты

1 К Пат. 67815 Российская федерация МПК А 01 Р 29/00, А 23 N 17/00, А 01 К 5/00, В 02 С 19/22 Измельчитель-смеситель кормов / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов, Н.Ю. Сарбатова - № 2006109670/11; заявл. 27. 03. 2006, опубл. 10. 11.2007. бюл. ЛеЗ 1.

12. Пат. 2331191 Российская федерация МПК А01К 5/02 Раздатчик-смеситель кормов / Д.П. Сысоев, В.Ю. Фролов - № 2006146715/12; заявл. 26. 12. 2006, опубл. 20. 08. 2008. бюл. № 23.

Подписано в печать 19.12.2011 г.

Формат 60x84Хб- Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме».

Усл. печ. л. - 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 893. Отпечатано в типографии Кубанского государственного аграрного университета. 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

61 12-5/1279

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ - КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Сысоев Денис Петрович

ПАРАМЕТРЫ РАЗДАТЧИКА-СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ ДЛЯ МАЛЫХ ФЕРМ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Фролов Владимир Юрьевич

РОСТОВ-НА-ДОНУ - 2011

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

4

Состояние вопроса и задачи научного исследования ^

1.1 Характеристика производственной деятельности малых ферм крупного рогатого скота 7

1.2 Анализ поточно-технологических линий и технических средств приготовления кормов на фермах крупного рогатого скота 22

1.3 Анализ и техническая характеристика раздатчиков-смесителей 43

1.4 Классификация бункерных раздатчиков-смесителей с рабочим органом ножевого типа и их анализ 50

1.5 Цель и задачи исследований 53

2 Теоретические исследования рабочего процесса раздатчика-

смесителя кормов 55

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы раздатчика-смесителя кормов 55

2.2 Анализ работы отделяюще-смешивающего рабочего органа и обоснование его параметров 57

2.3 Определение производительности раздатчика-смесителя 66

2.4 Определение энергоемкости процесса одновременного измельчения и смешивания кормов 72

2.5 Моделирование процесса смешивания во вращающемся шнеке с

. учетом влияния осевого движения материала 74

3 Программа и методика экспериментальных исследований 86

3.1 Программа и задачи экспериментальных исследований 86

3.2 Описание экспериментальной установки 88

3.3 Методика экспериментальных исследований 92

3.4 Методика определения оптимальных конструктивно-режимных параметров отделяюще-смешивающего рабочего органа 100

4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 108

4.1 Физико-механические характеристики материалов 108

4.2 Определение математической модели, описывающей процесс одновременного измельчения и смешивания 110

4.3 Результаты и анализ многофакторного эксперимента 112

4.4 Влияние длины частиц на неоднородность получаемой смеси 124

4.5 Результаты исследования подачи и потребной мощности 125 ВЫВОДЫ 128

5 Производственные испытания, экономическая оценка результатов

исследований и методика инженерного расчета параметров

раздатчика-смесителя 130

5.1 Производственные испытания раздатчика-смесителя кормов 130

5.2 Экономическая эффективность усовершенствованных технологий и средств механизации для приготовления полнорационных кормосмесей 133

5.3 Методика расчета параметров раздатчика-смесителя 137

Общие выводы 139

Список использованных источников 141

Приложения

151

ВВЕДЕНИЕ

Животноводство - важнейшая отрасль сельскохозяйственного производства. Увеличение производства продуктов животноводства в значительной мере зависит от качественной подготовки кормов к скармливанию в соответствии с зоотехнической нормой.

Полноценное кормление - один из основных путей повышения продуктивности животных, увеличения производства продуктов животноводства и снижения их себестоимости. Исследования ученых и всемирная практика показывают, что кормление должно осуществляться сбалансированными по питательным веществам кормосмесями, так как ни один корм не содержит в требуемых количествах и соотношениях все элементы питания. Важная роль в качественном кормлении животных отводится специальным кормоизмельчительным и смешивающим машинам, а также мобильным бункерным раздатчикам кормов. Они являются основными составными частями поточно-технологических линий приготовления и раздачи кормов.

Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации поставлена задача обеспечения потребностей населения страны сельскохозяйственной продукцией и продовольствием за счет отечественного производства. Одним из пунктов отраслевой целевой программы «Развития молочного скотоводства и увеличение производства молока в Российской Федерации на 2009-2012 годы» предусмотрено реализация комплекса мер государственной поддержки повышения качества молочного скотоводства в хозяйствах населения и крестьянских (фермерских) хозяйствах, укрепление кормовой базы и улучшение качества кормов.

По данным Л. П. Кормановского, в животноводстве насчитывается 20,4 тыс. таких хозяйств (20% к общему числу ферм), производящих 57% всей валовой продукции сельского хозяйства, в том числе молока более 50%, мяса - 55%. Вместе с тем здесь остается невысокий уровень механизации.

Так, если на молочных фермах в целом по стране комплексная механизация составляет 80 %, то на малых - всего лишь 18 %. Это дает предпосылку для более_ эффективного осваивания и использования новой техники для приготовления сбалансированных кормовых смесей.

Наиболее трудной на таких фермах является механизация кормления животных. По трудоемкости процесс кормления составляет 40% общих трудовых затрат по уходу за животными, что оказывает существенное влияние на себестоимость животноводческой продукции.

Механизация процессов приготовления кормов крупному рогатому скоту на животноводческих фермах осуществляется с помощью разнообразных по конструкции и принципу действия машин и оборудования.

, Анализ работы существующей кормоприготовительной техники показал, что серийно выпускаемые машины металлоемки, энергоемки и эффективно используются на фермах крупного рогатого скота с поголовьем от 200 голов и выше. Следовательно, повышение уровня механизации кормления животных на малых фермах является актуальной научно-технической и социально-экономической задачей, решение которой имеет большое научное и практическое значение.

На основании изложенного сформулированы цели и задачи данной исследовательской работы.

- Целью работы является повышение эффективности процесса приготовления кормовых смесей на малых фермах КРС путем совершенствования рабочих органов раздатчика-смесителя и обоснования его конструктивно-режимных и технологических параметров.

Объект исследований - технологический процесс приготовления кормов раздатчиком-смесителем с измельчающе-смешивающим рабочим органом шнекового типа.

Предмет исследований - аналитические и экспериментальные зависимости процессов измельчения и смешивания компонентов кормовой смесиизмельчающе-смешивающим рабочим органом шнекового типа.

Научную новизну представляют:

- разработана математическая модель процесса одновременного измельчения и смешивания кормов шнековым рабочим органом и получены уравнения позволяющие, исходя из основных конструктивно-режимным и технологических параметров раздатчика-смесителя, определить его производительность и мощность;

- разработана математическая модель процесса смешивания компонентов кормовой смеси во вращающемся шнековом рабочем органе, позволяющая теоретически обосновать послойную загрузку компонентов в бункер раздатчика-смесителя кормов и продолжительность загрузки компонентов в шнековый рабочий орган, предполагающая вероятность перехода частиц компонентов из одного слоя в другой;

- экспериментально установлены новые закономерности влияния конструктивно-режимных и технологических параметров (количество сегментов на одном витке шнека, скорость подающего транспортера, шаг витка* шнека, влажность исходных компонентов смеси) на качественные показатели готовой кормовой смеси - однородность гранулометрического состава, неоднородность смеси и удельную мощность.

Новизна технических решений подтверждена патентом на полезную модель № 67815 и патентом на изобретение № 2331191.

Практическая значимость исследований заключается в обосновании оптимальных конструктивно-режимных параметров раздатчика-смесителя для приготовления кормовых смесей.

На защиту выносятся следующие основные научные положения: ^ - конструктивно-технологическая схема раздатчика-смесителя, включающая в себя рабочие органы шнекового типа, по периметру винтовых навивок которых закреплены режущие сегменты;

- новые аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров раздатчика-смесителя с рабочими органами шнекового типа;

- впервые полученные экспериментальные зависимости показателей работы раздатчика-смесителя с рабочими органами шнекового типа.

1 СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ НАУЧНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Характеристика производственной деятельности малых ферм

крупного рогатого скота

Для обеспечения населения животноводческой продукцией необходимо увеличение её количества, а это невозможно без повышения продук-

■йг

тивности животных за счет качественной подготовки кормов [106, 143], т.е. обеспечения животных сбалансированными кормами. Таким образом, вопрос приготовления кормов, является актуальным. [99, 107].

В современных условиях характерная особенность развития животноводства заключается в многоукладности сельского хозяйства и производстве его продукции как в крупных и средних, так и в крестьянских (фермерских) хозяйствах с различными формами собственности.

К сельскохозяйственным организациям относятся производственные кооперативы, закрытые и открытые акционерные общества, государственные предприятия, общества с ограниченной ответственностью, подсобные хозяйства промышленных, транспортных, научно-исследовательских учреждений и других организаций [149].

Крестьянское (фермерское) хозяйство является самостоятельным хозяйствующим субъектом с правами юридического лица, предоставленными отдельным гражданам или группам лиц, осуществляющих производство, переработку и реализацию сельскохозяйственной продукции на основе использования имущества, находящегося в их пользовании, в том числе в аренде, в пожизненном наследуемом владении или в собственности.

Членами крестьянского хозяйства считаются трудоспособные члены семьи и другие граждане, совместно ведущие хозяйство.

К хозяйствам населения относятся личные подсобные хозяйства, хозяйства граждан, имеющие земельные участки для ведения коллективного и индивидуального садоводства, огородничества, животноводства и др. [149].

Личные подсобные хозяйства - форма непредпринимательской деятельности по производству и переработке сельскохозяйственной продукции, осуществляемой личным трудом гражданина и членов его семьи в целях удовлетворения личных потребностей на земельном участке, предоставленном или приобретенном для ведения личного подсобного хозяйства. Землепользование хозяйств может состоять из приусадебных и полевых участков [149].

Основная цель такого хозяйства - произвести продукцию для личного потребления, а излишки реализовывать для удовлетворения своих материальных потребностей и иных нужд.

В настоящее время в стране имеют личные подсобные хозяйства бо-

*

лее 16 млн семей, общая площадь земли более 6 млн. га, средняя площадь участка 40...42 сотки.

Индивидуальный предприниматель по сельскохозяйственной деятельности - гражданин (физическое лицо), занимающийся предпринимательской деятельностью без образования юридического лица, с момента его государственной регистрации в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации, введенным в действие с 1 января 1995 года, и заявивший в Свидетельстве о государственной регистрации виды деятельности, отнесенные согласно Общероссийскому классификатору видов экономической деятельности (ОКВЭД) к сельскому хозяйствуй49].

Семейная ферма - это предприятие по производству одного или нескольких видов конечной или промежуточной товарной продукции, основанное на добровольном, независимом и самостоятельном труде владельца и членов его семьи, полной или частичной собственности на основные средства производства, жилье и хозяйственные постройки, полной собственности на произведенную продукцию и полученный доход. [31].

Оптимальные размеры ферм: молочная - 25...50 голов; по откорму молодняка КРС молочных пород - 100 голов.

Таблица 1.1- Основные технико-экономические показатели предложений и разработок по проектированию и строительству малых ферм (по данным ЛитНИИМЭСХ)

Тип фермы Технико-экономические показатели

- Число Работников Общее число животных, гол. Объем помещения, м2 Площадь застройки, м Общая площадь фермы, га

Молочные фермы:

10 коров 2 32 3011 644 0,75

25 коров 2 36 3236 822 1,20

18 коров 2 33 2357 460 0,66

36 коров 4 57 2384 439 0,77

50 коров 4 63 3294 632 0,71

22 коровы 2 36 — — —

25 коров 4 55 — — —

Фермы по выращиванию и откорму КРС:

48 голов КРС на откорме 2 53 3590 712 0,63

. 60 телят 2 65 1400 436 0,53

100 телят 4 105 950 371 0,53

105 телят 4 110 1010 391 0,55

110 телят 4 115 1700 848 0,56

90 голов КРС на откорме 2 98 2612 456 0,12

100 голов молодняка КРС 2 100 — 524 —

108 голов КРС на откорме 4 108 1405 468 —

124 голов КРС на откорме 4 124 2450 766 —

Полный цикл выращивания и откорма молодняка крупного рогатого скота включает три технологических периода, различающихся продолжительностью периода в зависимости от возраста, особенности кормления и содержания животных.

Первый период - выращивание молодняка. Он включает профилак-торную, молочную И послемолочную фазы (150...200 дней).

Второй период - доращивание молодняка (145...210дней).

Третий период - заключительный откорм (140...150 дней).

В зависимости от периода откорма применяют соответствующую технику и оборудование.

Типовой рацион продуктивного животного включает до 10 наименований кормовых элементов, правильное соотношение которых определяет эффект технологии системы кормления в целом (таблица 1.2, 1.3, 1.4) [31, 59].

Таблица 1.2 - Примерный рацион для коров разной продуктивности живой

массой 500 кг в зимний период, кг на одну голову в сутки

Компоненты Суточный удой, кг

11,5 15 20

Сено 5,0 5,5 6,0

Силос 16,0 12,5 9,0

Сенаж 6,0 7,0 7,0

Корнеплоды 6,0 10,0 18,0

Концентраты 2,4 4,0 6,8

Поваренная соль, г 75,0 85,0 105,0

Всего, корм. ед. 10,5 12,3 15,4

Таблица 1.3- Примерные рационы для молодняка в зимний период при

выращивании и откорме, кг на одну голову в сутки

Корм Возраст, мес.

7...9 10...12 13...15 16...18

Сено 2,0 2,0 3,0 3,0

Силос 12,0 15,0 24,0 18,0

Комбикорм 2,1 2,4 3,0 5,5

Всего, корм. ед. 5,3 6,0 8,7 10,0

Таблица 1.4 -Примерные рационы для ремонтных телок в зимний период при

выращивании коров массой 500 кг, кг на одну голову в сутки

Компоненты Возраст, мес. Нетели 7... 9-месячной стельности

7...9 10...12 13...15 16...18 19...21 22...24

Сено 2,5 2,5 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5

Силос 6,0 6,5 6,0 10,0 12,0 12,0 12,0

Сенаж 3,0 4,0 4,0 5,0 5,0 6,0 7,0

Соломы - 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Концентраты 1,1 1Д 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1

Поваренная соль, г 25,0 30,0 35,0 45,0 45,0 50,0 58,0

Всего, корм. ед. 4,6 5.2 5,8 6,6 6,6 7,1 8,0

" В летний период грубые и сочные корма заменяют зеленой массой в эквивалентных по питательности количествах. Среднесуточные приросты молодняка: 7... 12 мес. - 750 г; 13... 18 мес. - 850 г. Живая масса одной головы в начале периода 155 кг; в конце периода 445 кг.

Основным правилом кормления коров в течение сухостоя должно быть сбалансированное полноценное кормление с минимальным количеством концентрированных кормов, при максимальном использовании сена, сенажа и силоса хорошего качества. Концентрация энергии в рационе не должна превышать 9-10 МДж в 1 кг сухого вещества, что является хорошим стимулом поедаемости и увеличения брюшной полости.

Личные, подсобные и крестьянские (фермерские) хозяйства, производящие 57 % всей валовой продукции сельского хозяйства, в том числе молока более 50 %, мяса - 55 %, играют важную роль в решении проблемы обеспечения населения нашей страны продукцией животноводства [31].

Еще более актуальной рассматриваемая проблема становится в связи с реализацией приоритетного президентского национального проекта развития АПК и, в частности, ускоренное развитие животноводства, стимулирование и создание малых форм хозяйствования. По проекту за два года производство молока должно увеличиться на 4,5 %, мяса — на 7 %. [31, 113].

Как показывает анализ статистических данных продукции сельского хозяйства по России (табл. 1.5 и табл. 1.6) больше половины продукции производится в хозяйства населения и крестьянские (фермерские) хозяйства [149].

Таблица 1.5- Структура продукции сельского хозяйства по категориям хозяйств ( в % к итогу, в фактически действовавших ценах)

2006 2007 2008 2009

Хозяйства всех категорий 100 100 100 100

В том.числе:

сельскохозяйственные организации 41,2 43,8 48,1 45,9

крестьянские (фермерские) хозяйства 6,5 7,5 8,5 7,7

хозяйства населения 52,3 48,7 43,4 46,4

Таблица 1.6 - Производство крупного рогатого скота по видам и категориям хозяйств, (в живой массе)

2006 2007 | 2008 2009

Хозяйства всех категорий

тыс. т 3055 3020 | 3115 3070

% 32,6 29,3 | 28,2 25,9

Сельскохозяйственные организации

тыс. т 1077 1042 1060 1011

% 23,9 20,0 17,9 15,0

Хозяйства населения

тыс. т 1882 | 1867 1927 1924

% 41,0 | 39,4 40,7 40,9

Крестьянские (фермерские) хозяйства

тыс. т 97 111 127 135

% 39,0 36,3 37,5 37,9

Таблица 1.7 - Поголовье скота в России, тыс. голов (по