автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности использования средств для заготовки зеленых кормов

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ .

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.П. ГОРЯЧКИНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ / В УСЛОВИЯХ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ РК/

Специальность - 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МУСИПОВ Сауытбек Мусипулы

УДК 631.636.085.51/574,54/

Научные руководители -доктор технических наук,

профессор О.Н. ДИДМАНИДЗЕ кандидат технических наук доцент Б.Е. ТЫНЫШТЫКБАЕВ

Москва -

1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................... 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Природно-производственные условия заготовки зеленых кормов в Кызылординской области............................................. 7

1.2. Особенности и состояние заготовки зеленых кормов

в Кызылординской области.......................................................... 12

1.3. Анализ работы по использованию кормоуборочных агрегатов.. 14

1.4. Анализ методов оптимизации процессов уборки и транспортировки зеленых кормов............................................................... 17

1.5. Анализ исследований по обеспечению надежной работы средств заготовки зеленых кормов.............................................. 22

1.6. Выводы по главе 1........................................................................ 25

1.7. Цель и задачи исследования......................................................... 25

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВ-

НОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ЗАГОТОВКИ ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ

2.1. Обоснование общей структурной схемы теоретических и экспериментальных исследований.............................................. 27

2.2. Выбор рациональной технологической схемы заготовки зеленых кормов в условиях Кызылординской области.............. 29

2.3. Основные принципы многоуровневого системного подхода к решению задач ресурсосбережения на заготовке зеленых кормов........................................................................................... 32

2.4. Обоснование оптимальной фазы уборки кормовых культур

на зеленый корм........................................................................... 35

2.5. Обоснование оптимальных параметров и режимов работы средств заготовки зеленых кормов............................................. 39

2.5.1. Обоснование оптимальных параметров кормоуборочных агрегатов..................................................................................... 39

2.5.2. Обоснование оптимального скоростного режима работы

и ширины захвата кормоуборочного агрегата........................... 51

2.5.3. Обоснование оптимальной грузоподъемности и рабочей скорости транспортного агрегата................................................ 53

2.6. Оптимизация состава уборочно-транспортных звеньев............. 56

2.7. Оптимизация режимов технического обслуживания и устранения отказов средств заготовки зеленых кормов..................... 64

2.8. Выводы по главе 2....................................................................... 68

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа экспериментальных исследований............................. 70

3.2. Выбор места и объектов экспериментальных исследований....... 71

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований........... 71

3.3.1. Методика проведения полевых и производственных опытов...... 71

3.3.2. Изучение баланса времени смены кормоуборочных комбайнов

и транспортных средств................................................................. 73

3.3.3. Методика определения статистических характеристик законов распределения показателей надежности кормоуборочных комбайнов....................................................................................... 75

3.4. Методика обработки опытных данных......................................... 75

3.5. Выводы по главе 3......................................................................... 81

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЙ ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ЗАГОТОВКИ ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ 4.1. Результаты экспериментальных исследований по определению основных показателей работы агрегатов на заготовке зеленых

кормов............................................................................................. 82

4.1.1. Результаты анализа природно-производственных условий заготовки зеленых кормов............................................................. 82

4.1.2. Определение показателей надежности кормоуборочных комбайнов..................................................................................... 87

4.2. Результаты исследований по обоснованию оптимальной фазы уборки люцерны на зеленый корм................................................ 87

4.3. Основные результаты математического моделирования по оптимизации параметров кормоуборочных комбайнов и транспортных средств........................................................................... 95

4.3.1. Результаты оптимизации параметров кормоуборочных агрегатов.......................................................................................... 95

4.3.2. Результаты обоснования оптимального скоростного режима

и ширины захвата кормоуборочного агрегата.............................. 107

4.3.3. Результаты оптимизации грузоподъемности и рабочей скорости транспортного агрегата................................................................... 112

4.4. Результаты оптимизации состава уборочно-транспортных

звеньев............................................................................................. 117

4.5. Основные результаты моделирования по обеспечению надежной работы средств заготовки зеленых кормов.................................... 121

4.6. Определение экономической эффективности оптимизации про-

изводственных процессов заготовки зеленых кормов......................................127

4.7. Рекомендации по практическому использованию основных результатов исследования..............................................................................................................................131

4.8. Выводы по главе 4......................................................................................................................................................132

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ........................................................................................... 134

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................. 136

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................ 144

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важных отраслей в формировании валового дохода Республики Казахстан является сельскохозяйственное производство, доля которого составляет 30 %.

В условиях реформирования сельского хозяйства в Республике Казахстан значительное увеличение поголовья скота и повышение эффективности животноводства имеет актуальное значение. В настоящее время поголовье скота в республике составляет 18 млн. голов.

Успешное решение задач увеличения поголовья скота и повышения продуктивности животноводства во многом зависит от прочной кормовой базы и перевода кормопроизводства на промышленную основу.

Большое значение отводится индустриальным технологиям возделывания кормовых культур, внедрение которых является резервом увеличения производства и улучшения качества кормов. Индустриальные технологии предусматривают использование достижений науки и техники, передового опыта, повышение культуры земледелия, соблюдения агротехнических сроков посева и уборки, достижения минимизации обработки почвы, применение удобрений и гербицидов 121.

Из всех заготавливаемых видов кормов на повышение удоев молока и привесов мяса особенно в период летнего содержания скота влияет зеленые корма. На этот период /апрель-сентябрь/, приходится примерно 70 % годового удоя молока, свыше 60 % привеса мяса и около 70 % настрига шерсти. При этом себестоимость продуктов животноводства в 1,5-2,0 раза ниже, чем в зимний стойловый период /115/.

В годовой структуре кормового баланса зеленые корма занимают 30-35 % по питательности. Их роль, особенно для жвачных животных, трудно переоценить. В рационах летнего периода на долю зеленых кормов приходится до 80-85 %, а в отдельных случаях они являются единственным кормовым средством.

Отличительная особенность зеленых кормов - высокое содержание влаги /70-80 %/ . Сухое вещество зеленых кормов богато протеином, минеральными веществами, витаминами : 15-25 % сырого протеина, 4-5 % - сырого жира, 1518 % - клетчатки, до 45 % БЭВ и 8-11 % сырой золы /58/.

Получение высококачественного зеленого корма зависит от сроков заготовки, соответствующей наибольшему выходу кормовых единиц и сохранению в готовом корме питательных веществ. Исследованиями установлено, что запаздывание от сроков заготовки зеленых кормов приводит к потере протеина до 50%, каротина до 95 % и увеличение содержания клетчатки до 40 % /102/.

Объемы производства зеленых кормов в хозяйствах различны. Поэтому при планировании использования техники на заготовке зеленых кормов необходимо учитывать ее занятость в течение уборочного сезона. В этом случае большое значение приобретает оптимизация технологических процессов заготовки зеленых кормов, целью которой является обеспечение наивысшего качества

продукции и эффективное использование техники при наименьших издержках. Научное обоснование этой задачи ведет к экономии денежных средств и трудозатрат на единицу продукции.

Повышение эффективности использования кормоуборочной техники предусматривает совершенствование технологических процессов уборки кормов, оптимизацию структуры и составы парка, улучшения эксплуатационных свойств машин, показатели работы которых во многом зависят от оптимальности их параметров, режимов работы и организационных форм использования, а также от уровня их надежности.

Все основные факторы, влияющие на технологический процесс заготовки зеленых кормов, имеют в основном вероятностный характер изменения.

В связи с этим наиболее высокий уровень решения задач уборки и транспортировки зеленых кормов может быть достигнута на основе методов теории вероятностей, включая теорию массового обслуживания. При этом существенно могут быть снижены затраты средств и труда на уборочно-транспортные работы путем оптимизации количественных соотношений между различными звеньями, участвующими в технологическом процессе заготовки зеленых кормов.

Из вышеизложенного следует, что комплексное решение задач повышение эффективности использования средств заготовки зеленых кормов на основе современных методов оптимизации является актуальной проблемой, имеющей важное значение для интенсификации кормопроизводства в условиях Кызылор-динской области Республики Казахстан.

В работе использован многоуровневый системный подход к комплексной оптимизации по критериям ресурсосбережения процессов заготовки и транспортировки зеленых кормов, рассматривая их как многофазную систему массового обслуживания.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Природно-производственные условия заготовки зеленых кормов в Кызылординской области.

В улучшении качественных показателей животноводства и повышении молочной, мясной и шерстной продуктивности огромное значение имеет правильная организация производства и использование зеленого корма в летний период. Этот период, во-первых, отличается благоприятным сочетанием погодных условий, способствующих хорошему физическому развитию и высокой продуктивности всех видов сельскохозяйственных животных, во-вторых, в течение лета мы имеем возможность в течение длительного периода кормить скот биологическим наиболее полноценным для травоядных животных кормом.

Зеленый корм охотно поедается всеми видами скота, он содержит большое количество протеина, углеводов, различные аминокислоты, витамины, минеральные вещества в легко усвояемой форме. Содержание каротина /провитамина А/ в зеленой траве примерно в 10 раз больше, чем в сене, и в двадцать с лишним раз больше, чем в картофеле и корнеплодах /115/.

Кызылординская область в основном специализируется в растениеводстве, преимущественно на производстве риса. Однако с возникновением проблемы Аральского моря и серьезными осложнениями экологической обстановки в Приаралье требуется принципиальный подход к решению ряда задач сельскохозяйственной ориентации. В частности резкое уменьшение площадей орошаемого земледелия и увеличение традиционной отрасли по области - животноводства.

Кызылординская область Республики Казахстан занимает площадь 218487,4 тыс. га., площадь сельскохозяйственных угодий составляет 18218, 5 тыс.га. или 8,34 % . Площадь пашни при этом составляет 256,9 тыс.га. Среди сельскохозяйственных культур, возделываемых в области, на долю кормовых культур приходится 87, 7 тыс.га /рис. 1.1.1/.

Область граничит на востоке и юго-востоке с Южно-Казахстанской, на севере с Карагандинской, на севере и северо-западе с Актюбинской областями, на юге с Республикой Узбекистан.

Область находится в поясе азиатских пустынь, вдоль нижнего течения р.Сырдарьи. На западе - Аральское море, северная часть которой с прилегающими островами входит в состав области. На юге - северная часть пустыни Кы-зылкум, на севере - Приаральские Каракумы, Арыскум и пустынные плато окраины Центрального Казахстана. Область расположена в обширной Туранской низменности с равнинным рельефом, большая часть которой представляет собой древне дельтовидную равнину рек Сырдарьи, Сарысу и Чу.

Рп,

Ты с. га 80

60 4а 2о О

/7,53 ~ -/8,7 -

© (5) 2,46 ¡3,6В (?)

8 Б, 9

®

4,9

'/5,35

®

ш.

8

87,7

Рис. 1.1.1. Структура посевных площадей по Кызылординской области.

6 - картофель;

7 - кукуруза на силос;

8 - овоще-бахчевые;

9 - кормовые культуры.

1 - пшеница озимая;

2 - пшеница яровая;

3 - ячмень яровой;

4 - кукуруза на зерно;

5 - рис;

В климатическом отношении Кызылординская область находится между 40° - 45° северной широты и характеризуется обилием тепла и света, малым годовой нормой осадков и продолжительным безморозным периодом, благоприятным для возделывания сельскохозяйственных культур.

Область очень засушлива. Осадков в первой зоне выпадает до 152-159 мм в год, во второй - 95-110 мм. Из года в год количество осадков очень изменчива. Так, в отдельные сухие года их может выпасть всего 30-60 мм, а наиболее влажные - 200-214 мм. Среднегодовое количество осадков колеблется в пределах 95...159 мм.

Средняя продолжительность вегетационного периода /со среднесуточной температурой воздуха выше +5°/ составляет 198-226 дней. Сумма среднесуточных температур за вегетационный период равна 3700-4200 °С /117/.

Уровень производства кормовых культур в условиях Кызылординской области во многом зависит от рациональности использования рисово-люцернового севооборота, повышения плодородия почв и культуры земледелия. Наибольшее распространение получили сорта основных кормовых культур на зеленый корм - люцерна синяя, суданская трава. Кроме него в некоторых районах области возделываются такие сорта кормовых культур, как донник.

Заготовка зеленых кормов в условиях орошаемого земледелия^ частности в области имеет свои особенности. Это, прежде всего, использование бывших

рисовых чеков, не использующиеся в следствие сокращения возделывания риса. В связи с этим фактором, для возделывания кормовых культур используются готовые ирригационные сооружения.

Поля разбивают на карты, длина которых равна 500-1200 м при ширине -100-180 м. Карты разделены поперечными валиками на чеки, размеры которых составляют от 2 до 6 га. все работы по возделыванию кормовых культур проводятся внутри гона.

Важным природно-производственным фактором, влияющим на работу кор-моуборочных агрегатов, являются размеры полей, длина гона, расстояние перевозки зеленых кормов и другие. Анализ статистических данных показывает /113/, что основная часть полей относится к классу длины гона 120-180 м /рис. 1.1.2/.

J,%

40 3D 20 Ю

90-12.0 IZO-ISQ /fO-/SO tSD-Z/O

L.

м

Рис. 1.1.2. Распределение длины гона по площадям пашни.

Поголовье и численность скота за последние 30 лет приведены в таб. 1.1.1 и на рис. 1.1.3.

Таблица 1.1.1

Скот /тыс. голов/ Годы

1965 1971 1976 1981 1985 1990 1995

1 2 3 4 5 6 7 8

1 .Крупный рогатый 190,1 188,2 190,1 182,8 208,4 220,7 164,5

скот

2.Овцы и козы 1425,0 1486,5 1427,6 1299,2 1539,7 1647,5 819,3

3. Лошади 39,5 47,4 52,5 51,4 59,3 71,8 57,7

4.Верблюды 21,9 22,2 20,0 20,2 21,6 26,3 23,5

5. Свиньи 4,9 7,0 5,2 5,9 11,9 14,7 3,2

ВСЕГО: 1681,5 1751,3 1695,5 1559,5 1840,9 1981,0 1068,2

Пк,

ТЫ С. Г /600

/600

¡ООО

/965 71 76 8! 85 90 9S ' иим

Рис. 1.1.3. Поголовье и численность скота во всех хозяйствах области

На рис. 1.1.4 представлено распределение площади возделываемых кормовых культур в хозяйствах Кызылординской области по годам. Эти данные позволяют заключить, что площади возделывания кормовых культур в большинстве хозяйств находятся в диапазоне 60 - 130 га.

Яга Г~" т------

300

/50

/990 91 92 93 9Ц 95- г0^>

Рис. 1.1.4. Распределение площади кормовых кулыур в хозяйствах области.

и*,

Ц/га 45

30

15

1990 31 92. 33 94 95

Рис. 1.1.5. Средняя урожайность кормовых культур в области.

годы

Из данных рис. 1.1.6 видно, что в хозяйствах, возделывающих кормовые культуры на зеленый корм, урожайность колеблется в диапазоне 46-85 ц/га, что должно учитываться при решении соответствующих задач технологического процесса заготовки зеленых кормов.

то 9\ п 93 94 95 9€ Го^Ь!

Рис. 1.1.6. Изменение урожайности кормовых культур на зеленый корм по годам.

Изменение посевных площадей кормовых культур на зеленый корм в хозяйствах области представлена на рис. 1.1.7.

Рис. 1.1.7. Изменение посевных площадей кормовых культур на зеленый корм.

Повышение уровня и полноценности кормления животных, уменьшение затрат кормов на единицу продукции в значительной степени могут