автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества функционирования машин и оборудования для выращивания телят

РГб од

САРАТОВСКИЙ ОРДЕНА " ЗНАК ПОЧЕТА " ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА им. М.И.Калинина

На правах рукописи

БУЛАВИН Станислав Антонович

УДК 631.22.014.00-1. 12

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВЫНАШИВАНИЯ ТЕЛЯТ

Специальность 05. 20. 01 - механизация сельскохозяй-

ствешюго производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов 1993

Работа выполнена в Белгородском сельскохозяйственном институте (учебно-научном центре по сельскому хозяйству).

Научный консультант - ^'аслуженный деятель науки и техники России, доктор'технических наук, профессор Коба Виктор Григорье вич. ■

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю,А;Цой;. доктор технических наук, профессор Л.И.Заврахснов; доктор технических наук, профессор С.А.Ивженко.. Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт иеханазации и электриф! кации сельского хозяйств (ВНИПТИМЭСХХ го

Защита состоится У/о" у^?993 г. В Й^Гна зас(

дании специализированного совета Д-1^0-04-01 в' Саратовском орд на "Знак Почета" институте механизации сельского хозяйства им, М.И.Калинина по адресу: 410740 Саратов,ул.Советская,60. С диссертацией могно ознакомиться в библиотеке Саратовского -ордена "Знак Почета" институте механизации сельского хозяйства им, М.И.Калинина.

Автореферат разослан 993 г.

Ученый секэетарь специализированного совета •доктор технических наук,

профессор ' 0

Н.П.Волосевич

и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуал_ьн£сть_поо^ле_ш. Из всех проблем, которые встают перед животноводством, наиболее актуальная - сохранение молодняка крупного рогатого скота. Она включает такие труднорешаемые, сложные и порой противоречивые вопросы, как ('профилактика заболеваний, экономия цельного молока и совершенствование условий содержания.

Для создания оптимальных условий содержания телят необходимо определить комплекты машин, организацию их использования, чтобы дейстцушее оборудование на вызывало, дополнительных стрессов у животных. При этом важно учитывать совокупность воздействия всех ра- * бочих органов на среду обитания животных, представляющую многообразие параметров со значительно различающимися свойствами. Поэто*у реальные показатели работы машин необходимо рассматривать только в связи с технологическими и физиологическими параметрами телят.

В связи с этим разработка новых технологий, машин и оборудования для выращивания телят, отвечающих технологическим и физиологическим параметрам животных, представляет актуальную научную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.

Цель_работы - повышение эффективности производства продуктов животноводства, снижение затрат, повышение сохранности телят путем разработки и внедрения новой технологии, машин и оборудования, отвечающих технологическим и физиологическим параметрам животных.

Научная новизна:

- впервые предложена постановка и решение задачи определения соответствия машин и оборудования технологическим и физиологическим параметрам животных;

- разработана математическая модель с аналитическим описанием функционирования роста и среднесуточных привесов телят;

- обоснована математическая модель выращивания телят;

- разработаны основы теории работы подвижного теплоизоляционного пола групповой клетки для содержания телят;

- получены уравнения определения параметров и режимов работы установки для раздачи подстилки, дозаторов жидких, концентрированных и стебельных кормов телятам.

Предложенные в диссертации технические решения по совершенствованию машин и оборудования для выращивания телят защищены тремя патентами и 25 авторскими свидетельствами и положительными решениями.

Практи_че_ская_ценност^ и м^з ация_ре з^л ь т ато в_и с с л е^ювани й.

Результаты исследований являются основой для совершенствова-

А х

ния существующих и создания новых машин и оборудования для выращивания телят и могут быть использованы' при разработке новых те: нологических процессов.

Результаты исследований были использованы рядом научно-исследовательских и проектных институтов, проектно-конструкторски: бюро и других организаций, в частности:

- Всесоюзным научно-исследовательским институтом электрифи нации сельского хозяйства (ВИЭСХ) при разработке системы для ко плексной механизации сельскохозяйственного производства на 1995 2000 года (часть П, животноводство) - материалы настоящих иссле дований послужили основой для включения в систему машин позиции ЖР. 1.12.190 "Установка автоматизированная стационарная для выпо ки жидких кормов, раздачи сена и комбикормов". Кроме того, вклю чека позиция ЖР.1.12.26 "Клетка групповая для содержания телят подвижным теплоизоляционным.полом". Использовались также резуль таты исследований по технологическому обоснованию параметров об рудования для выращивания телят и технологические решения по ма шинам и'оборудованию при проектировании экспериментального геля ника в рамках проекта телятника Государственной научно-технолог ческой программы "Высокоэффективные процессы производства прсдс вольствия" - "Агроносфера - 2000".

-Головной организацией по разработке и совершенствованию мг шин и оборудования для Еыра>цивания телят НПО "Комплектуйвма^" использовались результаты исследований, методы расчетов и технс логические решения п'ри разработке и совершенствованию машин и оборудования для выращивания телят.

- Белгородским проектным институтом "Белгородагропромлрое! Новосибирским институтом "Облколхозпроект" "Сум->ыагропроект" -включена в проекты ферм и комплексов по выращиванию молоднг.<а крупного рогатого скота предложенная групповая клетка с подвили ми .теплоизоляционными полами.

- Смоленским филиалом ЕИЭСХ совместно с НПО приборостроен! - изготовлены групповые клетки с подвижными теплоизоляционными полами подсобному хозяйству "Дружба".

- Созданные на основе исследований дозирующие устройства ; ких, стебельных :и концентрированных кормов, а также оборудова: для раздачи подстилки получили применение на фермах и комплекс ряда хозяйств.

- Решением выездного заседания Научно-технического совета

Минсельхоза России- (2.12.92 г. протокол >516) заполненным исследованиям дана положительная оценка,Главмехэлектро рекомендовано изготовление комплекта оборудования на предприятиях АО- "Росагро-реммаш", Главки вотноводству рекомендовано изыскать опытную ферму для внедрения разработанных технических средств.

Пр материалам исследований издано учебное пособие для,'студентов по специальности 31.13 "Механизация сельского хозяйства"и 15.06 "Зоотехния",которое используется в учебном процессе.

Апробадия работы^. 'Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуздались на научных конференциях Саратовского ордена' "Знак Почета" института механизации сельского хозяйства в 1983, 1985, 1987, 1992, 1993 гг., в Белгородском СХИ (1975-1993 гг.), .Всесоюзном научно-исследовательском институте комплексных проблем животноводе?га (I98I-I985 гг.). Воронежском СХИ (19821985 гг.), Всесоюзном научно-исследовательском институте Механизации 'животноводства (I98I-I985 гг.,)Бсесоюэном научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (19901992 гг.), НПО "Комплектжавглгш" (1992 г.), объединённом заседании НТС управления сельского хозяйства Белгородского облисполкома и областного производственного объединения по производственно-техническому обеспечению сельского хозяйства (1982-1984 гг.).

Публикация^ По теме диссертации опубликовано 45 печатных работ, в том числе три патента и 25 авторских свидетельств на изобретения, и одно учебное пособие.

Объем и дтруктгро Д-'^сертади^Диссертация состоит из введения,5 разделов,заключения и общих выводов, списка литературы, содержащего 287 наименований,в той числе 43 на иностранном языке. Общий объем работы составляет 441 страница,из которых на 306 страницах изложен текст работы, содержит 77 рисунков, 16 таблиц и прилокенпе на 135 страницах.

С0Л2Ж\11ИЕ РАБОТЫ

Введение

Обоснована актуальность, дана краткая характеристика проблемы, сформулированы цель исследования и основные вопросы, выносимые на защиту.

I.Состояние проблемы, цель и задачи исследований

В рассматриваемой главе дан анализ применяемых способов и

оборудования для выращивания телят и показано,что 'основными факторами, определяющими эффективность отрасли.являются условия со-

держания животных, их полноценное кормление для получения планируемой продуктивности и эффективное использование кормов.

Обзор исследований по обоснованию технологических требований к техническим системам содержания и кормления телят и анализ состояний разработок по машинам и оборудованию для выращивания телят указывает на то, что применяемые машины и оборудование имеют существенные технологические и конструктивные недостатки и не отвечают возросшим современным требованиям производства говядины и ремонтного молодняка.' Из-за отсутствия необходимых технологических и физиологических параметров телят и разработанных с их учетом технических средств определилось несоответствие между достижениями науки о выращивании телят и возможностями их внедрения.

Изучением вопросов механизации выращивания телят, содержания новых и совершенствования существующих машин и оборудования для этой цели в нашей стране успешно занимаются многие коллективы ученых научно-исследовательских и проектно-технологических институтов, ГСКБ, ШС, вузов и других организаций. Большой известностью среди специалистов пользуются работы А.А.Омельченко, С.В.Мельникова, В.С.Краснова, Р.М.Славина, Н.М.Морозова, Ю.Ф.Новикова, В.И.Сыроватки, С.Е.Маркаряна, И.А.Долгова, В.И.Особова, Е.И.Хра-пача, В.С~Мкртумяна, В.Г.Кобы, Г.М.Кукты, Л.М.Куцина, Ю.А.Цоя, В.Ф.Некрашевича, А.И.Завражнова, Л.П.Карташова, И.А.Хозяева, В.И.Земскова, Л.И.Кроппа, А.А.Артюшина, Б.И.Вагина, В.А.Голикова, Б.П.Шабельника^ А.А.Кутлембетова и др.

■Приведенный в диссертации обзор исследований и разработок по созданию технических средств для выращивания телят показал, что •известные способы достаточно систематизированы и на их основе разработаны ряд комплектов оборудования, отдельные машины и принципы построения технологических линий, индивидуальные и типовые проекты-телятников.

Однако в трудах отечественных и зарубежных ученых не получила полного теоретического и практического решения проблема повышения качества функционирования технических систем содержания и раздачи "кормов на предприятиях по выращиванию молодняка крупного рогатого скота.' В настоящее время нет методологии определения качества этих работ, особенно оборудования для .содержания телят и технологических линий раздачи кормов, т.е. не в полной мере учитываются технологические и физиологические параметры телят, влияющие на качество работы машин и оборудования.

Экономическое обоснование комплектов оборудования для содер-

жания и раздачи кормов телятам ведется, как правило, без учета соответствия показателей качества их работы технологическим и физиологическим требованиям, поэтому принимаемые по их результатам решения нельзя считать оптимальными.

Исследованию технологических процессов и обоснованию конструктивно-технологических/ схем, параметров рабочих органов и режимов работы машин и оборудования для содержания телят и раздачи кормов посвящено значительное количество научных работ и публикаций. Многие из них явились основой для создания и серийного производства как отдельных машин, так и комплектов оборудования для механизации процесса содержания и кормления животных на фермах и комплексах. Однако по ряду аспектов этой проблемы авторами публикаций даются разноречивые рекомендации.

Обобщение исследований по созданию технических систем содер- -жания и кормления телят показало, что до настоящего времени они не исследованы комплексно как сложная биотехническая система, оптимальные параметры которой могут быть определены лишь при учете всех основных взаимодействий её подсистем и элементов, тем самым сдерживается внедрение в отрасли эффективных теунологических и технических решений, способствующих увеличению производства животноводческой продукции.

С учетом результатов анализа и выявленных недостатков в создании машин и оборудования для содержания и раздачи кормов в диссертации на основании выполненных автором исследований осуществлено теоретическое обобщение и решена крупная научная проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение для отрасли животноводства по повышению эффективности функционирования машин и оборудования для выращивания телят, обеспечиваюшая рост продуктивности животных.

Для решения поставленной обшей научной проблемы в ходе исследований предусматривалось конкретно решить следующие задачи:

- определить технологические и физиологические параметры телят младших возрастов;

- разработать математическую модель роста и среднесуточных привесов телят;

- разработать математическую модель выращивания телят;

- разработать машины и оборудование для содержания телят, обеспечивающие повышение продуктивности и сохранности животных;

- разработать технологические и конструктивные схемы дозаторов жидких, концентрированных и стебельных кормов, обеспечивающих высокую равномерность дозирования;

- разработать технологическую и конструктивную схему процесса раздачи кормов, отвечающую технологическим и физиологическим параметрам 4елят;

■ - провбсте экспериментальные доследования .предложенных .издан а оборудования для выращивания телят;

- провеоти провешу машин и обоиудозанияв производственных условиях и.выявить экономическую целесообразность ах применения.

2. Разработка и обоснование ыашшуя оборудования, для выращивания телят,отвечающие физиологическим потребностям животных :

Дейстнувдиа в настоящее врекя норму технологического проектирования феры и комплексов главным образа;.: составлены для взрослых ей вот них, а для телят младших возрастов по многим позициям _ они отсутствуют.

Экспериментальные исследования технологических а п;;зполог;)т ческих параметров телят, обусловленные разработкой принципиально новой технологии кх выращивания,дали возможность получить на-декные характеристик:-! отдельных технологических ояерацк;:.

Исследования проводились на распространенных в Белгородское; области симментальских а черно-пестрых породах телят.

Впервые получеки численные значения,характеризующие 19 параметров стойлового оборудования ддя содержания телят.Кроме этого, нз::и установлены рктвд бодрствования талят.Регистрацию поведения животных осуществляли па основании визуальных наблюдени;:. На рис. I показаны р-лт;/.и бодрсгсовз :-и-я телят с налогенкыки на ш-х ре:х:1кскормления гцдкзкп,::окцептрцрованн-.::-:я и стебельными кор-

Полученные данные позволили сТ'ор:.:улпрсвать рабочуэ гипотезу в следующем виде.Каждое животное п:.:еет сво."; биологический ритм. Число корглект: тс-лтт г.экет достигать пес?:; в сутки. В результате желудок их не перегружается,о 'пзиодогг.ческое состояние улещается. Коргдть теллт следует в период их бодрствования, разделяя суточный рацион на шесть рзвнкх чаете:". В этом случае животные хорошо развиваются, акеюг достаточно высокие среднесуточные . привесы (700-850 г в сутки). Кроме того,установлено,что телята относятся к разряду неорганизованных животных. Оки располагаются для отдыхе не только в отведенных зонах групповой клетки,но и в зоне решетчатых полов.Это лр2вод::г к реепкрвторлум заболевания» и как следствие - к падежу аввбтных.

I - жидкие; 2 - концентрированные; 3- стебельные

Продукция {рем.молодняк телятина)

ь к

X н

о о

я о я

го 32 0

« 8 ш 5

а >В<о; о. воо

о о и X

с:

о V

о О ш *

ь и ш

о со о и

а> Си а>

Р* О Ч Н

03 О. О га

М с: Ж

Рис.2 Схема модели выращивания телят

Изучение технологических и физиологических, параметров позволило установить, „что. .но Окончании выпойки жидких корыов у телят, сохраняется рефлекс сосания, который длится 9-12 минут; в результате телята начинают, сосать-друг друга. Чтобы предотвра титьуреф-лекс сосания, необходимого окончании выпойки жидких?кормов.разить телятам концентрированные. кормЬ, сдобренные 5-10£~нш жидкий- заменителем- цельного; молока. Такой вид корма они.охотно.;пов-дают,. после( чего рефлекс'.сосания исчезает. Поэтому, очень ваяно, чтобы. оборудование для раздачи кормов обеспечивало после скармливания жидких быструю подачу концентрарованнах, сдобренных заменителем цельного молока; '•

Оптимальным для телят,как узе говорилось,является кормление в период бодрствования. -При этой концентрированные корма должны скармливаться в течение 0,5 часа, а стебельные присутствовать в кормушках 1,5 часа при каждом рицые бодрствования,то есть кор-мораздавдее оборудование должно отвечать требованиям и резиыа корг/лония, а ритма бодрствования. Кро«е того, ста ночное оборудование для телят не должно вызывать рсспкрг. горных за боле сани::, то есть все зоны групповой клетки долкны создавать коифортабелькие условия для отдыха животных.

Разработанная рабочая гипотеза-дает воз~ояность:

- обоснованно подойти к разработке теоретической коделг. процесса выравнивания телят;

- прогнозировать рабочие органы, конструкций ггаппк и оборудования для содерканпя и раздачи кор:.:он;

- дать теоретическое обоснование р^зр-.'ботгпшх !:оп:ч» оборудования .

Беспривязный способ значительно поЕ'.:п'.:ет эффективность содержания телят. В групповых клетках он обеспеч;;ъ?ет лучшее развитие :.:олодняка, наиболее полно соответствует •;пз.,:ологаческим потребностям кг.вотиих.

Общи;: недостаток групповых клеток, - что их оборудование исключает возможность использования подстилки в зоне удаления извоза. Это не только ухудшает условия содержим телят, по и не позволяет получить высококачественный навоз.

В Белгородском СХЙ разработана групповая клетка для телят с подвк5кы!.ш ползип,которая создает ко:/"ортзбелыше условия, для пх содержания (рис.За). Нами установлено,что оптимальное кола-

Ряс. 3 Оборудование для содержания телят:

а) групповая клетка с подвижным теплоизоляционным полом,

(I- наличная площадка привода транспортера; 2- транспортер; 3- навозный канал; 4- скреперная установка); • б) схема расстановки оборудования для раздачи подстилки, (I- измельчитель; 2- пневмопривод);

в) воздуходувка с заслонками, (I- вохдуходувка; 2- электрокало-рлфер; 3- заслонка);

г) питатель подстилочного материала, (I- шнек; 2- рыхлитель, 3- битер).

Л2

Рис, Схемы оборудования для раздачи кормов телятам а - Трехеекционная кормушка контейнер: Б - секция кормушка; "2 - корпус, б - Дозатор стебельных кормов;

I - передняя складная стенка; 2 - счесывающий транспортер; 3 - ходовые винты; 4 - бункер.

в - Дозатор жидких кормов; I - заборная емкость; 2 - дозировочная трубка; 3 - дозировочная камера, г - Дозатор концентрированных кормов; I - бункер; 2 - транспортер;'3 - окно; 4 - дозировочная камера; 5 - устройство для смачивания корма; 6 - распылитель'

В решё'ния вопроса дозировки кидких кормов принял участив соискатель Корнвйко A.A., выполнивший диссертационную работу под научным руководством автора.

чество телят, содержащихся в групповой клетке 4-6: при этом они ¿едут себя спокойно, борьбы за место обитания не наблюдается. Движение подвижного пола осуществляется при подхода ^ивотного к зоне кормления.

В нашем институте разработано пневмотранспортное оборудование для раздачи подстилочного, материала в групповые клетки с подвижными полами (рис. 36, в, г). Это оборудование позволяет подавать не только подстилочный материал, но и теплый или увлажненный воздух с дезинфецирующим веществом. Для повышения к.п.д. установки разработан питатель, обеспечивавший полное- рыхление подстилочного' материала и предотвращающий потери сжатого воздуха в зоне загрузки (рис. Зг).

Использование установки для подачи теплого в зимнее время воздуха и увлажненного летом позволяет создать оптимальный микроклимат в животноводческом помещении круглый год.

На основе проведенного анализа работ и выявленного перспективного направления в совершенствовании машин для раздачи кормов телятам нами разработан способ кормления животных и установка для его осуществления (рис. А).

Установка для кормления телят содерлшт кормушки-контейнери (рис. 4а), собранные в торцовой или средней части помещений, где имеются отделение мойки контейнеров, отделение хранения и отделение заполнения кормушек-контейнеров кормами. Кормушки-контейнеры установлены с возможностью перемещения вдоль линии кормления.

Выполнение кормораздающего устройства в виде кормушек-контейнеров позволяет сократить до миницума промежуток времени между поеданием жидких и концентрированных кормов, что предотвращает рефлекс сосания после скармливания жидких кормов.

С учетом положительных качеств транспортерных кормоотдели-телей нами разработан дозатор стебельных кормов, обеспечивающий выдачу малых доз корма (рис. Аб). Благодаря выполнению горизонтально расположенного счесывающего транспортера в виде ленты с закрепленными на ней в шахматном порядке пальцами повышается равномерность дозировки корма) и обеспечивается дозировка малых доз корма. Для дозировки жидких кормов в корешки-контейнеры разработан дозатор жидких кормов (рис. Аз), который представляет вращающуюся емкость с дозированными кормами.

Дозатор концентрированных кормов выполнен в виде емкости с транспортером, имеющим окна (рис. 4г). Заполнение дозировочной

камеры осуществляется поочередным открытием загрузочного и выг- . рузного отверстая окнами транспортера. В момент 'Дозировки концентрированные корма смачиваются заменителем цельного молока!;

Смачиваюцай концентрированные корма, в момент их. выгрузки, яддкий заменитель цельного молока поступает в пздавдий- кормовой поток из распылителей 6. Заменитель цельного молока подается 'при совмещении отверстий на торце вала барабана с расположенным; в одной вертикальной плоскости о этим отверстием неподвижной. обоймой;Для изменения выдаваемых доз корма, объем дозировочной камеры 4 изменяется в' направлении"оси транспортера:

Кормушки-контейнеры заполняются тремя видами кормов, жидкими, концентрированными и стебельными. Скармливание трех видов кормов осуществляется в следующей последовательности:

жидкие-до 10 мин.; ■ .

концентрированные,смоченные заменителем цельного молока -

- 0,5 часа;

стебельные - 1,5 часа.

Такое оборудование наиболее полно отвечает физиологическим ' потребностям нивотных.

3. Теоретические основы совершенствования машин а оборудования для выращивания телят

Рост животных имеет два аспекта. Первый связан с увеличением его' массы в единицу времени, второй - с изменениями формы и состава организма в результате роста отдельных его- компонентов'.

Термин "Функция роста" обозначает некоторую аналитическую ■ зависимость; В частности функция роста, связываквдя в-общем вида массу вещества И и время ^ , записывается как

/тг (I)

где - определяющая (функциональная связь.

Если допустить, что на рассматриваемом отрезке'времени система не получает из внешней среды и не теряет никакого-материала,

то справедливо, что

__ с/з _ ¿¿гг

-О. {2)

Следовательно,

^ = Со^х? =/?га.+3'0 =/Пу -ч^ - С ,.3)

где /То. и - исходные значения животного, у?^ в момент

= 0, и Лу - значения, к которым приближаются эти

параметры при г? —— оо (в допущении, что система приходит в стабильное состояние с определенным временем); . С. _ постоянная величина.

Далее темп роста можно представить в виде некоторой функции

"¿77" = /Г з -ж) = /гМ, ^

где - удельный темп роста, который не является постоянной

величиной, а изменяется по закону С^Л _ О) /

где /) - дополнительный параметр, характеризующий уменьшение в период старения животного.

Интегрируя уравнение (6) , получаем:

, А^Л^^'3;, С?)

где Л. - значение параметра /г в момент времени ¿ = о . Подставив выражение (7) в уравнение (5),находим:

После интегрирования имеем:

та °

3 результате имеем:

18)

1.9)

1 (ДО)

Последнее выражение можно представить в виде:

/п ехр[Ао е Ь£уг>7.

Для малых значений

ЦП

следовательно, мы

вновь приходим к экспоненциальному росту:

Поскольку г'—©о, масса животного /71 приближается со вре-

ыенеы к своему асимптотическому значению , где

/тг/=. . (13)

Дифференцируя'уравнение (8), получим

£ <14)

Приравнивая вторую производную к нулю с одновременной подстановкой ¿^Ц/йк^ из уравнения (8), находим точку перегиба, соответствующую цокенту ¿~, где

г'-¿'Л/^ « (15)

л Л.

Путец исключения из уравнения (8) и помощью соотно-

шения (10) можно прийти к стандартной уор::е - "темп есть функция сосания".

Пользуясь соотношением (13), можно пзрейти от параметра или от парамгг'ра к взлцчние /п/ ;

Модель роста :;ли продуктивности ш-вотиых в общем виде может быть представлена в ¿;орк:е

(I?)

где: /п. - г.асса;

t - время;

- параметр, харгктеризукгапМ условие содержания;

- показатель «шярокликзта;

/О - параметр, характеризующий породу.

Функция роста^ - это некоторое аполитическое выроаение, связывающее ¡.'.езду собой/72, а Чтобы записать

это уравнение в общем виде,надо провести эксперимент,в ходе которого дз;:снпл1;сь бы условия окружающей среди.

Биотехническую систему йер:.;и или комплекса по выращиванию молодняка крупного рогатого скота необходимо рассматривать по . схеме:человек-каиина-кор:.:-животное-услош1я содеркания-продукздя (рис. 2).

Расскагрптаецзй састсые присуща псе основные признак слок-пих сасге1!:ие2эар>1ччг.ость,:;льтср:!отивнос'гь, целенаправленность а стохастичность. Наличие V- системе бюдох^ччского звена (теленок)

и технических элементов предопределило отнесение её к типу биотехнических, наиболее сложных для моделирования систем, а подверженность сильному воздействию внешней среды - к системам открытого типа.

Наиболее слабым звеном в теооеаическом плане является подсистема "условие содержания - животное". На теленка, находящегося в помещении, воздействуют входные функции: условия (способ) содержания {С^"*, микроклимат ( ) и корма (А?г) ). Ответной реакцией животного на эти воздействия является его рост, динамика которого характеризуется среднесуточными привесами /7?/$/. Для упрощения решения задачи на основании известных законов животноводства (совместного и лимитирующего действия факторов) совместную относительную напряженность факторов представим в виде одного обобщенного входа как произведение.

Хз = X • Хг -Хх, ( 18 )

где*. Хе. ~ совместная относительная напряженность факторов;

- относительная напряженность фактора способа содержания;

Хг - относительная напряженность фактора микроклимата;

Хк - относительная напряженность фактора корма.

В результате экспериментов нами установлено, что относительная напряженность фактора способа содержания с достаточной точностью может быть определена по следующей формуле (для беспривязного содержания телят):

^У г"- ~ -Зо ' ^ '

где: оя - фактическая площадь содержания телят, м /гол.;

За - площадь на одцу голову, соответствующая порогу раздражимости (отрицательного воздействия) для животных младших возрастов (0,6 м2/гол.);

3^6 - площадь на одно животное, соответствующая наиболее благоприятным для него условиям (б м ).

Нормативы микроклимата необходимо обосновать с учетом многофакторного воздействия одновременно всех параметров (температуры, влажности, скорости воздуха и радиационной температуры ограждающих поверхностей и др.) на теплообмен, а следовательно, и на тепловое состояние теленка.

В своих работах А.А.Лебедь считает, что микроклимат необходимо оценивать комплексным показателем, который определяет сов-1

местное действие температуры воздуха, скорости его движения, средней радиационной температуры помещения, температуры пола и других факторов на тепловое состояние животного с учетом.его продуктивности и массы.

Комплексный показатель микроклимата (оперативная температура) определим из следующего выражения:

/ -/

У^м*. ' (20)

где; /лу -.температура шерстного покрова, ¿1*.= 24,5+0,43; ■¿4 - в^тренняя температура животногог^ .= 0...30°С;

- нормативное тепловыделение животного;

г с?«?,",?/^* - /г^г »¿^ (2 1)

где; /1мг,е. - /*■ С? ~

С г- - коэффициент, учитывающий продолжительность лежания (отдыха животного);

- коэффициент, учитывающий уменьшение тепловыделения . в ночное время (для животных 0,8);

^г - теплопотери организма телят путем теплоотдачи; ^ - теплопотери организма путем теплоотдачи нагрева виды-хаемого воздуха;

- теплопотери организма при выделении экскрементов; о^^^к«- коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена

телят с внешней средой;

- поверхности тела животного (м^), участвующие в конвективном и лучистом теплообмене при периодическом лежании животного.

Относительная напряженность фактора микроклимата с достаток ной точностью может быть определена:

У'/) - -

-¿Го/г)а.„ - ' (22)

где; Цол^уо - фактическая оперативная температура;

- оперативная температура, при которой происходит снижение среднесуточных привесов;

¿¿ЬпУв - биологически оптимальная температура, соответствуют! максимальной продуктивности животных.

Если температура ниже биологически оптимальной, то возраст; ет расход кормов и снижается продуктивность животных. Поэтому продуктивность и качество потребляемых кормов для любой темпера-носит параболический характер.

Относительная напряженность фактора кормов в результате наших экспериментов с достаточной точностью может быть определена по формуле:

= КГо„)е -/Гс/, ' (23)

где: - фактическое количество кормовых единиц, получаемых

животным;

АЬ>я)е - оптимальная биологическая потребность животного в

кормовых единицах, обеспечивающая /по/ среднесуточные привесы;

/Го7 - количество кормовых единиц, вызывающее снижение среднесуточных привесов.

Зависимость максимальных значений постоянных во вре-

мени напряжений^ = Сопъ^ нелинейная, что затрудняет в значительной мере определение правила преобразования системой входных сигналов. Нами установлено, что указанная зависимость носит асимптотический характер и достаточно точно апроксимируэтся выражением:

Хз. -/Поа^/- & ^ (24) Хг~ максимальные среднесуточные привесы при постоянной во времени суммарной напряженности факторов;

/7?о/? - опытные среднесуточные привесь; жиеотных (при -

= Ооп з г! );

/£. - показатель темпа увеличения среднесуточных привесов.

Примем условцую величину ¿Г, , линейно зависимую от Хс , равной выражению

где

- мак.:;;дальнее число животных, имеющих ;.:аксимальные привесы, %.

Такая замена позволяет исследовать рассматриваемую систему как линейцую позиционцую, а на конечном этапе путем обратного преобразования находить значение /7?по формуле:

е2'^;. (56)

Для апериодического инерционного звена позиционной линейной системы первого порядка переходная функция процесса описывается уравнением: , '

/Сг/г)=Аг,//- е*г' ) ( г? )

где: - значения ¿>/2/ при постоянном воздействии факторов

во времени (Хс - Со/?з{];

- постоянная времени суток;

/¿2, - коэффициент усиления системы.

Используя зависимость (22 ), несложно определить первую статистическую характеристику системы (максимальное число) животных, имеющих Агсхсреднесуточные привесы при постоянном во времени воздействии, Хе I вторая статистическая характеристика (период запаздывания системы £Лг^ ), как свидетельствуют данные эксперимента, может быть определена по формуле:

где; ¿^гг' - период запаздывания при ¿'-ой совместной напряженности факторов, суток;

- период запаздывания приХ=/ .

Имея значения , несложно определить выходную дина-

мическую характеристику системы только при скачкообразном, постоянном во времени внешнем воздействии. Чтобы решить эту задачу при постоянном во времени внешнем воздействии, необходимо знать передаточную функция системы, которая в оперативной форме для линейной системы первого порядка будет равна: // _ ¿Хт/ _ /г г, /г г,

~ Хт.Г"г/ ~ * М 2Э )

или в табличной форме '

, ^^= '/п ' ( зо)

В нашем случае входная и выходная величины системы являются случайными функциями времени, достаточными характеристиками которых служат математические ожидания (неслучайные функции) и их корреляционные функции. Таким образом, задача сводится к определению математического ожидания и корреляционной функции выходной случайной функции ¿Х^ по имеющимся математическому ожиданию и корреляционной функции входной случайной функции Х^^Х » а также передаточной функции, системы

Решение этой задачи не вызывает сложностей, если входная случайная функция стационарна.

Анализ данных по среднесуточной совместной относительной напряженности факторов в наиболее вероятный период выращивания молодняка КРС за 1980-1989 гг. (рис. 5) для условий Белгородской области показал, что рассматриваемая случайная функцияЛх/^/неста

35 30 25

20

■ 10 5

Р:<с.5 Центрированная случайная функция совместной относительной напряженности факторов (белгородская область)

4

Ряс.5 Функциональная

структура процесса выращивания телят

ционарна по математическому ожиданию, поэтому (с целью упрощения преобразования) приведем её путем центрирования к виду:

Х^^хМ + Х^а), с 31 )

где /УХг~ математическое ожидание случайной функции; Х^Сб) ~ центрированная стационарная случайная функция. Как показали наши исследования, в зимний период выращивания молодняка КРС математическое ожидание достаточно точно

апроксимируется полинолом первого порядка.

(32)

где: ¿о - совместная относительная напряженность факторов в зимний период выращивания молодняка КРС; ¿5 - тангенс угла наклона прямой к оси времени; ¿^ - время суток. Далее, в соответствии с методом канонического расложения, центрирсванна случайная функция(£) может быть представлена н виде ^

где: /£ - общее количество элементарных функций;

- обычные центрированные случайные величины с математическими ожиданиями, равными нулю;

-обычные неслучайные (координатные) функции времени. Располагая корреляционной функцией, которая для условий Бел' городской области достаточно точно апроксимиоуется выражением

* (за)

где: гл1г - дисперсия случайного стационарного процесса; у/ - коэффициент, определяемый из эксперимента;

- интервал времени ыежду сечениями случайной функци;-и определяемой по ней посредством интервала Зурье спектральной плотностью

35 )

а также используя приобраэование Ф/рье, случайную функцию можно представить в виде канонического разложения: ,

Хх(ФЖо{ШС<>зсъ£)+ гмвспСЗлУ =

е>о

_7 £+уь), (36 )

гДе Лг - случайная амплитуда с дисперсией.

Л/7п +Агтл. < >

¿^ - случайная фаза, определяемая из выражения

= '.(зв)

Таким образом, располагая корреляционной функцией и спектральной плотностью случайной функции Хх > представляется возможным записать и исследовать бесконечное множество её реализаций. На основании изложенного случайный процесс совместной относительной напряженности факторов в целом можно представить разложением:

х/г)^*^¿-к). (ЗЭ)

Зная передаточную функцию исследуемой системы, воспользовавшись преобразованием Лапласа, запишем в операторной форме:

\EfsrzJ Р

Согласно прямому преобразованию Лапласа (>

яМ -Л[хг

= -81) +СоаГаЛ +

- гг.-о

Далее, используя правило суперпозиции, мояно записать: или в табличной фооме:

Я наконец, используя обратное преобразование Лапласа ( найдем

=ЛoA2.fr- е^+аАг.г.г/е^-^-,) +

Таким образом, для случайной входной фикции совместной относительной напряженности факторов » преобразуемой линейной стационарной системой "среда-животное", могут быть найдены параметры входной функции ¿{¿) , математическое ожидание, корре-

-/

1

ляционная функция, спектральная плотность и дисперсия, достаточные для полной характеристики выходного процесса. | Располагая значением «? , число животных, имеющих та.* среднесуточный привес на период времени ¿г , можно определить по формуле: ..

(

Полученные таким образом значениям/охарактеризуют потенциальную способность животных иметь максимальные среднесуточные привесы.

Приведенная модель позволяет с достаточно высокой-степенью точности решать различного рода прогностические и оптимизационные задачи. Математическая модель необходима для динамической оптимизации условий работы животноводческой фермы или комплекса.

Совокупность выращиваемых животных обозначим в видо множества

■ Л* ¿а,,**,...,

где; /г* - целое положительное число, элементами которого являются отдельные животные. Биологическую систему выращивания телят представим множест-

'-{'-Л-,

где: С - элементы биологической системы;

С - целое положительное число, при котором выполняется следующее условие: ¿•€4, с с;

где: «Га3 - возраст животных, обозначаемый элементом; См - постановочный возраст телят в подмножестве; ¿л - выпускной допустимый возраст животного в подмножестве. Тогда множество £ будет называться биологической системой выращивания телят на комплексе. Элементы биологической системы £ •будем называть группами и характеризовать следующими величинами:

где;<^- - элемент множества всех значений массы животных;

¿с - элемент множества всех возможных возрастов животных, содержащихся на комплексе:

¿=/,г,...,<. ( 51 \

Множество <?!' является метрическим с метрикой и. = I сутки", т.е. ¿¿„-л-/ сутки. Величина, характеризующая количество в группе, не вводится вви^у того, что в соответствии с принятой для комплексов технологией она для всех групп должна быть одинаковой.

Множество /К , представляющее прямое произведение множеств и , соответствует множеству возможных состояний групп: г.е. ■

Тогда прямое произведение множества и будет представлять собой множество возможных состояний биологической системы: ¿'= С "Л ,

Поэтому пространство7" называется пространством состояний биологической системы 17 ^ f¿„^ ¿г?,.... • Если з множестве ¿. вместо элементов £ записать значения их характеристик в момент времени ¿? , то получим множество , которое называется состоянием биологической системы выращивания телят в момент воемени :

Технологический процесс выращивания телят - это процесс целенаправленного движения биологической системы з пространстве её состояний в результате управляющих воздействий, при которых характеристики каждого элемента этой системы принимают ряд последовательных значений из множеств отв момент снятия её при выращивании. Тогда выполняются следующие услозия: если ¿'Г^;^) 1

= Л ( л* >

то с#>сг ,

Такие условия указывают на то, что при движении элемента биологической системы в технологическом процессе откорма возраст и масса животных данного элемента должны увеличиваться. Поэтому, чтобы определить технологический процесс откорма, необходимо для каждого 7~ определить соответствующую характеристику/^'^ с",) .

Нахождение не представляет труда, т.к. ее где; - время рождения животного в группе;

£ - величина, известная для каждого ... Так как и £ связаны между собой родственными зави-

симостями, то для определения технологического процесса откорма необходимо для каждого ^ найти соответствующее значение

. Решение данной задачи в рамках детерминированных процессов представляет значительные трудности. Сформируем данную задачу в терминах стохастических процессов. В этом случае будем рассматривать совокупность трех множеств:

& } - множество возможных значений массы;

/"-/¡с, ¿г ■■_) ~ множество возможных значений воз-

растов;

АДГЩ,.,?*,^- множество, характеризующее распределение вероятностей принятия элементами группы значений из множества для всех моментов времени из . Технологический процесс выращивания телят представим как случайный процесс движения биологической системы в вероятном пространстве. Так как закон движения каждого элемента биологической системы в пространстве её состояний одинаков, то в дальнейшем для удобства будем рассматривать процесс откорма одной группы животных.

Обозначим через событие, состоящее в том, что в мо-

мент времени с группа находится в состоянии с. , т.е. значение средней массы группы в момент времени состазляет ^•«Гс? ., Тогда описание эволюции.вероятного технологическог процесса выращивания телят состоит в определении вероятности, события:

л--/

т.е. в данный момент времени группа также находится в заданных состояниях.

Вероятность происходящих событийй,..., ¿^'¿/.¿г, ...^¿а может быть вычислена через систему условий вероятностей переход! групп в момент времени ¿Г" из одного состояния в другое. Для те: нологического процесса выращивания телят условие вероятности переходов из состояния ¿- в состояние ^ в следующий момент вре мени не зависит от условий вероятностей переходов группы до попадания в состояние I , а определяется состояниями С и > .

—^ /ям в • О .

В этом случае описание вероятности события ¿Г^Ч/ -у

через систецу условных вероятностей может быть получено в виде:

Зависимость описываемого процесса обладает марковским свойством. Следовательно, технологический процесс выращивания телят моделируется конечной марковской целью.

Для смежных моментов времени условная- вероятность переходов групп из состояния С в момент времени с в состояние ^ в момент времени описывается так:

¿Я/ ( за -

Необходимо сейчас и в дальнейшем под С. и ^ понимать ^ <£ О- . которое образует квадратную матрицу переходов Р _ называемую стохастической:

¿9, /О*'"'/

элементами векторов У А/ / существует зависимость:

'У3 '>/> ^ ( бо )

Тогда для векторов получим:

= ( б/ ,

¡¡оследовательно для каждого ¿У^У можно определить распределение вероятностей состояний групп, если известно начальное распределение в момент времени С/- . Так как рек^рентно_имеем

-Я'С^)~= зг^р=УУсУ У? г? ( б г 1

то общее выражение примет вид:

ЗГГсп) = /г =¿13,..., * {62)

Поэтому для определения технологического процесса выращивания телят, формализованного в терминах конечной марковской цепи, необходимо знать начальное распределение вероятностей состояний в момент времени ¿г при постановке животных на дорашивание и матрицу перехода Р .

Для всех остальных С, можно вычислить значения векторов состояний и полученная система будет решением модели тех-

нологического процесса выращивания телят как конечной марковской

2а

цепи:

Теперь, когда определены распределения вероятностей состояний групп для каждого (1 £ 7 , находим значение математических ожиданий массы групп для каждого ^ :

дС^г)^ ( 62)

Я Г&р

Полученная система уравнений полностью определяет положение групп в пространстве её состояний в любой момент времени с е Г . Решив эту систему уравнений для каждого элемента мы опре-

делим технологический процесс выращивания телят.

Для каждого состояния элемента_биологической системы <? , определяемого величиной, существует некоторое множество управлений , допустимых в состоянии .

Отображение множества <5- в множестве , записывае-

мое в виде

—; ге е*^

устанавливает для каждого £ € некоторое подмножество ££ , называемое образом элемента .

Множество представляет собой множество пар /3?«.' ' ¿¿.^

¿¡Я ¿. ( <5<5)

Определив технологический процесс выращивания телят в виде конечной марковской цепи, приходим к управлению вероятностями переходов элементов биологической системы из одного состояния в другое.

Таким образом, для каждого ¿5- & £ будет существовать своя матрица переходов , а

и соответственно свои значения . Ограничения на

управляющие воздействия запишем в виде! системы неравенств:

/гСвс 21 ¿/7*2г

где £ - соответственно нижняя и верхняя границы

значений упраапявдих воздействий /7*2с.

Запишем целевую функцию технологического процесса выращивания телят в виде: , _ . ~ . ~

<69, .

Очевидно,что процесс выращивания телят преследует цель .увеличения массы откармливаемых животных. 'лсходя из этого,условие оптимального технологического пре-'.есса гг-гращизания телят запишем в виде:

- I' 2 •

/72а у: "У^) (70)

^ V 2 г с-г

На рис. 6 представлена /ушс^по'и'льнал структура процесса выращивания телят.

4. Экспериментальные исследования ¿ункционировакпя (.:ошин и оборудования для выращивания телят

Экспериментальные неследования проводились в соответствии с разработанные :: ос'^,опр::нптымн методика;.;:-! по определению качественных, б^ологическ/х,энергетически/, параметров машин и оборудования для выращивания телят.

Функция роста тол-г? п срвднесуч'очпнх привесов представлена . на рис. 7.

Нз!.'П полнены уч!Е:;з!Шя роста среднесуточных привесов телЯт:

ч/эЛХ-е^Ь/яУ; /Пр = лгл /V- е~ЛаУ*/ ^>

где: Я?о - масса животного при роздешш;

/7г$ - физиологически возможный среднесуточный привео;

Ух - совместная относительная напряженность факторов содержания. :

В результате проведенных исследований установлено, что в групповой клетке с подвижным теплоизоляционным полом количество животных не должно превышать пять голов.

Важный показатель условий содержания телят' - загрязненность кохи.Зоотехническими-требованиям:: оговаривается,что загрязнен-

20 50 ICO MO ISO 220 260 300 340 : 3S01, cyi Рис. 7. Oy ккцпокглькыа згзпсплгости роста телят;

I, Ш - теоретические; !!, 1У - экспериментальные зависимости роста среднесуточных призесоз телят. г, > /г, ,

f=}(¡fHf(n)

3£ Ж ^ ^

5 п,гол. 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Рис. 3 а Рис. 8 6

Рис0а. Завискшсть скорости движения транспортера от числз голов телят з групповой клетке.

Рис. 8(5.Зависимость пяо'дади загрязненности теленка /"" от количества выдаваемой подстилки , при различной скорости дзинения. транспортера.

ность испражнениями не допускается, а загрязненность навозом допустима тильки в отношении копыт, что составляет 0,008-0,009 м^.

Результаты исследований позволили получить зависимость скорости движения пола от числа голов в групповой клетке. Площадь загрязненности телят есть функция - , а ско-

рость движения 2Х= У• Зависимость площади загрязненности теленка количества выдаваемой подстилки <2 при различной

2/ скорости движения подвижного пола представлена на рис. 8.

Полученные данные об изменении во времени температуры подвижного пола и тепловом потоке позволили определить коэффициент теплопередачи от теленка к поверхности пола:

где; <3 - тепловой поток;

'¿м - температура тела животного; - температура пола.

Коэффициент теплопередачи существенно зависит от начальной температуры пола ¿/г и при 10, 15, 20 и 25°С составляет 19, [9,8, 22 и 26 Вт/м^°С.

На основании полученных данных рассчитаны тепловые потери телят на деревянные полы без подстилки з зависимости от длительности лежания. В таблице I приведены значения потерь теплоты в пол при использовании различных подстилочных материалов.

Таблица I

Потери теплоты животным

____'____Подстилка__________!_ Потеш__теплота___

Сухой дощатый пол 1,0

Слой 10 см сухой соломенной сечки

(влажностью Т5£) 0,51

Слой 10 см сырой соломенной сечки

(влажностью 30-35&) 0,71•

Слой 10см соломенной сечки смешанной

с навозом (влажностью 40-453») 1,05

Из таблицы следует, что подстилка из сухой соломенной сечки снижает потери теплоты лежащим животным до 0,49 (за единицу приняты потери в сухой дощатый пол).

В процессе изучения и производственной проверки нового оборудования для содержания телят определялись также технико-экономические показатели (табл. 2).

Полученные данные, характеризующие производственные стороны

Таблица 2

Характеристика роста телят и затраты труда на их обслуживание

!_ Способ_соде{иания телят._______

Показатель

Г°Т*°Х*"Г

Средняя живая масса при

рождении, кг 33,0+1,08

Средняя живая масса в

возрасте 15 дней, кг 40,1+1,62

Средняя масса в возрасте

30 дней, кг 47,5

Средняя масса в возрасте 3 месяца, кг " 63,1

Затраты труда по уходу за I теленком (на уборку навоза) мин в день 2,0

36,0 31,7+90

39,1 40,1

49,1 52,8

84,2 95,4

2,0 0,2

группового способа содержания телят, свидетельствуют о преиьуле< вах групповой клетки с подвижным полом и использованием подстил; как в росте и сохранности животных, так и фактических затратах i уходу за ними. При этом наиболее заметной (1$,) является разниц в приросте живой массы.

В процессе эксплуатации оборудования для раздачи кормов те там определяли фактическое количество выдаваемого корма. Отклон ние нормы выдачи от заданной и неравномерность выдачи кормов оп рвделяли по общеизвестным методикам. В результате производствен ной проверки установлено, что неравномерность выдачи жидких кос мов составляет не более 2J&.

Оптимальными конструктивно-режимными параметрами дозатора жидких кормов следует считать:

диаметр отводящего патрубка 0,065-0,076 м; диаметр сливного патрубка - 0,075-0,50 м; диаметрывыливного патрубка - 0,05 м;. подводящего патрубка - 0,04 м; масса направителя - 0,350-0,360 кг; длина направителя - 0,070 и;

скорость движения корцушек-контейнеров - 0,130-0,135 м/с. При этом неравномерность выдачи корма не превышает 2,3%. Результаты исследований дозатора концентрированных кормов

также свидетельствуют о его высокой точности. Неравномерность выдачи корма составляет всего 1,0-2,556, а потребная мощность -0,2-0,25 кВт.

Основными конструктивно-режимными параметрами дозатора концентрированных кормов следует считать:

диаметры загрузочного и выгрузного отверстия - 0,10-0,12 и; скорость движения транспортера - 0,130-0,135 м; угол установки распылителей форсунок к горизонтальной плоскости - 60 градгсов;

скорость движения дозатора кормов относительно корцушки-контейнера - 0,130-0,135 м;

потребная мощность на привод - 0,30-0,32 кВт. Учитывая, что на дозировку стебельных кормов дозатором затрачивается сравнительно небольшая энергия (до 2,8 кВт) оптимизацию его параметров вели по критерию неравномерности - выдачи корма.

Оптимальные параметры дозатора стебельных кормов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Оптимальные значения параметров дозатора стебельных кормов (силос кукурузный ^ = 284 кг/м, ^ =63^, £ = 53,7 мм)

Параметры

Пределы значений

Скорость опускания счесывающего транспортера, м/с

Скорость счесывающего транспортера,м/с

Скорость движения дозатора относительно корцушек-контейнеров, м/с

Длина кормового бурта в бункере, м

Шаг граблины транспортера, мы

Диаметр пальцев транспортера, мм

Шаг между пальцами по ширине, мм

Зазор между роликом и концом пальца транспортера, мм

0,00004-0,0002 1,15-1,20

0,35-0,40 1,5-1,6 200-220 10-12 90-110

100-110

- Результаты исследования работоспособности кормушки-контейнера свидетельствуют о её соответствии физиологическим потребностям телят. Потери корма в процессе дозировки, транспортирования

и скармливания были'незначительными и'составили: жидкие корма - 0,3-0,5$;

концентрированные корма' - 0,8-1,5$. Стебельные корыа: силос из кукурузы - 4,7-5,6$; сенаж из люцерны - 3,5-3,8$; сено аз клевера - 1,1-Т,4%; зеленая масса -2,1-2,5$. у

В процессе скармливания кормов животные вели себя спокойно,, борьбы.за корыовые места не наблюдалось.

. 5. Экспериментальная проверка и оценка эффектив-■ ности результатов исследований

При определении технико-экономических показателей бил разработан алгоритм выбора целенаправленных технологий и комплектов машин для выращивания телят. " •

Была разработана графовая модель технологий и комплектов машин (рис.-9).' Анализ графовой модели показывает, что использо?-вание. групповых клеток с подвианыи теплоизоляционным полом и подстилкой для содержания телят по 4-5 голов позволяет генерировать по крайней мере 10 технологических схем и соответствующих им комплектов машин.

На ■ основе сраачения абсолютных значений критериальных данных выявили лучшие, которые отнесли к оптимальной технологии.

• Затем построяли многокритериальную оценочную модель (рис. 10) и относительное сравнение площадей оптимальной и исследуемых технологий выращивания телят. Сравнение проводили по обобщенному коэффициенту расстояния к цели:

где - площади по оценочной модели, относящиеся к срав-

ниваемой а оптимальной технологиям -л комплектам машин. С учетом многокритериальной оценки установили наиболее близкие расстояния к цели у комплектов с использованием универсальных раздатчиков телятам и их содержанием в групповых секциях по 4-5 голов ( <>£ = 1Д9; оС. = 1,21). Наииеньшы расстоянием к цели ( = 1Д9) оказалось у технологии, предусматривающей содержание 4-5 животных в клетках с подвижным теплоизоляционными полами и раздачей подстилки с использованием агрегата УШЛ-ЮОО я универсального. раздатчика кормов. Эта технология имеет перспективу развития.

Рис.9, Графовая модель технологий я комплектов машин для выращивания телят

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩЕ ШВОД1

!

Постановка и решение проблемы разработки новой технологии, новых машин и оборудования для выращивания телят,' отвечающих технологическим и физиологическим параметрам животных, позволила впервые получить научные .основы и инженерные рекомендации по созданию новых типов машин и оборудования. Разработанные на основе теоретических и экспериментальных исследований машины и 'оборудование открывают ноеу» ветвь в классификации способов и 'средств для выращивания телят и создают условия для ее дальнейше-* го развития и расширения области применения.

Анализ совокупности теоретических и экспериментальных исследований выявил следующие новые научные и практические результаты:

1. Для обеспечения роста и эффективность производства животноводческой продукции путем оптимального построения и функционирования технологических линий содержания и кормления животных необходимо рассматривать отрасль как сложную биотехническую систему, в которой менее разработанными звеньями являются условия содержания| животное, линия раздачи корма и упразление процессом выращивания.

2. Подсистему„Уеловия содержания - животное" животноводческого предприятия следует рассматривать как состоящую из основных технологических и физиологических параметров животных и напряженности трех факторов - условий их содержания, кормов, микроклимата.

3. Полученная математическая модель роста и среднесуточных привесов телят и экспериментальная их проверка позволили выявить факторы, влияющие на продуктивность животных, и учитывать их при проведении исследовательских и проектных работ. Выявленные в результате экспериментальных исследований технологические и физиологические параметры телят, уравнения роста и среднесуточных привесов создают научную базу для совершенствования машин и оборудования, отвечающих потребностям животных.

4. Разработанная модель управления процессом выращивания телят позволяет рассматривать этот процесс в динамике и на определенных стадиях вносить управляющие воздействия в полученную целевую функцию.

5. Проведенная экспериментальная проверка работоспособности групповой клетки с подвижным теплоизоляционным полом показала

ее соответствие технологическим и физиологическим параметрам животных. Получены зависимости загрязненности теленка от количества выдаваемой подстилки и скорости движения подвижного пола. Эмпирическим путем получены уравнения (73)} свидетельствующие об изменении температуры пола клетки, теплового потока и коэффициента теплопередачи животным.

6. Исследования и производственная проверка оборудования для раздачи подстилки телятам в групповые клетки показала ее работоспособность и позволила определить оптимальные условия пневматического транспортирования подстилочного материала. Разработанный питатель напорно-фильтрационного типа с рыхлительным битером повышает к.п.д. пневмотранспортирования на 18-<:0&.

Установлено, что наиболее точно сила трения (сопротивления транспортирования материала' о стенки трубопровода определяется с учэточ коэффициента Гастерштодта.

7. В результате экспериментальных исследований разрчоотайного способа кормления телят и оборудования для его осуществления установлено соответствие оборудования физиологическим потребностям животных, даюиее увеличение среднесуточных привесов на

п-т.

Ь. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана новая технология и машины для дозировки жидких, концентрированных и стебельных кормов.

Наилучшие результаты работы дозатора жидких кормов получены при следующих его параметрах: диаметр сливного патрубка 0,075-0,50 м, вьшявного - 0,05 м, подводящего - 0,04 м; масса налравителл - 0,350-0,360 кг, его длина - 0,070 м; скорость движения кормушек-контейнеров - 0,130-0,135 м/с.

Основными конструктивно-режимными параметрами дозатора концентрированных кормов следует считать: диаметры загрузочного и выгрузного отверстий - 0,10-0,12 м; скорость движения транспортера - 0,130-0,135 м/с; угол установки распылителей форсунок к горизонтальной плоскости - 60°; скорость движения относительно кормушки-контейнера - 0,130-0,135 м/с.

Оптимальными параметрами дозатора стебельных кормов являются: скорость опускания счесывающего транспортера - 0,00004-0,0002 м/с; скорость счесывающего транспортера - 1,15-1,20 м/с; скорость движения дозатора относительно кормушки-контейнера -0,35-0,40 м/с; длина кормового бурта в бункере - 1,5-1,6 м;

шаг граблин транспортера - 200-220 мм.

Проверка оптимальных конструктивных параметров на экспериментальных образцах¡дозаторов подтвердила правильность полученных минимальных значений критериев оптимизации.

9. Испытания и производственная эксплуатация машин и оборудования для выращивания телят подтвердила значимость разрабатываемой проблемы. Их применение позволит значительно снизить затраты труда (на 30-35Й) и прямые эксплуатационные затраты

(на 45-4®).

10. Совокупность полученных результатов свидетельствует о возможности использования новых машин и оборудования при выращивании других пород крупного рогатого скота 'в различных зонах страны.

11. Решение проблемы повышения эффективности технологического процесса кормления телят и улучшения условий функционирования машин и оборудования имеет важное народнохозяйственное значение, и разработанные в диссертации теоретические и экспериментальные основы являются базой для создания отдельных машин с улучшенными качествами, эксплуатационными и экономическими показателями .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЙАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ и!УБлйК0ВАНи В слндеадох РАБОТАХ

1. Булавин С.А. Из опыта-эксплуатации малогабаритного кормораздатчика РММ-5,0//В кн.: Наука сельскохозяйственному производству: Сб.научн.работ Научно-исслед. и проектно-технологичес-кого. института животноводства ЦЧЗ. - Белгород, 1972, вып. № 2 (2). - 74 с.

2. Булавин С.А. Бокс с совмещенным местом кормления. -Информ.листок № 232-72. - Белгород, 1973.

3. Булавин С.А. Электромобильная установка для группового кормления телят жидкими кормами. - Информ.листок № 221-77. -Белгород, 1977.

4. Булавин С.А. Поточная линия приготовления, охлаждения и раздачи жидких кормов телятам. - Информ.листок № 222-77. -Белгород, 1977.

5. Булавин С.А. Исследование рабочего процесса электромобиль нрго кормораздатчика: Реферат.сборник "Машины и оборудование для

животноводства и кормопроизводства", Всесоюзн.научн.исслед.и-т комплексных проблем машиностроения для животноводства и кормопроизводства. - М., 1981, вып. 3.

6. Булавин С.А. Обоснование параметров кормораздатчика для телят//Мех. и электр. сел.хоз-ва. - 1982, № II. - С. 35-36.

7. Булавин С.А. В любом хозяйстве//Сельские зори. - 1984, № 10. - С. 48.

8. Булавин С.А., Корнейко A.A. Анализ средств механизации раздачи кормов молодняку крупного рогатого скота//Ыех. и электр. сел. хоз-ва. - 1987, № 2. - С. 35-38.

9. Булавин С.А., Корнейко A.A. Универсальный раздатчик// Сельские зори. - 1987, W 7. - С. 48.

10. Булавин С.А. О соответствии животноводческого оборудования физиологическим потребностям телят//Мех. и электр. сел. хоз-ва. - 1987, » 9. - С. 47-48.

11. Булавин С.А. Энергоемкость раздачи кормов горизонтальным счесывающим транспортером//Техника в сел. хоз-ве. - 1984, Н. -С. 28-30.

12. Булавин С.А. Эффективность технологии и комплектов машин для раздачи кормов телятам//Техника в сел. хоз-ве. - 1991, # 3. -С. 35-36.

13. Булавин С.А., Корнейко A.A. Дозатор жидких кормов для телят//Техника в сел. хоз-ве. - 1991, № 6. - С. 49-50.

14. Булавин С.А., Корнейко A.A. Универсальный кормораздатчик/Сельские зори. - 1991, № 6. - С. 51.

15. Булавин С.А. Физиолого-технологические основы создания машин и оборудования для выращивания телят//Техника в сел.хоз-ве. - 1992, * I. - С. 19-20.

16. Булавин С.А. Системы и оборудование для выращивания телят: Учебное "пособие. - Белгород, типография ВАСХШЛ, 1991.198 с.

17. A.c. 620254 СССР, МКИ A0IK 5/02. Кормораздатчик/Федо-■ ров A.C., Булавин С.А. - » 2465400/30-15. Заявл... 27.05.78.

Опубл. 25.08.78. Бил. № 31.

18. А*.с. I30653I СССР, ЫКИ A0IK 5/02. Дозатор жидких мате-риалов/Булавин С.А., Корнейко A.A.. - № 4007586/30-15. Заявл.

17.12.85. Оцубл. 30.04.87. Бюл. № 16.

19. A.c. I34608I СССР, ЫКИ A0IK 5/00. Питатель-дозатор кор-мов/Булавин С.А., Воронцов И.И. - № 4050628/30-15. Заявл.

07.04.86. Опубл. 23.10.87. Бюл. № 39.

20. A.c. 1340688 СССР, МКИ A0IK.5/02. Кормораздатчик/Була-вин С.А., Корнейко А.А-. - № 3816830/30-15. Заявл. 27.11.84. Опубл. 30.09.87. Бюл. № 36.

21. Патент 1460777 СССР, МКИ АОПС 5/00. Способ кормления животных в индивидуальном помещении и установка для его осушест-вления/Булавин С.А'., Воронцов И.И'. - 4198617/30-15. Заявл. 12.01.87. Опубл. 22.10.88. ДСП.

22. A.c. I49I4I9 СССР, ЫКИ A0IK 5/02. Дозатор жидких мате-риалов/Булавин С.А., Корнейко A.A. - №4338848/30-15. Заявл. 08.12.87. Опубл. 07.07.89. Бюл. » 25.

23. A.c..1493198 СССР, ЫКИ A0IK 5/00. Кормоприготовитель-ный агрегат/Булавин С.А., Ужик В.Ф., Воронцов И.И. - № 4220883/ 30-15. Заявл. 15.07.89. Бюл. № 26.

24. A.c. I5I0797 СССР, ЫКИ A0IK 5/02. Дозатор жидких мате-рйалов/Булавин С.А., Корнейко A.A., Ужик В.Ф., Соловьев В.В., Рыков A.A. - 4359032/30-15. Заявл. 05.01.88. Опубл. 30.09.b9. Бюл. № 36.

25. A.c. 1542498, МКИ A0IK 5/02. Кор'мораздатчик/Булавин С.А. Воронцов И.И., Корнейко A.A. - 4425414/30-15. Заявл. 15.02.90. Опубл. 15.02.90. Бюл. № 6.

26. A.c. 1639552 СССР, ЫКИ A0IK 5/02. Дозатор жидких кор-мов/Корнейко A.A., Ужик В.Ф., Булавин С.А., Ломоносов Н.В. -4675732/15. Заявл. 07.04.91. Бюл. № 13.

27. A.c. 1653670 СССР, ЫКИ A0IK 5/00. Устройство для раздачи концентрированных кормов/Булавин С.А.; Воронцов И.И. -4677317/15. Заявл. 07.06.91. Бюл. № 21.

28. A.c. 1653673 СССР, ЫКИ A0IK 5/02. Кормораздатчик/Кор-нейко A.A., Булавин С.А., Ужмх В.Ф., Ломоносов Н.Ф. - 4697911/15

• Заявл..07.06.91. Бюл. № 21.

29. Патент 1707805 СССР, ЫКИ A0IK 5/00. Групповая кормушка для жив9тных/Булавин С.А., Воронцов И.И.-, Устимец В.А., Капустин-А.И. - 4787722/15. Заявл. 01.02.90. Опубл.22.09.91. ДСП.

30. A.c. I724I29 СССР, ЫКИ A0IK 5/00. Мобильный корыопри-готовительный агрегат/Воронцов И.И., Булавин С.А.,.Шевелев И.Н.-4787478/15. Заявл. 30!01.90. Опубл: 07.04.92. Бюл. » 13.

31. Патент'1792296 СССР, МКИ 5А23К 1/00. Способ выращивания телят молочного периода/Булавин С.А., Воронцов И.И. -467729/15. Заявл. 2.03.89. Опубл. 30.01.93. Бюл. № 4.

32. Булавин 'С.А. О создании технических средств для выращивания телят, отвечающих физиологическим потребностям животных.-

Белгородский с.-х.-институт, цех оперативной печати БСХИ. -Белгород, 1992. - 40 с.

33. Л.с. 1556606 СССР, МКИ A0IK 7/02. Устройство для" выпаивания кивотных/Коба В.Г., Корнейко A.A., Булавин С .А., Ужик В.Ф., Соловьев B.B. - JS 4367769/30-15. Заявл. 20.01.88. Опубл.15.04.90. Бкшл. & 14.

34. A.c. 1572474 СССР, МКИ АОК 5/02. Дозатор жидких мате-риалов/Корнейко A.A., Булавин С.А., Уник В.Ф., Ломоносов Н.Ф. -Ге 4491577. Заявл. 10.10.88. Опубл. 23.06.90. Еш. JS 23.

35. A.c. 1607754 СССР, МКИ АОК 5/02. Устройство для подачи яивотныи сыпучих кагериалов/Еулавин С.Л., Воронцов И.И. -

4393256/30-15. Заявл. 23.11.90. Еюл. 3 43.

36.'A.c. СССР, МКИ А015/02. Дозатор жидких корков/Корнёйко A.A.,-Булавки С.А. - 4479390/30-15. Заявл. 07.12.90. Ем. Ji 45.

37. A.c. 70I6I5 СССР, МКИ АОК 5/02. Кормораздатчик/Федоров A.C., Булавин С.;',. - .',> 2598706/30-15. Заявл. 10.03.78. Опубл. 14.09.79.-Еш. П 45.

38. A.c. III4385 СССР, МКИ A0IK 5/02. Кормораздатчик/Була-вин С.А"., Коба В.Г., Корнейко A.A. - !■}. 3592732/30-15. Заявл. 19.05.83. Опубл. 23.09.84. Em. JS 35.

39. A.c. II78369 СССР, МКИ A0IK 5/00. Устройство для очистки и койки кор:.;ушек/Еулавин С.Л., Корнейко A.A. - )Ь 3710486/30-15. ЗаяЕЛ. 14.03.64. Опубл. 15.03.85. Ем. й 34.

40. л.с. II89405 СССР, МКИ A0IK 5/02. Дозатор жидких материалов/Буля вин С.А., Корне-:ко A.A. - 3740309/30-15. Заявл. I0.D5.84. Опубл. 07.11.85. Екл. й 41.

41. A.c. 1246567 СССР, МКИ AOIK I/0C, 1/02. Групповой станок для содержания телят/Булевнн С.Л., Корнейко A.A. -3648971/30-15. Заягл. 29.01.85. Опубл. 07.08.86. Бш. Уг 29.