автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка экологически безопасной технологии и технических средств для профилактической обработки овец против псороптоза

pfü ш

- э т 2зоа

УДК 631.171:62 fía правах рукописи

ОСМОНОВ Ысман Джусупбекович

РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОВЕЦ ПРОТИВ ПС0Р0ПТ03А

Специальность 05.20.01 — Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Республика Казахстан Алматы 2000

УДК 631.171:62

На правах рукописи

Осмоиов Ысман Джусупбекович

РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОВЕЦ ПРОТИВ ПСОРОПТОЗА

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Республика Казахстан Алматы 2000

Работа выполнена в Кыргызской аграрной академии.

Научный консультант доктор технических наук, профессор,

академик АН РК Сеитбеков Л.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коба В.Г.

доктор технических наук Жортуылов О.Ж.

доктор технических наук, профессор Айталнев Е.С.

Ведущая организация - Республиканское государственное казенное

предприятие «Казахский научно-исследовательский технологический институт овцеводства»

Защита диссертации состоится « 2-2. » ИЮНЯ 2000 г. в часов на заседании диссертационного совета Д0.53.09.03 по присуждению ученой степени доктора наук в Казахском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства (КазНИИМЭСХ) по адресу: 480005, г. Алматы, пр. Райымбека, 312, КазНИИМЭСХ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазНИИМЭСХ.

Автореферат разослан « У » МО. Я_2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, .—

доктор технических наук Бекенов М. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Несмотря на резкое сокращение поголовья овец (с 11,5 млн. до 3,7 млн. голов), овцеводство в Кыргызстане остается ведущей и перспективной отраслью. Это обусловлено наличием в республике огромной площади естественных пастбищ - 83% от всей площади земель сельскохозяйственного назначения.

Псороптоз — опасная заразная болезнь, которая быстро передается от больной овцы к здоровым при их контакте. В результате чего животное теряет до 15% шерсти, резко ухудшается качество волокна, нарушается нормальная жизнедеятельность почти всех его органов.

На сегодняшний день единственным методом, предотвращающим распространение этой заразной болезни, является профилактическая обработка (в дальнейшем «обработка») овец в специальных растворах, которой овцы подвергаются дважды в год: весной - после стрижки и осенью - перед зимовкой.

Вопросам механизации технологического процесса купки овец посвящены труды P.M. Каплана, P.C. Суюнчалиева, С.Ж. Байжуманова, С.Г. Джавахи, К.С. Ташимова, A.A. Яковлева, А.Д. Ким и других ученых. Однако в их работах рассматриваются частные вопросы, связанные с подачей овец в купочную ванну и процессы насыщения шерсти эмульсиями. А способы обезвреживания акарицидных препаратов вообще не рассматриваются.

Актуальность данной проблемы диктуется несовершенством существующих технологий и технических средств. Нетехнологичность установки для подгона и подачи овец в купочную ванну и нестабильность концентрации акарицидных веществ в рабочей эмульсии служат основной причиной возникновения болезни овец псороптозом. Кроме того, большой процент акарицидных веществ в составе обработанной жидкости и отсутствие процесса их очистки, являются источником загрязнения окружающей среды. Например, в настоящее время из насчитывающихся в республике 508 купочных ванн объемом от 10 до 40 м3 , где для купания овец затрачивается до 500 тонн акарицидных препаратов, около 30% отработанных жидкостей сбрасываются в окружающую среду.

Настоящая работа направлена на решение этих проблем и выполнена в соответствии с координационным планом НИОКР Кыргызского НИИЖ по заданию 06.02 (№0187008852) на кафедре механизации животноводства Киргизской аграрной академии.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка экологически безопасной технологии и технических средств для обработки овец против псороптоза, которые позволяют резко повысить производительность труда и качество обработки.

Для достижения поставлейной цели необходимо'решить следующие задачи: - провести системный анализ и разработать теоретические основы оптимального проектирования технологических процессов обработки овец против псороптоза; '

- выявить закономерности функционирования пооперационной технологии обработки овец против псороптоза, разработать математические модели;

- разработать принципы моделирования функционирования пункта обработки овец и обосновать параметры машин и оборудования;

- разработать машины и оборудование для обработки овец против псороптоза и провести их хозяйственные испытания;

- провести расчет экономической эффективности предложенной технологии и технических средств и разработать рекомендации по их применению.

Объект исследования: технологический процесс обработки овец против псороптоза, представленный в виде некоторой иерархической системы; экспериментальные установки, макетные и опытные образцы машин.

Научная новизна а осноаиые положения исследований, выносимые на защиту, заключаются: в разработке теоретико-экспериментальных основ построения технологических процессов профилактической обработки овец против псороптоза на базе системного подхода, в результате которого:

- впервые на основе требований охраны окружающей среды, повышения производительности труда, разработаны и внедрены в овцеводстве Кыргызстана экологически безопасная технология и технические средства для обработки овец против псороптоза, имеющие большое народнохозяйственное значение;

- разработаны и предложены теоретические основы, этапы и методы комплексного проектирования технологических процессов обработки овец, обеспечивающие единство методологического подхода;

-/ предложен и реализован метод математического описания технологических '"процессов обработки овец против псороптоза в виде много полюсного агрегата, имеющего вход-выход, позволяющий вскрыть внутреннюю структуру проектируемых технологических процессов и выявить резервы их совершенствования; •

- разработаны математические модели, адекватно описывающие процессы дозаправки купочной ванны акарицидным веществом и очистки рабочей эмульсии, обоснованы.оптимальные их параметры;

- установлены закономерности изменения концентрации акарицидных ве-• ществ в рабочей эмульсии в зависимости от режимов дозаправки ванны и

степени их загрязнения. '' V

Техническая новизна работы проявилась в том, что объекты исследования являются новыми и защищены 12 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения Кыргызской Республики и Российской Федерации.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. В работе определены пути интенсификации овцеводства Кыргызстана и предложен метод оптимального проектирования технологических процессов отрасли.

Разработанная экологически безопасная технология обработки овец проташ псороптоза положена в основу разработки исходных требований на установку для кулки овец, утвержденных Госагропромом Кыргызской ССР (протокол №3

s

от 26 декабря 1988 г.). Разработанные исходные требования на экологически безопасную технологию купания овец против псороптоза утверждены президиумом Кыргызского отделения Международной академии наук высшей школы (протокол №26 от 6.09.99.).

Мазаины и оборудования, разработанные по результатам исследований -установка для очистки рабочей эмульсии, дозатор акарицидных веществ, были изготовлены трестом "Агроспецмонтажналадка" МСХ Кыргызской Республики и малым предприятием "Зооинженерия" Кыргызского НИИ животноводство в количестве 5 и 18 шт. соответственно. Они были внедрены в крестьянском хозяйстве "Кызыл суу" Кеминского района, АО "Путь к коммунизму" Сокулукского района и других хозяйствах Кыргызской Республики. Результаты исследований внедрены в учебный процесс аграрно-инженерного факультета по специальности С.08.312 ~ Механизация сельского хозяйства.,

Апробация. Результаты исследований заслушивались на заседаниях ученых советов Кыргызского НИИ животноводства и Кыргызского НИИ ветеринарии (1985... 1997 г. г), докладывались на всесоюзных и республиканских совещаниях, конференциях Кыргызского СХИ (1988, 1992, 1994), Кыргызской аграрной академии (1997... 1999), АЗВИ (1Ж), Оренбургского СХИ (1992), Казахского СХИ (1993), КазНИИМЭСХ (1998), НТС МСХ Кыргызской Республики (1988), ученом совете института машиноведения HAH KP (1999).

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 275 стр. машинописного текста, содержит 5 разделов, 51 рисунков, 19 таблиц и "приложения на 102 страницах. Список литературы включает 128 источников.

В разделе 1 показано народнохозяйственное значение решения проблемы. Необходимость разработки положений проблемы' диктуется несовершенством существующей технологии обработки овец против псороптоза и низким уровнем ее механизации. Выполнен анализ, определены цель и задачи исследований.

Раздел 2 посвящен изложению общего методологического подхода к разработке технологии обработки овец против псороптоза с позиций теории систем. Проведены теоретико-методические основы и этапы комплексных исследований. _ _ , ' .

Разделы 3 и 4 посвящены теоретическому и экспериментальному исследо ванию машин и оборудования для обработай овец против псороптоза, где разработаны их адекватные, математические модели, обоснованы оптимальные параметры.

Раздел 5 посвящен реализации результатов исследований, где описаны конструкции разработанного комплекса машин и оборудования, приведены результаты испытаний и их технико-экономическая эффективность.

-В заключительной части работы ' изложены общие выводы, даны рекомендации и направления дальнейших исследований. Приведены список использованной литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во ведении отражена актуальность проблемы и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

Предмет, этапы я методы исследований

Схема взаимодействия овцеводческой фермы и пункта обработки овец против псороптоза представлена на рис. 1.

Схема взаимодействия овцеводческой фермы (И) и пункта обработки овец (П)

Рисунок 1.

Учитывая структуру и особенности функционирования пункта, технологию обработки овец против псороптоза можно представить в виде многофазной системы массового обслуживания. Овцы, выходящие из одной фазы обработки, рассматриваются в качестве входящего потока заявок в следующую фазу, где промежутки времени между выходящими потоками изу'-ой и входящими в (/+1) фазу изменяются случайно. Чтобы избежать простоя обслуживающих аппаратов и компенсировать неравномерность функционирования пункта создается специальная емкость-накопитель (загон) V - своеобразное аккумулирующее устройство.

Пусть из фермы овцы в количестве Ф„(1) направляются в пункт обработки п группами (отарами) и размещаются в специальный загон V. Отчет времени о количестве поступивших овец начинается с некоторого начального момента времени *о, т.е. Фп=Ф„(1-1а), который зависит от'их суточного к сезонного поступления, т.е. Ф„ = Ф„ [¡р Ос), ф (ТЛ Поток расхода - производительность пункта Фр (I) зависит от ритма потока т, т.е. Фр (0 = Фр (т).

Будем считать, что каждая группа овец характеризуется случайным моментом времени ^ поступления, и, как правило, не покидает систему до тех пор, пока не будет полностью обслужена. Для описания были использованы следующие законы распределения: показательное, Эрланга ¿-го порядка, Релея, нормальное и равномерное.

Входящий поток (характер поступления овец в пункт для профилактической обработки), описываемый перечисленными законами распределения, является нерегулярным и ординарным, т.е. за бесконечно малый промежуток времени в пункт может поступить не более одной группы овец. Обслуживание овец производится в порядке их поступления в следующей технологической последовательности.

Овцы, поступившие в пункт на обработку, первоначально размещаются в загоне.3 (рис.2), из которого оператор, подгоняя их, направляет на специальную платформу 2 и подает в купочную ванну 4, где они обрабатываются раствором против псороптоза. Механический состав раствора в купочной ванне и очистка рабочей эмульсии контролируются дозатором акарицидных веществ и очистительным устройством.

Схема технологических процессов купочной установки

1 - загон для приманочных животных; 2 - платформа для размещения и подачи овец; 3 — загон-накопитель для необработанных овец; 4 - купонная ванна; 5 - загон для обработанных овец

Рисунок 2.

Здесь важное значение имеет взаимная увязка указанных выше технологе ческих процессов по продолжительности их выполнения, а также подчинени: времени обработки на каждом участке ритму потока, что является одной чъ сложных задач при проектировании пункта.

Общее количество обрабатываемых овец в смену посм имеет вероятностный характер, зависит от характера их поступления и оказывает существенное влияние на коэффициент использования технологического оборудования.

Основными факторами, влияющими на эффектность работы пункта, являются также, и количество обслуживающих людей, и равномерность их загрузки. Поэтому, прежде все1с, необходимо установить - какое количество рабочих должно бьГгь занято на данном пункте и, кроме того, какое распределение нагрузки является наиболее рациональным. В этом и состоит задача сбалансирования технологического процесса, представленного конечным множеством элементарных операций.

-* Вйшеизложенное позволило разработать функциональный набор математических моделей, этапы н мётоды комплексного проектирования технологических процессов и технических средств для обработки овец против псороптоза (рис.3), включающие иерархию от технологического процесса до рабочих органов.

Этапы и методы разработки технологических процессов и технических средств для обработки овец против псороптоза

ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИИ

Формирование факторов, действующих на пункт обработки

Выбор критерия эффективности

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПУНКТА ОБРАБОТКИ ОВЕЦ

Теория сложных систем

Содержательное описание и построение формализованной схемы

Разработка математических моделей и моделирующих алгоритмов

Моделирование и анализ результатов

Обоснование рациональной схемы технологического процесса

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КУПОННОЙ УСТАНОВКИ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Установка для подгона и подачи овец

Дозатор акарицидных веществ

Классическая механика; теория

вероятности и математическая статистика

Установка для очистки рабочей эмульсии

Установка для обезвреживания отработанных жидкостей

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПУНКТА В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

; Создание макетных образцов ус гановок

Натурный эксперимент

Проведение хозяйственных испытаний

Корректировка результатов исследований и модернизация

Разработка рациональной технологической схемы, установок, рекомендаций а их внедрение

Рисунок 3.

Предлагаемая методология проектирования пункта (рис. 3) заключается в следующем. Моделируемый объект прослеживается последовательно по моментам изменения особых его состояний, т.е. в моменты времени, соответствующие концу и началу выполнения каждой элементарной операции, которые рассматриваются как особые состояния пункта.

Например, если Х0- начальный момент и известны 2,(¡а), то нахо-

дится очередной ближайший к ¡о момент // изменения состояния пункта, определяется «качество» этого момента и вычисляются значения соответствующих этому качеству функций в момент (остальные функции в момент Г; не изменяются). Таким образом, приходим к новому моменту I/ изменения состояния пункта и новым значениям ¿зОО ••• • Параллельно вычисляются

необходимые статистические данные как функции от (¡/-¡о) и 2/(¡о), 2¡Си), 2з(1о),... . Затем можно перейти к нахождению очередного момента О т.д.

Для формирования случайных величин использовались псевдослучайные числа с квазиравномерным распределением и специальные компьютерные программы для их генерации методом Монте-Карло.

Приведенные выше общие принципы послужили методологической основой разработки экологически безопасной технологии и технических средств для профилактической обработки овец против псороптоза.

Математические модели п принципы моделирования функционирования пункта

Для математического описания функционирования пункта обработки овец против псороптоза воспользуемся теорией агрегативных систем, расчленяя моделируемый объект (рис. 4) на конечное число подсистем, сохранив при этом существующие ранее между ними технологические связи. В данном случае, если агрегат представляет собой пункт обработки овец против псороптоза, то Х(!) означает характер поступления овец на обработку; У'(0 - количество обработанных овец, g (г) - множество управляющих элементов.

Блок-схема технологического процесса

х(ОеХ

> *(Оег

8(0 еР

у(0еу

►

Рисунок 4.

Пусть в каждый момент времени / е Г0 пункт находится в одном из возможных состояний 2(1), которое определяется его предыдущим (начальным) состоянием 2(1ц), где I > Ц

2(1) = /0, 2(1 о), 0, ХО] /0 со} (1)

Выходной сигнал У0) для момента времени t определяется оператором

¥0) = (V {[Л г0 , 2(10), О, Х^} 10 а,} (2)

где (о - случайные возмущения, воздействующие на пункт в момент г.

Моделирование пункта заключается в том, что воспроизводится его поведение в некоторые дискретные моменты времени, так называемыми особами

к<и<12< ...</„..., (3)

¿читая го фиксированным.

Например, чтобы смоделировать функционирование пункта в общем виде, необходимо задание трех его временных характеристик:

'¿¡(у - время, оставшееся до поступления очередной группы овец на обработку;

- время, оставшееся до полной обработки от предыдущей партии овец;

¿}(0 - количество овец, ожидающее в очереди (в загоне-накопителе) в момент времени '

Следовательно, математическую модель пункта можно построить из трех агрегатов А/, А2 и А3 (рис. 5), состояния которых отождествим соответственно с тремя этими временными характеристиками.

Модель функционирования пункта с/браоотки овец

Х3(0

А\- овцеводческая ферма; А2- пунхт обработки овец против псороптоза; Аз - загон-накопитель

Рисунок 5.

В качестве вектора начальных состояний пункта можно аыбрать любые три числа, из которых первое - положительное целое, а второе и третье - натур ал ь-

ные. Исключение представляют лишь такие три числа, где при произвольном первом второе равно нулю, а третье - отлично от нуля. Смысл такого исключения вполне ясен: когда в загоне-накопителе имеются овцы, обслуживающие механизмы не должны простаивать.

Если 2зЦ) = 0, это означает, что в загоне-накопзггеле отсутствуют овцы. Тогда г2(0 = 0; 2)0) = 0. Если 2}(г) > 0, то овцы находятся как на обработке, так и в загоне-накопителе. В этом случае требуются дополнительные координаты состояния пункта, в частности 23(0 — время, оставшееся до окончания сменного времени. Пусть в момент времени обслуживающий механизм занят 220) > 0, тогда овец размещают в загоне-накопителе, где они ожидают до тех пор, пока не будет обслужена предыдущая партия. При этом 22^) не изменяется, 23($ - увеличивается на количество овец, поступившее в момент г, времени, т.е. + Пяру), 24(0=ТС -¿¡(О, где Тс - сменное время, 25(^) - время поступления последней группы овец в момент /у. Если же в момент г; обслуживающий механизм свободен и очереди нет = 0 и 23(^) = 0, то вновь поступившие овцы сразу принимаются к обработке. Тогда

г3 (0 +0) = гз (О-/) + п((,);

ч + 0) = Тс- г,(*>) г4(Ь+0) = Тс 24 (/, + 0) =24 «,)

при г4^)>0; ). х3(^)>0, (4) при г4 (Гу)=0; при г4 {Ь)>0;

¿2 О, + 0) =<р (Д); 2г +0) = п (/,); г4(ъ,+ 0) = ТС-24(Ь) 24 (/,- + 0) = Тс

при г4(^)>о

V г3^)>о. (5)

Для моделирования функционирования пункта в течение всего сезона в качестве обобщенных координат, например, можно использовать следующие величины:

2^) — время, оставшееся до полной обработки всех овец поступивших За смену;

22(1) — время, оставшееся до окончания сменного времени;

- число смен, оставшееся до полной обработки всех овец, поступающих за весь сезон; •• .

24 р) — количество фактически обработанных овец.

Если - 0 и 2> 0 , это означает, что закончилась обработка всех овец, подлежащих обработке за смену, а сменное время еще не кончилось. Выходной сигнал У = К=1,2,..., Пя - фактическое количество обработанных оэец за время 1П,П составляет

.у

V К«*

О

(6)

Состояние пункта определяется оператором Ш

22 (/<*>+ 0) = ТС-^'

(7)

Если = 0а = 0, это означает, что закончилась очередная смена и одновременно - обработка всех овец, поступивших за смену. Оператор ТУу2 определяет состояние пункта в момент времени 22(Тс + 0)

23(тс+о)=г3(о-1

24(Тс+0) = 24(0 + «(Тс+0)

(8)

И так далее до тех пор, пока ве достигнет нуля или квличество фактически обработанных овец Z/sJ) не станет равньш предполагаемому количеству обрабатываемых овец в сезон. •

Моделирование функционирования внутреннего состояния самого пункта в каждый момент времени можно осуществить следующим образом (рис.6).

Структурная модель и схема взаимодействия технологических процессов обработки овец против псороптоза

А, А2 Аз А« •а5

А) - овцеводческая ферма; А2 - накопитель; А3 - установка для подачи овец; А» -купочная ванна; А; - дозатор акарицидных веществ; А« - установка для очистки рабочей эмульсии; А7 - установка для обезвреживания отработанных жидкостей

Рисунок 6.

Пусть в случайные моменты времени Ц в течение смены Тс в пункт поступают овцы труппами, количество л0у которых представляет собой целочислен-

ные, взаимно независимые, одинаково распределенные случайные величины, рассматриваемые как реализации случайной величины п^ с распределением {Рл„},./=1,2.....

По мере поступления, овцы размещаются в специальном загоне-накопителе (агрегат А^), от которого при помощи установки для подачи овец (агрегат Аз) подаются в купонную ванну (агрегат А4), где обрабатываются специальной ака-рицидной жидкостью.

В противном случае, если агрегат А4 занят, то овцы не направляются в агрегат Л4, а находятся загоне-накопителе А2 до тех пор, пока не будет полностью обработана предыдущая партия овец, т.е.

¡жГ-(р(тпа), (9)

где т„0 - продолжительность обработки предыдущей й^ - партии овец,

Агрегат А4 в процессе обработки каждой партии овец строго проверяет соответствие состава эмульсии в купочной ванне ГОСТу. Если состав эмульсии в купочной ванне не соответствует ГОСТу, тогда агрегат взаимодействуя с агрегатами А} и Аб (дозатором акарицидных жидкостей и установкой для очистки рабочей эмульсии), приводит его в норму. После чего будет ждать взаимодействия с агрегатом Аз.

За время совместной работы агрегатов А2, Аз, А4, А¡, А& А7, агрегат А2 принимает вновь поступивших овец от агрегата А] в количестве, достаточном для заполнения своего загона-накопителя, и в момент времени ^ он окажется готовым к взаимодействию с агрегатом Аз и переходит в состояние ожидания-азаи-модействия. При совместной работе с агрегатами Аз и А< агрегат А2 пропустит имеющихся в нем овец полностью или частично так, что в его накопителе освобождается объем, достаточный для приема очередной партии овец, после чего цикл повторяется.

Полный цикл обработки одной партии овец

,0фв(Ч+Ч+Ч-)' (10)

3 4 5

где г ,г , г - продолжительность обработки в агрегатах А з, А4, А

Аз л4 л5

В качестве обобщенных координат функционирования пункта можно использовать следующие величины:

2] (О - время, оставшееся до поступления в пункт очередной партии овец; • - количество овец, ожидающих обработку;

2з О) - время, оставшееся до окончания обработки очередной партии овец;

24(1) - количество необработанных овец;

2^) - суммарное время фактической работы машин и оборудования в течение смены;

2ц0) - коэффициент использования сменного времени машин и оборудования.

Если 22(^)>0, это означает начало поступления очередной пар-

тии овец, подлежащих обработке. При этом количество овец, вновь поступившее от очередной партии прибавляется к количеству овец, находивших-

14 .

ся в загоне-накопителе, т.е. 2г(^+0)=22(^.1)+поО^, а координаты

24(0, 27(^ -неопределяются.

Если 1,(^)>0, 22(0=0, это означает, что обработка всех овец,

поступивших в предыдущей партии, полностью закончена, а поступления новой партии пока нет. Тогда 21(^+0)=*<рробр) и остальные координаты не определяются. Таким образом, можно определить остальные координаты внутреннего состояния пункта в каждый момент времени.

Хронометражные работа пооперационной структуры данного технологического процесса проводились в овцеводческих хозяйствах («Кызыл-су» Кемйн-ского района, «Путь к коммунизму» Сокулукского района) Кыргызской Республики в течение 1990... 1999 гг.

Временные ряды суточного поступления овец в пункт обработки в течение всего сезона были представлены детерминированной составляющей и случайной компонентой. Описание закономерностей их изменения нами проводились по детерминированной составляющей, которая аппроксимировалась методом наименьших квадратов.

Аппроксимация проводилось с помощью уравнений регрессии. В качестве критерия целесообразности перехода к уравнению регрессии более высокого порядка было принято сравнение остаточных дисперсий по критерию Фишера. В случае, если приближение по полиному более высокого порядка давало скачок дисперсий, но он был несущественный, дальнейшее повышение степени аппроксимирующего полинома прекращалось. В качестве контроля результатов приближения по уравнениям различных порядков были использованы расчеты по стандартной программе на основе полиномов Чебьппева.

Для описания динамики суточного поступления овец в пункт обработки нами было выбрано уравнение следующего вида:

пж = - 27,6 Г2 + 340,58 / + 87,4. (11)

При этом остаточная дисперсия составила 0,087, коэффициент корреляции - 0,99, коэффициент детерминации — 0,943, что подтверждает адекватность эмпирической кривой (11) и-экспериментальных данных.

Плотность распределений интервалов времени между последовательными поступлениями овец в пункт подчиняется показательному закону

/(0-2,92-е°14Ш (12)

с математическим ожиданием 0,173 и среднеквадратическим отклонением 0,026. Критерий согласия Пирсона удовлетворяет соотношению

Р (X2) =0,5398 >0,05.

Количество овец, поступающих в одном рейсе, подчиняется нормальному закону '

(„„.'-30,76)2

_ 2(2,907)2

2,907л/2я Г

/(»Ъс>-7~тг?« ^ ' Г ИЗ)

математическим ожиданием 30,76 гол/рейс и средвеквадратическим отклонением 2,906 гол/рейс. Для критерия согласия Пирсона также выполняется соотношение

Р(%г)*> 0,56 > 0,05.

Поэтому, при 95%-ной доверительной вероятности частотные эмпирические распределения согласуются с распределениями (12) и (13).

Получены также распределения пооперационных затрат времени на элементарные технологические операции.

Установлено, что процесс накопления необработанных и ожидающих профилактическую обработку овец формируется за счет несогласованности продолжительности их поступления и времени обработки, который вычисляется суммированием количества овец, оставшихся необработанными от предыдущей партии, с вновь поступившими.

Как показывают результаты статистического моделирования, с увеличением суточного поступления количество ожидающйзе "профилактическую обработку овец увеличивается. Максимальное накопление овец соответствует максимальному поступлению и ожидается на 8-й день работы пункта.

Выявлено, что существенное влияние на организацию работы пункта оказывает согласованность выполнения технологических процессов подгона и подачи овец во времени. А также и самой купки овец, дозирования акарицидных веществ в рабочую эмульсию и их обезвреживания и очистки от механических примесей. '

Учет этих факторов имеет большое значение при проектировании пунктов обработки овец различной мощности, при разработке соотретствуюгцих технических средств.

Так, при ритме потока (времени экспозиции) поточной линии 20; 30; 40 и 50 с среднее количество накопленных овец, ожидающих профилактическую обработку, в момент поступления последней их партии на 6-й день работы пункта составляет, соответственно, 253; 283; 314 и 338 овец. Эти показатели-с увеличением годовой загрузки пункта также растут.

• Минимальное значение коэффициента использования сменного времени наблюдается в первые 5 дней и последние 10-12 дней работы пункта, а в дальнейшем - с увеличением дневного поступления овец - начинает повышаться, и своего максимального значения достигает на 8-й день работы пункта. При ритме 20; 30; 40; 50; 60 с при максимальном поступлении овец коэффициент ист пользования сменного времени соответственно составит 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5.

ЛродолжительноСя. с максимальным значением коэффициента использования сменного времени в течение всего сезона составит примерно 2...3 дня.

На основании вышеизложенного, учитывая сезонный характер работы пункта, можно сделать вывод, что оптимальным ритмом потока (время экспозиции) поточной линии можно считать 40-45 с. Такой ритм потока позволяет резко повысить коэффициент использования сменного времени до 1,0 и сократить численность обслуживающего персонала до минимума - 3-4 человека.

Обоснование параметров машин в оборудования

Установка для подачи овец. Отличительной особенностью предлагаемой установки (положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №5039223 и а.с. №1316668) является рациональное использование психологического эффекта - стремления овец убегать в противоположную сторону, увидез на той стороне другую овцу («провокатора»). За счет чего уменьшаются трудозатраты и увеличивается производительность.

Производительность купонной линии

04)

где Яподг, бпод ~ производительность. установок, соответственно, для подгона овец на рабочие площадки подавателей и подачи овец в купочную ванну, ов^ц в час; (Уы - пропускная способность купочной ванны, овец в час.

0 =3600-4 = 3600-4,=... = 3600':Л -3 у (15) К£ 1,1 2 2 п п

где А¡, А2,—, Ап - линейные плотности овец в купочной ванне, овец на 1 метр;

&1.&2,скорости плавания овец на участках прошивной траншеи, м/с.

Установлено, что скорость плавания овец к выходу из купочной ванны всегда меньше, чем на 1,2 ... участках, где 3], 3„ и А1<А2< —<А„.

Зависимость Л = /(&) представляет собой гиперболу. При А=1 пронсходш скучивание овец, что приводит к травмированию животных. В связи с этим проплываная траншея выполнена к выходу воронкообразным расширением и снабжена разделительной перегородкой с образованием двух расходящихся выходных каналов, (положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 5044187).

Длина и объем купочной ванны, соответственно, равны:

' (16)

^ - V], (17)

где - скорость плавания овец в приемной часта купочной вдаовд, м/с; Тор -время нахождения овцы в приемной части ванны (вр©йя ориентира), с; -

средняя скорость плавания овцы в проплывной траншее, м/с; Тэ — экспозиция купания, с; Н0 - максимальная высота овцы (Кыргызской тонкорунной породы), м; В0 - ширина брюха овцы, м; 8 - коэффициент бокового перемещения при плавании овец в жидкости; Л - коэффициент, учитывающий перемещения овцы в вертикальной плоскости при плавании.

Обоснованы основные параметры купочной ванны: 1^= 18,6м, Угл = 925^ (для нестриженных овец), Ь№= 9,7м, =4,75 л} (для стриженных овец).

Производительность подачи овец в рабочую эмульсию,

60-ф-5

_и.

т -5

Ч под 0 у

(18)

где <р ~ —

*под ~

5о -

Пп ~

коэффициент заполнения платформы: площадь платформы, м2; время подачи овец в рабочую эмульсию площадь проекции овцы на пол платфорайд, м*/гол; КПД установки для подгона и подачи овец в ванну.

Для определения Т]к рассмотрим полный цикл подачи овец в купонную ванну Тц

+ + го + гв,

где 1} - время загона овец в загон для необработанных овец, мин; хпо&. - время подгона овец на платформу, мин; Ххпф - время закрытия, мин;

- врет транспортировки загруженной платформы, мин;

- время торможения, мин;

- время равномерной подачи овец в ванну, мин;

- время опускания платформы, мин;

- время возврата платформы в исходное положение, мин.

(19)

Ьп Гп Го Ге

Отарда

Ттр + Тт + Тп

под

Тподг + тзакр + ттр ¥тт + гп + го + тв

(20)

и в результате оцененных г-здаченнн имеем т]к = 0,50—0,55.

Тогда = 180...183 овец в час для не стриженных овец и - 74...7$ овец в час для стриженных овец (установка по А.С. №1316668).

Ii

Дозатор акарицядвых веществ (A.C. №1440495 и №1477399, патент Кыргызской республики №178) обеспечивает полную стабилизацию концентрации рабочей эмульсии в зависимости от количества купаемых овец (рис. 7).

Силы, действующие на двуплечий рычаг дозатора

1 - дозирующий стакан; 2 - резервуар; 3 - чашка; 4 - клапан; 5 - двуплечий рычаг; 6 - купочная ванна; 7 - пружина

Рисунок 7.

Дозаправочная масса акарицидных веществ составляет

V -К -1000

А/ = —----а ■п + С, (21;

Б 1

где М - остаточная масса аквршшдных препаратов после купания п овец, кг, Б - процентное содержание действующего вещества в препарате, %; <31 - расход акарицидных препаратов на одну голову, кг/гол; 0. - суммарные потери акарицидных веществ, кг; п - количество овец, гол.

Отсюда дозаправочная доза акарицидных веществ на одну голову равна

+ да,

В процессе купания овец сброс дозаправочной дозы акарицидного вещества в рабочую эмульсию происходит при взаимодействии овцы с двуплечим рычагом 5 дозатора (рис. 7).

Сила воздействия овцы на рычаг дозатора равна -

где Р0 - сила воздействия овцы на рычаг дозатора, Я; МР - масса рычага, кг;

- угол наклона рычага, град; Р'п = Р"п~ усилие пружин, Н;

/гч - высота уровня дозаправочной жидкости в дозирующем стакане, м; Ьт - длина туловища овцы, м; Ьг - длина головы овцы, м;

ко - высота головы овцы над поверхностью жидкости, м (0,20-0,21 м). 3/г

Условие —- = 0, где х = со$а2 , определяет критические точки функции

. дх

Р„, среди которых интерес представляет точка минимума. Имеем:

ЭР (1 -х2)3/2ф(рЦ)+ (2-х--х3)<$(£,

-гт--а-=о. (23)

& (1-х2)ш

уравнение (23) имеет решедие при г ^±1. Функции (¡> и ф зависят от основных параметров дозатора, консганттСг ,£г, Ы и других постоянных.

Для решения (23) при различных значениях Р"п и других эмпирических констант использованы численные методы решения нелинейных уравнений пакета Ма&етайса 3.0, в результате чего были получены зависимости основных параметров дозатора от Рд (рисунок 8).

Оптимальные параметры дозатора 1Р =1,458 м; а2 = 52°50'; Р0 = 4,1Н; 12 = 1,205 м; // = 0,0879 м. Установлено, что устойчивая работа дозатора обеспечивается при расположений пружины 7 на высоте 203 ... 210 мм от уровня жидкости и при расстоянии между рычагами 142... 150 мм, жесткости балан-сирной пружины 0,13 Н/мм. Диаметры впускного и сливного отверстия дотирующего стакана, соответственно равны с1] = 0,0208 м; с12 — 0,0314 м.

Дозатор (рис. 9) рекомендован для дозаправки ванны емесью воды с \еоци-долом, которая - в настоящее время широко применяется против псороптоза овец. При снижении уровня рабочей эмульсии в поплавковой камера под действием силы тяжести поплавкового механизма открывается клапан и происходит дозаправка купочной ванны дозаправочным раствором. Слив жидкости из резервуара прекращается тогда, когда сила подъема жидкости РА в ванне воздействует на поплавок.

Зависимоапи силы еозбействия овцы Ро на рычаг, длины 1Р и угла наклона рычага от усилия пружины Р* я

ОГ 70° 60° 50° 40° 30°

■2 к

14

§ |Э

.1 « 2

I— 1

\ V

А

_ п.

N1

у г \

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Усилие пружины Рп", Н

о ¿а а -Ро

Рисунок 8.

Расчетная схема дозатора

п -I

1.7

1.6

X

е£

V5 г

«5 £

X 5

1.3

и

1 - резервуар; 2 — пружина; 3 — клапан; 4 - поплавковый механизм; 5 - поплавковая камера; 6—купонная ванна

6

Рисунок 9.

Диаметры сливного отверстия трубы и пошивка определяются по формулам:

-^ . , (25)

■ у х-Рр^Р-ы2^

п--—- . (26)

"■Г'Ррэ'Я

где £? - расход дозаправочной дозы рабочей эмульсии, кг/с; /7Р., - плотность рабочей эмульсии, кг/м3; ¡л - коэффициент расхода; Н - напор над центром трубы, м; и/7 -масса деталей поплавкового механизма, иг, У - величина осадки, и;

жесткость, Н/мм и рабочий ход пружины, мы.

Получены оптимальные значения параметров дозатора поплавкового типа дп - 280 мм; тп =3,4 кг, й= 12 мм и рабочий ход кояуспого клапана 12,5.. .18,7 мм.

Определены экологически безопасные дозаправочные дозы акарицидных веществ в расчете на одну овцу (табл. 1).

Таблица 1.

Дозаправочные дозы акаридидпых веществ

Категория овец Доза акарицидных веществ и воды, мл/гол. Примечание

гексахлоран креолиновый неоцидол вода

стриженные 68*78 5,27*5,35 • 620*662

не стриженные 167*171 12,4*133 1875*1940 При длине шерсти до 20 мм

24,2*28,1 3495+4070 При длине шерсти до 30 мм

По результатам химического анализа проб рабочей эмульсии установлено, что с помощью предложенных способов дозаправки ванны акарицидным веществом достигается стабилизация концентрации рабочей эмульсии в пределах рекомендуемых ГОСТом, велячин: 0,025-0,030 % по линдану, 1,00-1,25 % - по креолину и 0,04-0,05 % по неоцидолу (рис. 10).

Полученные эмпирическим путем соотношения (27) позволяют определить текущие значения концентрации акарицидных веществ нерабочей эмульсии:

Стриженные: Нестриженные:

(Л—лчндан, К-креолин, Н-неоцидол) Л = 0,0316-0,01510*4 1 Л = 0,0265-0,018-Ю^-п, )

Н=0,05-0,41-Г5-п.

К= 1,219-0,19-lcV Н = 0,05-0,32-10"5п,

Зависимости концентрации акарицидных веществ от количества искупанных стриженных фит стриженных (II) овец

0,05

№

§ 0,04

=г о ш X

ta х

CD

S

g 0,03

з-№

£ ZT . X

0.02

* * ' " - » шш - i» • -.. •.. _ -« ■ 1(H)

1(К) П(Н)

т. • • _

/ О V •- --•-О---- П(Л) "■-ft

г ----о— . * ..—о

1,25

1,20

is

X

s с о

0)

• &

к §

w

Q.

1.15 fc

X

1.10

200 400 600 800 1000 Котчесгоа овец, голов —о—ливдан-I --о--лиццан-П

1200

-неоцидол-1 -креолин-1

.....-неовддонП^

--А--креолин-П

Лгсунок 10.

Установлено, что механические примеси отрицательно влияют на акари-цидную активность рабочей эмульсии. В процессе купания овец интенсивность снижения концентрации рабочей эмульсии постепенно увеличивается, что свидетельствует о размыве механических лримесей движением овец в жидкости. Поэтому необходимо сочетать способы дозаправки купонных 1шнн с непрерывной очисткой рабочей эмульсии.

Установка для очистка рабочей эмульсии. Масса механических лримесей в рабочей эмульсии, накопленных в процессе купания овец, определена как

вп^Ощ+пт,, (28)

где С„ — масса механических примесей в рабочей эмульсии после купания, кг; (?„/— первоначальная масса механических примесей, кг; п — количество обработанных овец;

- масса механических примесей приносимая одной овцой, кг. Рассмотрим процесс размыва механических примесей в рабочей эмульсии. Движением жидкости и при встречах с овцами размывается определенная масса механических примесей. Вероятность размыва Рмп

Рмп^Рж-Ров, (29)

где Рж - вероятность размыва механических примесей жидкостью; Рт— вероятность размыва механических примесей овцами. Степень размыва механических примесей в рабочей эмульсии зависит от <-*-орости плавания овец и движения жидкости в купонной ванне

3-3

р -(30)

МП 3

ов

Количество размытых, измельченных частиц в долях единицы при каждой встрече с овцами:

1 - встреча Рмт = Рип,

2 - встреча Рмп = (1-Риг)Рш- Рш - Р2ип,

3 - встреча Рщгз ~ Рип-2 Ргш + Р^т, (31)

Кп -встреча Р ~Р -(К -Ш>2 +

0 * МПКц МП 0 МП

(К -IX* -2)х.„х((К -1)-(«~2))

, 0_0_0_рП + +р 0

(л-1)! мп "' мп'

где п = 1,2Л —До.

Суммируя, определяем вероятность Р содержания размытых частиц в порции дп при Ко ясгаечах:

К Ск -1) к (К -Ш -2)

р — х -Р о о | о о о рг _

о мп 1-2. мл 1-2-3 . мп

К (К -1)(К -2)(К -3)

о.-. Р_2_0 , .рА + +

1-2-3-4 мп

К (К -1 )(К -2)х...х(К -(п-1)) , о о_о_в__р» + +

и! мп ""

К (К -1)(£ -2)х...х(Я -(# -1)) х -

[ О О О 0 0 р о

XI мп'

о

Отсюда д определяется как

Ч ~9п'Р • (38)

Установлено, что основная масса механических примесей размывается при первых встречах с овцами и жидкостью. Для снижения потерь акарицидных веществ за счет сорбции на механические примеси, необходимо осуществлять непрерывную очистку рабочей эмульсии, предотвращая размыв загрязнителей.

Для осуществления непрерывной очистки рабочей эмульсии от механических примесей нами предложено новое устройство (а.с. №1412773 и патент КР №160). Технологический процесс очистки осуществляется следующим образом (рис. 11). Угол наклона желоба под действием силы тяжести овцы, уменьшается в зависимости от уровня погружения последней. Когда овца совершает плавательное движение, конечностями ног она постоянно задевает за желоб, а последний под действием упругости пружин стремится занять свое первоначальное положение. В результате такого взаимодействия системы овца-желоб-жидкость происходит непрерывный сбор механических примесей в отстойнике.

Движение механических примесей по наклонному желобу имеет сложный характер. Примеси, попавшие в рабочую эмульсию, со скоростью падения (гидравлическая крупность частиц) поступают на наклонный желоб, и далее под действием собственного веса скатываются по поверхности желоба к отстойнику. Примеси, у которых угол естественного откоса больше угла наклона желоба а, после падения остаются на поверхности желоба. При срабатывании системы очистки овца-желоб-о/сидкость, эти примеси по силе инерции и в ответствии с гидравлической крупностью поступают в отстойник. Для определения скорости погружения желоба составлено уравнение движения очистительной системы овца-желоб-жидкость.

' Овца, находящаяся в жидкости, представляет собой сложную многомассовую динамическую систему,- находящуюся под действием множества различных сил (рис.12).

Установка для очистки рабочей эмульсии

1 - купонная ванна; 2 - наклонный желоб; 3 - пружина; 4— отстойник; 5 - фильтрующий элемент

Рисуноа 11.

Расчетная схема взаимодействия оггцы с наклонным желобом

I - наклонный желоб; 2 - пружина; 3 - купонная ванна; 4 - основное дно ванны; 5 - отстойник

Рйсунок 12:

26 -

В системе овца-желоб-жидкость действуют силы: суммарная масса овец и желоба G=G0+Gm , Я; движущее усилие, развиваемое овцой Q, Н; вес присоединенных масс G2, H; сила поддержания жидкости РЛ и R, Н; момент вязкого сопротивления жидкости во вращательном движении Ма, Н-м; усилие пружины F„, H.

На основе решения задачи о движении твердого тела в жидкости получена математическая модель взаимодействия системы:

}"-|А° -eosя-г-А° -sin«-r + m т +А°-sinfl-г + L И 22 0 11

+ А° -cosa-г-Хж -sina-L + В ■2L-S-(p-p )-L +

22 22 ж ^ ГрэУ

+ A*-cosa-L + m -r-cosía + 6) + AÍI_-sina-r-cosía + 0)+

22 О II .„

+ A° ■cosa-r-cos(a + в)+В •2L-S-(p-p )-L-cosa+ (3

22 .ж рэ

+

Xx-L-co$2a l+^-íc -S-p -r-cosB + c' s' p r-sm8 + 22 M [ o «> r o o rрэ r

+ C ■S -p -L l:2 + n -z-L -IL-co&a-m -q-r-cosfa + B)-

ж ж грэ * П П 0 4 "Г/

— V -p ,-q-r-cos(a + 8)+QL+B :2L-S-(p-p )-q-cosa-L + K -а

л рэ ж рэ

где Y — ускорение системы, м/с2; Ац° Л22° — присоединенные массы в горизонтальном и вертикальном движениях овцы, кг; то — масса овцы, кг, г — расстояние от центра эллипсоида до точки 0, м; ^ - присоединенная масса в вертикальном движении желоба, кг; Вж и 2L - развернутая ширина и длина желоба, м; S - толщина материала желоба, м; р, ррЛ—плотность материала желоба и

рабочей эмульсии, кг/м3; Y — скорость погружения системы, м/с; Со, С'0~ коэффициент сопротивления жидкости при вертикальном н горизонтальном движении овцы; So, S'o — площадь проекции наибольшего поперечного сечения овцы (эллипсоида) на направление, нормальное к направлению движения, м2; Сж - коэффициент лобового сопротивления желоба; Sx — площадь проекции наибольшего поперечного сечения желоба на направление, нормальное к направлению движения, м2; пв — количество пружин; z — жесткость пружин^1 Н/мм; Lit ~ рабочая длина пружины, мм; Vn — объем легких, м3; Q — движущее усилие, развиваемое овцой, Н; К — коэффициент сопротивления жидкости во вращательном движении кг-

Решение дифференциального уравнения (34) численным методом Рунге-Кутта нг персональном компьютере Pentium П-350 с использованием пакета символьной математики Maple V позволяет определить значения скорости погружения желоба при различной жесткости пружин н углах наклона (рис. 13).

Зависимость скорости погружения желоба У„ от глубины погружения И и жесткости пружины 2

0,00 0,04 .0,08 0.12 0,18 0.20 0,24 0.28 Глубина погружения Ь, м

Рисунок 13.

После построения модели регрессии для семейства кривых (рис. 13), связывающих скорость погружения желоба К„ с глубиной погружения А и жесткостью пружины г, рассчитываются регрессионные статистики, оценивающие качество полученной модели. Вычисленное значение /•'-критерия Фишера (равное 655,4) значительно превышает критическое значение ^-распределения при 5%-ном уровне значимости, 4 степенях свободы {<!/) для числителя и 24 для знаменателя, Р0.о5{4, 24) = 2,776. Коэффициент детерминации Я2, при этом, равен 0,987. Следовательно, полученная модель адекватна, а результаты моделирования - достоверны.

Сопоставляя с полученными зависимостями значения критической скорости погружения желоба, при которой обеспечивается непрерывная очистка механических примесей, выбраны оптимальный угол наклона желоба а = 24° и жесткость пружин г = 0,625 Н/мм.

Установка для обезвреживания отработанных жидкостей. Для определения динамики процессов детоксикации акарицидных веществ, в первую очередь, необходимо определить кинетику их распада, в зависимости от физико-химических свойств акарицидов, биологической и физиологической активности растений, метеорологических условий, способов и кратности обработок, т.е.

¿С

¡Г—ЛС, , (35)

Л

С,=С0-е-** , (36)

где С, ~ количество акарицидных веществ, сохранившееся в течение времени мг/кг; Со - начальная концентрация отработанных акарицидных жидкостей, мг/л; к - константа скорости реакции распада акарицидных веществ; / - время.

Из (36) следует, что основным параметром кинетики распада акарицидных веществ является скорость химической реакции, которая характеризуется константой к. При известных значениях начальной концентрации отработанных акарицидных жидкостей, из (36) можно определить константу скорости реакции распада

07)

Зная к, можно определить период полураспада Тщ. '■

т -0'693 плл

Т1/2 Г~ ' (38)

то есть промежуток времени, в течение которого начальная концентрация вещества уменьшается вдвое: Из (38) следует, что к = 0,693/7/,7.

Уравнение (36) с учетом соотношения (38) имеет вид:

0,693 ^

С,=С0-е =С0-е~х . (39)

Экспериментальные исследования процесса обезвреживания отработанных акарицидных жидкостей показали, что из множества химических веществ положительный результат показал только калий марганцево-кислый, который в 0,1% концентрации вызвал расслоение эмульсии и выделение из нее гексахлорана. Большой интерес представляло изучение влияния минеральных удобрений на отработанные акарицидные вещества, т.к. минеральные удобрения по1 вышают микробиологические процессы в почве, за счет чего может проявиться их детоксирующие действие. Были изучены четыре вида удобрений: калий хлористый, суперфосфат, сульфат аммония и карбамид (рис. 14а), а также 0,2% й 0,5% раствор едкого натрия (ИаОН),. негашеной извести и известковой молока (рис. 146).

Инактивация акарицидных веществ в отработанных эмульсиях

а) Минеральные удобрения

Дни

о - карбамид л - сульфат аммония о - калий хлористым

х - суперфосфат п -контроль

б) Химические вещества

Дни

о - негащенная известь д - известковое молока

о - №ОН (0,5%) х - ЫаОН (0,2%)

■Л - контроль

Рисунок 14.

Анализ результатов показывает, что минеральные удобрения и простые химические вещества, ускоряют процесс обезвреживания отработанных акари-цидных жидкостей. Однако процесс обезвреживания лр отекает от 7 до 30 дней, что затрудняет использовать эти способы в производственных условиях. Кроме

этого следует отметить, что из всех изомеров гексахлорциклогексаиа наибольшую устойчивость к гидролизу проявляет альфа-изомер, являющийся потенциальным загрязнителем окружающей среды и обладающий канцерогенными свойствами.

Эксперименты с электролизом показали, что этим способом можно выделить из эмульсии линдан, частично перевести его в йльфа-изомер гексахлорциклогексаиа, который, всплывая на поверхность жидкости, освобождает ее от загрязнителей.

Наряду с электролизом, были проведены эксперименты по разделению ака-рицидной жидкости путем центрифугирования. Однако свежая эмульсия не разделялась при частоте вращения центрифуги 7000 мин"', плотный остаток, а также надосадочная жидкость содержали акарицндные вещества. Поэтому применять эти способы для обезвреживания производственных сбросов отработанных акарицидных жидкостей затруднено.

Исследовано влияние сорбционных процессов на отработанные акарицндные жидкости. Установлено, что активированные угли являются хорошими сорбентами акарицидных веществ, и их можно рекомендовать для производственного испытания. Однако, учитывая острый их дефицит и высокую стоимость, нами были изысканы другие сорбенты, более дешевые и доступные. Исследовали природные угли, добываемые в Кыргызской Республике, являющиеся сырьем для получения активированных углей. Результаты очистки производственных сбросов из купочных ванн с помощью бурых углей марки Б-2 и Б-3, которые приведены в таблице 2, показывают, что сорбционные свойства бурых углей вполне удовлетворяют требованиям очистки отработанных акарицидных жидкостей. После пропускания через слой угля эмульсии, имеющий молочный цвет, выходила прозрачная жидкость, не содержащая остатков акарицидных веществ. Исходя из первоначальной концентрации отработанных акарицидных жидкостей, рассчитана потребность угля на очистку 1 тонны.

Таблица 2.

Результаты очистки производственных сбросов из купочных ванн

Вид и марка угля На- . веска, кг Эмульсия. Фильтрат Потребность угля, кг/г

0, л к, % м, мг СЗф, л к, % качество

ЕПАК 52 244 1,5 24 0,01 2,4 21,6 0,00 а 11,25

Канско-Ачинскии, Б-2 1,5 48 0,01 4,8 43,2 0,00 а 31Д5

Кызыл-Кийский, Б-3 1.5 33 0,01 3,3 29,7 0,00 а 43,00 ,

Сулюктинский, Б-3 1,5 53 0,01 5,3 47,7 0,00 а 27,70

Кавакский, Б-2 1,5 79 0,01 7,9 71,1 0,00 а 19,20

Кавакский, Б-3 1,5 '75 0,01 7,5 70,0 0,00 а 23,10

Карагандинский 1,5 10 0,01 1,0 10,0 0,01 6

Кузбасский 1,5 10 0,01 12 и 0,01 6

Примечание: а - прозрачная без запаха;, б - молочной) цвета

Исследование образцов почв, отобранных из поверхностного слоя на рас-ггоянии 20... 100 м, глубже до 40 см, показало, содержание в них акарицидаых веществ (рис. 15а). Химический анализ проб растений, отобранных около купонных ванн, также показал содержание акарицидных веществ, как на поверхности, так и в структуре растений (рис. 156).

Зависимость уровня концентрации акарицидных веществ от глубины почв (а) и расстояния от купонных ванн (б)

Рисунок 15.

Рассчитанные регрессионные статистики (рис. 15) показывают, что уровень концентрации акарицидных веществ хорошо описывается в зоне эксперимента квадратичными зависимостями как от глубины почв Ь, так и от расстояния Б до купочных ванн. Высокие значения коэффициента детерминации К2, близкие к единице, указывают на тесную связь полученных зависимостей с наблюдаемыми данными, близкую к функциональной.

Взяв за основу принцип очистки способом сорбции акарицидных веществ в процессе их прохождения через бурые угли марки Б-2 и Б-3, измельченные до определенного размера, была разработана установка, сочетающая в себе как предварительную очистку от механических примесей (первая стадия), так и действующих акарицидных веществ, содержащихся в отработанных купочных жидкостях (вторая стадия процесса), которая защищена патентом №159 Кыргызской Республики.

Внедрение в производство результатов исследований и их технико-экономическая эффективность

По результатам теоретических и экспериментальных исследований бы разработаны машины и оборудование для подгона и подачи овец в рабочуь. эмульсию; дозатор акарицидных веществ; устройства для очистки рабочей эмульсии и обезвреживания отработанных жидкостей. Результаты хозяйственных испытаний в овцеводческих хозяйствах Кыргызской Республики показали, что они соответствуют исходным требованиям, обеспечивают качественную обработку, необходимую производительность и улучшают экологическое состояние купания овец.

Трудоемкость процесса купания уменьшается за счет применения нового способа подгона овец на рабочую площадку. Качественная обработка овец обеспечивается путем улучшения качества самой рабочей эмульсии. Стабилизация концентрации акарицидных веществ в рабочей эмульсии обеспечивается за счет применения новых способов дозаправки и очистки купочной ванны от механических примесей. Установка для обезвреживания отработанных акарицидных жидкостей надежно обезвреживает производственные сбросы из купонных ванн и фильтрации жидкости через измельченный слой бурых углей марки Б-2 и Б-3, добываемых в Кыргызской Республике. При этом для сорбции акарицидных веществ от отработанной рабочей эмульсии с остаточным содержанием 0,01% потребуется всего 25...31 кг угля на тонну жидкости. Очищенная от механических примесей и акарицидных средств жидкость может быть направлена для повторного использования.

Установка для подгона и подачи овец в рабочую эмульсию, дозатор акарицидных веществ и устройство для очистки рабочей эмульсии внедрены в хозяйства ОКХ Кеминского района Кыргызской Республики. Дозатор акарицидных веществ ДКВ-3 в АО «Путь к коммунизму» Сокулукского района Кыргызской Республики. Трестом «Агроспецмонтажналадка» МСХ Кыргызской Республики и МП «Зооинженерия» изготовлены 5 и 18 дозаторов акарицидных веществ соответственно. *

Годовой экономической эффект от внедрения в одном хозяйстве при погс ловье 10 тыс. овец составляет 4473 сомов, а расчетный экономический эффект для зарегистрированных в настоящее время крестьянских хозяйств Кыргызской Республики составляет -"более 814 тыс. сомов в год. Основные фрагменты машин и оборудования экспонировались на ВДНХ Кыргызской Республики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Перспективы развития овцеводства Кыргызстана, ориентированные на рациональное использование природных ресурсов республики - естественных пастбищ, выдвигают новые проблемы,, связанные с сохранением окружающей среды и улучшением качества получаемой продукции за счет разработки для отрасли экологически чистых и безопасных технологий и технических средств, куда относится профилактическая обработка овец против пссроптоза.

2. Профилактическая обработка овец против псороптоза представлена комплексом технологических процессов и операций, взаимодействие между которыми проявляется в организационном и техническом аспектах и находит свое отражение при построении организационно-технологической структуры управления пунктом обработки как многоуровневой иерархической системы. Для их решения применен системный подход, в результате которого разработана и предложена единая научно-методологическая основа оптимального проектирования пункта обработки, начиная от технологических процессов и кончая обоснованием параметров машин и оборудования.

3. Использование теории агрегативных систем для математического описания технологических процессов профилактической обработки овец позволило вскрыть внутреннюю структуру и выявить резервы их совершенствования. Динамйка суточного поступления овец в пункт обработки описывается уравнением регрессии второго порядка. Интервалы времени между последовательными поступлениями овец подчиняются показательному закону с математическим ожиданием 0,173 ч и среднеквадратическим отклонением 0,026 ч. Количество овец, поступающее в одной группе, согласуется нормальным законом с математическим ожиданием 30,76 овец в группе и среднеквадратическим отклонением 2,907 овец в группе. Обосновано оптимальное значение ритма потока - 42 с.

4. Основу рекомендуемой технологии процесса подгона и подачи овец в купочную ванну положен новый принцип - рациональное использование психологического эффевгга - стремления овец убегать в противоположную сторону, увидев на той стороне другую овцу («провокатора»). Обоснованы оптимальные значения параметров передвижной установки для подачи овец: усилие необходимое для передвижения загруженной платформы - 300...320 Н; угол его наклона - 28...410; размеры купонной ванны: длина — 9,6...18,5 м, ширина -0,4 ...0,6 м и глубина-1,1...1,2 м.

5. Доказано, что дозирование акарицидных веществ в рабочую эмульсию необходимо осуществлять непрерывно в процессе купания овец. Для его осуществления предложен и апробирован дозатор, строго обеспечивающий непрерывное дозирование акарицидных жидкостей через двуплечий рычаг при контакте тсивотными-в зависимости от уровня концентрации жидкости в,.купоч-

6. Получено уравнение, позволяющее определить текущие значения концентрации акарицидных веществ рабочей эмульсии в зависимости от количества обработанных овец. Доза дозаправочной эмульсии составляет для стриженных овец 5,27... 5,35 мл неоцидола и 620... 662 мл воды на одну голову; для не остриженных - 12,4...13,4 мл неоцидола и 1875...1940 мл воды (при длине шерсти 15...20 мм) и 24,2...28,1 мл неоцидола и 3495...4070 мл воды (при длине шерсти 25...30 мм).

7. Разработан и предложен новый способ непрерывной очистки рабочей эмульсии от механических примесей в купонной ванне в виде наклонного желоба, постоянно совершающего колебательное движение вокруг неподвижной оси в зависимости от усилия воздействия обрабатываемых овец. Получена математическая модель, решение которой методом Рунге-Кутга позволило определить оптимальное значение скорости погружения желоба в зависимости от его основных параметров - жесткости пружин и утла наклона.

8. Установлено, что наиболее эффективным и экономически выгодным для обезвреживания отработанных акарицидных жидкостей является использование сорбционных свойств бурых углей марки Б-2 и Б-3. Для сорбции акарицидных веществ из отработанной рабочей эмульсии с остаточным содержанием 0,01% потребуется 30...35 кг угля на I тонну жидкости.

9. Доказано, что минеральные удобрения, внесенные в почву, в 2 раза ускоряют процесс детоксикации акарицидных веществ. Выращивание на этой загрязненной почве сельскохозяйственных культур, резко снижает содержание остатков пестицидов в почве за счет их миграции в растения.

10. По результатам исследований были разработаны исходные требования и рекомендации, которые утверждены НТС МСХ Кыргызской Республики. Установка подачи овец, дозатор акарицидных веществ и устройство для очистки рабочей эмульсии внедрены в овцеводческом крестьянском хозяйстве "Кызыл Суу" Кеминского района, АО "Путь к коммунизму" Сокулукского района Кыргызской Республики. Трестом «Агроспецмонтажналадка» МСХ Кыргызской Республики и МП «Зооинженерия» изготовлены 25 дозаторов. Фактически годовой экономический эффект от внедрения в одном хозяйстве при среднем поголовье 10 тыс. овец составляет 4473 сомов, а расчетный - на объем внедрения по всем хозяйствам Кыргызской Республики - более 814 тыс. сомов в год.

11. Выполненная работа может послужить теоретико-методической базой проектирования технологических процессов животноводства, и является новым самостоятельным разделом курса «Механизация животноводческих ферм» - "Машины и оборудование процессов овцеводства". Техническая новизна работы проявилась в том, что объекты исследования защищены 12 авторскими, свидетельствами и патентами на изобретения.

Теоретическое и практическое значение выполненных работ далеко не исчерпывается рассмотренными выше .задачами. Основными направлениями дальнейших исследований в этой области являются усовершенствование существующих и разработка новых технологий и технических средств, в частности, уцля стрижки, дойки овец и первичной обработки' шерсти, и другие с учетом рыночных отношений.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1 Осмонов Ы.Д., Исмаилов К.И. МетЬднка сохранения активных изомеров в гексахлоран-креолиновой эмульсии //Сельское хозяйство Киргизии.- 1986 -№ 9. - С.33-34.

2. A.C. № 1316668. СССР. Установка для санитарной обработки овец //Исмаилов К.И., Осмонов Ы.Д., Назаров С.О. и др. Опубл. 15.06.87.

3. A.C. № 1337014.СССР. Устройство для подачи овец на стрижку и купку //Исмаилов К.И., Кубышкин В.И., Осмонов Ы.Д. и др. Опубл. 15.09.S7.

4- A.CJM412773. СССР. Купонная ванна //Осмонов Ы.Д., Исмаилов К.И Опубл. 30.07.88..

5. А.С.№ 1440495. СССР. Купонная ванна //Осмонов Ы.Д., Исмаилов К.И. Опубл. 30.11.88.

6- Осмонов Ы.Д. Некоторые вопросы теории сохранения концентрации ака-рицидных веществ в эмульсии при купке овец //Паразитарные болезни животных. - 1989, №1.- С.93-96.

7. Осмонов Ы.Д., Серов В.М. Устройство для дозирования маточного раствора в купонных ваннах //Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1989. -№ 7. - £22-23./ 1

8. Осмонов Ы.Д., Серов В.М. Способы дозаправки ванны и концентрация линдана. - Ветеринария.- 1989, № 7. - С.25-27.

9. A.C. №1477399.СССР. Устройство для дозаправки дезраствором купонной ванны //Осмонов Ы.Д., Серов В.м.0публ.07.05.89.

10 Осмонов Ы.Д. Устройство дозаправки купонной ванны ДКВ-2 //Паспорт по эксплуатации. - Бишкек: Госагропром KP, 1989. - 4с.

11. A.C. №1586701.СССР. Устройство для удаления жидкости с шерсти овец //Искандарян М.И., Осмонов Ы.Д. Опубл. 23.08.90.

12. Осмонов Ы.Д., Серов В.М. Устройство для поддержания лечебных концентраций в купонных ваннах при обработке обец против псороптоза. -Фрунзе: КыргНИИНТИ; 1990. - 4 с.

13. Осмонов Ы.Д. Механизированная дозаправка купонной ванны и концентрация гамма-изомера ГХЦГ //Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов: Тезисы докл. - Алма-Аты, 1991. - С.58-59.

14. Исмаилов К.И., Осмонов Ы.Д., Жаныбаез O.K. и др. К вопросу повышения эффективности процесса противочесоточной обработки овец //Труды ' КыргНИИЖ. -пос. Фрунзе, 1991.- С 150-156.

15. А.С-№1713576.СССР. Устройство для купания овец //Осмонов Ы.Д., Исмаилов К.И. Опубл.23.02.92.

16. Осмонов Ы.Д., Исмаилов К.И., Жаныбаев O.K. и др. Механизация противочесоточной обработки овец. — Бишкек: КыргНИИНТИ, 1992. —27 с.

17. бемомов Ы.Д., Жусулов У.Т. Способ дозаправки купонных ванн акарицид-ным раствором//Труды КазСХИ- - Алматы, .1993.- С.85-87.

18. Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т., Мажинов KiC. Способ очистки отработанных купонных жидкостей //Груды КазСХИ. - Алматы, 1993. - С. 94-97.

■19..Осмонов Ы.Д., Серов В.М. и др. Механизация процессов при обработке овец против паразитных заболеваний. — Бишкек, 1993.-38 с.

20. Осмонов Ы.Д. Установка для купания овец //Сб. науч. тр. КыргСХИ. - • Бишкек, 1994,-С. 11-14.

21. Осмонов Ы.Д. Обоснование механизированного способа дозаправки купонной ванны //Сб. науч. тр. КыргСХИ. - Бишкек, 1994. - С.45-48.

22. Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т. К обоснованию параметров дозатора лекарственных растворов //Сб. научн. тр. КыргСХИ. -Бишкек, 1994.- С.50-53.

23. Осмонов Ы.Д., Салыков P.C. Пути обезвреживания остатков противопсо-роптозных средств //Сб. науч. тр. КыргСХИ. - Бишкек, 1994. - С. 17-24.

24. Осмонов Ы.Д. Методы стабилизации концентрации акарицидных веществ в купонных жидкостях //Сб. науч. тр. КАА. - Бишкек, 1997.- С. 14-18.

25. Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т., Нариев З.А. Физические и акарицидные свойства купонных жидкостей и факторы влияющие на них //Сб. материалов международной научно-теоретической конференции. - Ош, 1997 — С.116-118.

26. Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т. Способы дозаправки купонных ванн и влияние их на акарицидную активность купонной жидкости //Сб. материалов международной научно-теоретической конференции. — Ош, 1997.-С.119-121. ...

27. Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т., Турдукулов С.Т. Проблемы обработки овец против чесоточных заболеваний //Сб. материалов международной научно-теоретической конференции. - Ош, 1997.-С. 113-115.

28. Осмонов Ы.Д. Экологически чистая технология обработки мелкого рогатого скота против паразитарных заболеваний. - Бишкек: KAA.1997.-97c.

29. Патент Киргизской Республики № 159. Устройство для очистки отработанных купочных жидкостей //Осмонов Ы.Д., Салыков P.C. и др. Опубл.01.04.97. • .

30. Патент Кыргызской Республики. №160.Устройство для очистки купочной жидкости //Осмонов Ы.Д., Жусупов У.Т. и др.Опубл.01.04.97.

31. Патент Кыргызской Республики. №178. Устройство для дозаправки купоч-ной ванны рабочей эмульсией //Осмонов - Ы.Д., Жусупов У.Т. и др. 0публ.17.04.97. ■

32. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 5039223. Купонная ванй'а, //Осмонов Ы.Д.

33. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 5044187. Установка для купания овец. //Осмонов Ы.Д.

34. Осмонов Ы.Д. Технология обезвреживания отработанных акарицидных жидкостей //Сб. науч. тр. КАА. - Бишкек, 1998 - С. 43-47.

35. Жусупов У.Т., Осмонов Ы.Д. Теория взаимодействия овец с наклонным желобом в жидкости //Сб. науч. тр. КАА. - Бишкек, 1998. - С. 54-59.

36. Осмонов Ы.Д. 'Обоснование способов обезвреживания отработанных ака-рицидных жидкостей //Сб. научи, тр. ТАДИ, Том 2. -1999. - С.87-89.

37. Осмонов Ы.Д. Математические модели технологических процессов обработки овец-против псороптоза //Сб. научн. тр. КАА. — Бишкек, 1999. -С.12-17.

38.' Сеитбеков Л.С., Осмонов Ы.Д. Исследование экологически безопасной технологии обработки овец против псороптоза // Сб. научн. тр. КАА. - Бишкек, 1999. - С.9-14.

39. Осмонов Ы.Д. Экологически безопасная технология обработки овец поотда псороптоза//Сб. научн. тр. Каз. НИИМЭСХ, 1999. - С.277-284.

40. Сеитбеков Л.С., Осмонов Ы.Д. Математические модели и принципы моделирования пункта обработки овец против псороптоза //Наука и новая технология. - 2000, №2 (в печати).

ТуШн

Осмонов Ысман Жусупбекулы «Псороптозга кррсы крйларды профилакшкалык тогьпудьщ экологаяга кдушоз технологиясын жше техникалык, к^ралдарын жасау»

Мамандык, 05.20.01- ауьш шаруаишлыш вндарЫн механикаландыру

Жумыста Кдршзстанньщ крй шаруашьшыгын кэркыццату хсщдары аныкгалып псороптозга карсы крйларды профилакшкалык, тогытудыц экологияга кэушсхз технологиясын жане техникалык; куралдарын оцтайлы жобалаудыц гылыми непздертжасалган. Крйларды профилакшкалык, тогыту технолошялык; урдостерш Kipiti-шыгысы бар квп полюет! агрегат ретшде математикалык жазу едиггемеа усыньшып ол icss асырылды: нвтижесшде жобаланушы технологиялык уРД^тердщ iniKi журылымы айкындалып, оны жетшцру жолдарыньщ резервтер1 аньщгадды. Тогымга ертнда косу Tepri6i мен ондага жумысшы эмуиьсиясыньщ ластану дэрежесше байланысты эмульсиядагы акарицидп затгьщ шогырыньщ езгеру зандылыгы аныкуалды. Жумысшы эмульсиясын тазарту жене тогымга акарицидт! затты косу урд1стерш барабар сипаттайтын математикалык; моделвдер кэдрыльт олардьщ ушмды параметрлер! йейектелдо. Жасалынган техникалык куралдар 12 енерташдыш куелжхер! мен патештермен крршшп, олар Кдргыз Ремгубли-касыяьщ шаруашылыкуарывда крлданым тахгш.

RESUME Ysman G. Osmonov "Development of ecologically safe technology and hardware for preventive treatment of sheep against psoroptose " .

05.20,01. Speculate - Mechanization of agricultural production. The ways of sheep bealdiijg intensification of Kyrgyzstan are defined in the paper and

the scientific principles of optimal designing of ecologically safe technology and hardware for preventive treatment of sheep against psoroptose were developed in of. The method of mathematical description of technological processes is proposed and implemented in the form of multi-pole machine which has "entry - exit". Ibis method enabled to uncover the inner structure of designing techndlogical processes and to reveal the reserves of their improvement. The patterns of change of acaricidal substances concentration in the working emulsion dependency on the regime of refilling the bath and on its contamination rale. The mathematics models which describe adequately the process of filling the bath with acaricidal substance and the process of the working emulsion clearing were developed. Their optimal, parameters were also justified. The developed hardware were defended by'12 inventors certificates and by the patents on invention. This hardware was introduced in the agriculture of Kyrgyz Republic.

Подписано в печать 11. 04. 2000. Формат 60X84(16 Печать офсетная. Объем 2,0 п.п. Зак. 42. Тир. 100

г. Бишкек, уп. Медерова, 68. Типография Кырг. агр. академии