автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка конструкции и эффективность использования устройства для массажа вымени нетелей

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАССАЖА ВЫМЕНИ НЕТЕЛЕЙ

05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители:

член-корреспондент МАИ, заслуженный механизатор РТ, канд.техн.наук, доцент Н.А. Сафиуллин, заслуженный деятель науки и техники РТ, канд.техн.наук, профессор Х.С. Гайнанов

На правах рукописи

ШАРИПОВ РУСТАМ МИРЗАГАЛЕЕВИЧ

Казань 1999

АННОТАЦИЯ

диссертационной работы Шарипова P.M. на тему: "Разработка конструкции и эффективность использования устройства для массажа

вымени нетелей"

Целью работы является изыскание, разработка и исследование более совершенных конструкций устройств для массажа вымени нетелей, обоснование важнейших параметров, режимов их работы, а также - нового способа оценки зоотехнической ценности первотелок.

Научная новизна состоит в разработке теоретических основ для обоснования параметров и режимов работы, создании: «овых пневмомеханических массажных устройств, а также в разработке нового способа оценки зоотехнической ценности пород первотелок.

На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснованы основные параметры и режимы работы пневмомеханических массажных устройств.

Экспериментально подтверждены основные результаты теоретического исследования. Установлено, что рекомендуемая технология подготовки нетелей к лактации - пневмомеханический массаж и первичная адаптация их к условиям машинного доения - способствует улучшению морфологических признаков и функциональных свойств вымени первотелок. Молочная продуктивность, содержание жира в молоке, интенсивность молоковыведе-ния у первотелок опытной группы были выше, соответственно, на 9,7 ...13,2; 1,1 ...3,4 и 6,5 ...11,9% по сравнению с показателями животных контрольной группы. На каждый рубль инвестиций по внедрению новой технологии экономия составляет 8,72 рубля.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, рекомендаций, списка использованной литературы и приложений.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................6

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Основные технологические и технические требования, предъявляемые к У MBH.............................................................. 9

1.2. Особенности технологии подготовки нетелей к лактации..... 13

1.3. Анализ разработок и исследований технических средств

для массажа вымени нетелей....................................................... 21

1.4. Конструктивно-функциональные особенности устройств

для массажа вымени нетелей....................................................... 33

1.5. Краткие выводы, цель и задачи исследования........................ 36

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Исследование характеристик системы для массажа вымени нетелей............................................................................................ 40

2.2. Оценка зоотехнической ценности первотелок......................... 48

2.3. Вывод уравнения поверхности вымени коров........................ 57

2.4. Совершенствование оценки равномерности развития четвертей вымени у коров................................................................. 63

2.5. Определение частоты воздухообмена в рабочей камере

массажного устройства................................................................ 67

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ А. МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Цель и программа лабораторных исследований.................... 75

3.2. Методика исследований основных упругих свойств массажных элементов......................................................................... 77

3.3. Лабораторный измерительно-регистрационный комплекс... 79

Б. МЕТОДИКА ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.4. Цель и программа хозяйственных исследований.................... 83

3.5. Методика хозяйственных исследований механического и пневмомеханического массажных устройств............................ 65

3.6. Методика обработки результатов лабораторных и хозяйственных исследований.......................................................... 92

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

А. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Испытание упругих массажных элементов на растяжение.... 94

4.2. Исследование прогиба массажных элементов......................... 90

4.3. Влияние сечения дроссельного отверстия и частоты пульсаций на изменение вакуумметрического давления в рабочей камере устройства......................................................................... 99

4.4. Влияние объема рабочей камеры массажного устройства

на изменение в ней вакуумметрического давления.................. 101

Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.5. Исследование вертикальной деформации вымени...............

4.6. Определение усилий» действующих на вымя животного, при пневмомеханическом массаже.............................................

4.7. Влияние механизированного массажа на морфофункцио-нальные свойства вымени нетелей.............................................. ^^

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ НЕТЕЛЕЙ К УСЛОВИЯМ МАШИННОГО ДОЕНИЯ

5.1. Результаты производственных опытов и расчет технико-экономических показателей использования массажных устройств............................................................................................. 12©

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ............... 127

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................... 131

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................... Ш

ВВЕДЕНИЕ

В период формирования в сельском хозяйстве новых, рыночных отношений особенно важным становится дальнейшее углубление интенсификации технологических процессов в животноводства. Возникла потребность рационального использования приемов повышения племенных, продуктивных и воспроизводительных качеств животных, более приспособленных к условиям машинного доения. Интенсификация молочного скотоводства наряду со значительным повышением молочной продуктивности коров требует ежегодного ввода в дойное стадо 20...30 первотелок на каждые 100 голов. Этот процесс может быть успешным только в том случае, если он основан на рациональном управлении технологическим процессом подготовки нетелей к лактации и адаптации их к условиям машинного доения.

Анализ показывает, что повышение эффективности механизированной технологии подготовки нетелей к лактации возможно путем совершенствования известных устройств и создания новых, обеспечивающих более высокое качество выполнения технологического процесса и позволяющие вести целенаправленную тренировку вымени нетелей: ускорить развитие молочной железы, вызвать в ней количественные и качественные изменения, сформировать ее форму. Поэтому, учитывая то обстоятельство, что функция молокоотдачи у коров формируется под влиянием не только наследственных задатков, но и при сильном воздействии условий внешней среды, в т.ч. и технологических факторов, следует каждому животному создавать такие условия, которые позволили бы полностью реализоваться наследственным задаткам его молочной продуктивности.

В настоящее время создание устройств для массажа вымени нетелей (УМВН) комбинированного действия - перспективное направление их совершенствования. Однако, как показал анализ, сложность конструкции, большая трудоемкость их эксплуатации сдерживают широкое распростра-

нение таких устройств. Следует подчеркнуть, что во многих случаях режим работы массажных устройств не зависит от физиологического состояния животных.

Массаж вымени нетелей и их адаптация к условиям машинного доения оказывают также существенное влияние на снижение заболеваемости первотелок скрытыми формами маститов.

Одним из факторов, сдерживающих интенсификацию молочного скотоводства, является отсутствие комплексной оценки коров, учитывающей эффективность переработки ими питательных веществ корма на рост, развитие и синтез молока, а также тип нервной деятельности, стрессоустойчивости и конституцию.

Важное народнохозяйственное значение в повышении эффективности отрасли молочного скотоводства имеет разработка более совершенных конструкций устройств для массажа вымени и нового способа оценки зоотехнической ценности первотелок на основе раннего, комплексного и объективного анализа, позволяющего выявить степень реализации генетически обусловленного потенциала молочной продуктивности, влияния технологии и различия между животными не только в разрезе пород, но и в пределах линий, семейств и учитывать индивидуальные особенности отдельных особей.

Настоящая работа посвящена изысканию, разработке и исследованию более совершенных конструкций устройств для массажа вымени нетелей, обоснованию важнейших параметров, режимов их работы, а также - нового способа оценки зоотехнической ценности первотелок.

Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований КГАВМ и республиканской научно-технической программы РТ "МОЛОКО" по теме:"Разработать и внедрить мероприятия по повышению продуктивности молочного скотоводства и совершенствованию технологии подготовки нетелей к условиям машинного доения."

На защиту выносятся следующие положения:

теоретические разработки по обоснованию технологии рабочего процесса и определению конструктивных параметров массажного устройства;

новый принцип комбинированного воздействия элементов массажного устройства на молочную железу животного - пневмомеханический массаж и комплекс устройств для его осуществления;

динамическая модель упругой системы вымени животного и результаты анализа его функционирования с выявлением характерных параметров;

методика объективной оценки зоотехнической ценности первотелок, учитывающая породные различия, потенциала молочной продуктивности, технологической схемы доения и индивидуальные особенности отдельной особи;

аналитические зависимости для определения показателей формы и поверхности вымени животных, основанные на использовании зоотехнических промеров, доказательство их достоверности;

методика и критерий для оценки равномерности развития четвертей вымени первотелок и примеры ее апробации;

конструкция и определяющие параметры массажных устройств, обоснование режимов их работы, установленные с учетом зоотехнических ограничений и условий функционирования;

технико-экономические показатели использования массажных устройств в конкретных хозяйствах и эффективность технологии подготовки нетелей к условиям машинного доения.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,

ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К УМВН

Многочисленные исследования и практика передовых хозяйств убедительно показали, что в интенсификации отрасли молочного скотоводства имеет первостепенное значение целенаправленное выращивание телят, их своевременное осеменение и подготовка нетелей к лактации. Существенным моментом в развитии их будущей молочной продуктивности, наряду с другими технологическими факторами, является массаж вымени и первичная адаптация животных к условиям машинного доения.

Практика показывает, что даже целенаправленная селекция, воспроизводство, полноценное кормление животных, рациональная организация труда на ферме не позволят повысить молочную продуктивность и существенно снизить уровень заболеваемости их маститами, если в хозяйствах не уделять должного внимания соблюдению и внедрению более перспективной технологии.

Народнохозяйственное значение данной проблемы объясняется и тем, что интенсификация производства молока привела к значительному сокращению срока эксплуатации коров: в Германии и в лучших хозяйствах РФ -3,5...4, в Великобритании - 4 лактации [52,137].

Другая причина, значительно сокращающая количество и качество получаемого молока - маститы. Количество коров с клинической и скрытой формой маститов во всех странах мира колеблется в среднем от 17 до 20 %, а в отдельных - достигает 50% [55]. В США, например, экономический ущерб от этого заболевания составляет 500 млн. долларов. Следует отметить, что у первотелок наибольший процент заболевания маститом приходится на первые три месяца лактации [50]. Также установлено, что процент

выбраковки первотелок» получивших пневмомассаж вымени в стадии нетелей, более чем в десять раз ниже по сравнению с аналогами [37].

Следовательно, при интенсивном использовании молочных коров необходимо создать оптимальные условия для выращивания молодняка и подготовки нетелей к лактации. Совершенствование традиционной технологии и устройств, для массажа вымени нетелей, а также широкое их внедрение в производство представляют собой значительный резерв проявления унаследованных качеств и повышения эффективности отрасли скотоводства.

На основании анализа работ, посвященных совершенствованию устройств для массажа вымени нетелей и технологии подготовки их к лактации, можно сформулировать основные требования, предъявляемые к ним.

1. Механизированный массаж вымени нетелей и доение коров-первотелок должны проводить одни и те же операторы. Более высокая материальная заинтересованность животноводов в результатах своего труда и исключение фактора "чужая доярка" существенно снижают отрицательные стресс - факторы и обеспечивают лучшие показатели" акта молокоотдачи животных.

2. В зависимости от принятого способа содержания коров, массаж следует проводить там, где их доят. При этом время его выполнения и кратность должны полностью соответствовать принятому распорядку дня для данной молочной фермы. Этим достигается лучшая адаптация животных к условиям машинной технологии получения молока. В результате многократного совпадения во времени акта доения с теми или иными факторами внешней среды (время, место, подход оператора и др.) формируется условный рефлекс молокоотдачи. Так, по данным И.Г. Велитока постоянный режим дня резко стимулирует все компоненты акта молокоотдачи: удой за месяц увеличился на 19,0%, а полнота молокоотдачи возросла на 18,5% [32].

3. В течение всего периода проведения массажа и первичной адаптации к условиям машинного доения следует соблюдать идентичность подго-

товки вымени - продолжительность приемов, температуру воды для обмывания вымени (40° С) и т.п.

4. С целью исключения возникновения отрицательных стресс - факторов не допускается переформирование групп животных и их перестановка в секциях коровника. Например, с введением в стадо дойных коров совсем незнакомого животного, удои снижаются на 5 % [122].

5. Для массажа, в зависимости от размеров вымени и срока беременности животных, нужно использовать либо универсальные, либо набор пневматических или пневмомеханических устройств ( последние выпускаются трех размеров).

6. В формировании размеров вымени, изменении его функциональных свойств и адаптации нетелей к условиям машинного доения важное значение имеют также параметры режима работы массажных устройств. В процессе доения коров вакуумметричеекое давление в вакуум - проводе колеблется в довольно широких пределах - от 37,26 до 74,53 кПа [141,188]. При использовании обычных пульсаторов, которыми укомплектованы большинство отечественных доильных аппаратов и У MBH, всякое колебание вакуума приводит к синхронному изменению частоты пульсаций массажа и нарушению стереотипа работы У MBH. Поэтому, всякое изменение вакуумного режима, как показал анализ, влияет на интенсивность массажа, а с другой стороны, оно приводит к нарушению частоты пульсаций. Данная проблема успешно решается при использовании либо пульсаторов с электрическим приводом, что нашло широкое применение в нашей стране, либо доильных аппаратов попарного доения. Последние при колебании вакуум-метрического давления в значительных пределах в линии обеспечивают стабильную частоту пульсаций в аппаратах (отклонение - 2...6%) [53]. При этом каждое УМВН комплектуется аналогичными пульсаторами, которыми снабжены доильные аппараты в данном хозяйстве, а величину вакууммет-

рического давления в вакуум - проводе устанавливают и поддерживают в соответствии с типом доильного агрегата или установки (47...53 кПа).

7. Важным моментом в адаптации нетелей к условиям машинного доения является правильный выбор массы подвесной части массажного устройства. С этой целью ее выбирают в соответствии с аналогичным показателем доильного аппарата, эксплуатируемого в данном хозяйстве. Величина указанного параметра, как показали производственные опыты [70], оказывает влияние на полноту выдаивания коров.

8. Как показали результаты исследований УМВН в различных хозяйствах Татарстана, в обеспечении заданного режима массажа определяющее значение имеет величина поперечного сечения дроссельного отверстия. Поэтому ежедневно нужно проверять состояние указанного выше сечения, а при необходимости прочищать его мягкой проволокой. Поддержание стабильного вакуума под сос