автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса смешивания кормов и обоснование параметров измельчителя-смесителя

уъ * ^ /1 п ^

Ч Ч ' 1 / V •

ъг- / ' V/ 4 / «

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Корбанёв Сергей Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ КОРМОВ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ- СМЕСИТЕЛЯ

Специальность 05. 20. 01 - механизация сельскохозяйственного

производства

Д иссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Жуковин А.Т.

Благовещенск - 1998

РЕФЕРАТ

Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 167 страницах, содержит 13 таблиц, 47 рисунков, 26 приложений. Список использованной литературы включает 185 наименований. Ключевые слова: измельчитель - смеситель, однородность смеси, экономическая эффективность.

Объектом исследований является технологический процесс смешивания измельчённой замороженной тыквы с силосом.

Целью настоящих исследований является повышение эффективности процесса приготовления кормовых смесей крупному рогатому скоту, путём разработки рационального измельчителя - смесителя и обоснования его параметров.

В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований разработана высокоэффективная конструктивно - технологическая схема измельчителя - смесителя дискового типа, обоснованы его оптимальные параметры.

Макетные образцы измельчителя - смесителя установлены в хозяйствах Амурской области и используются в поточных технологических линиях подготовки кормов к скармливанию животным.

Общий годовой экономический эффект составил 101319 рублей.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

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

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ......6

1.1 .Кормовые смеси - основа повышения эффективности производства животноводческой продукции.........................6

1.2. Анализ существующих конструктивно - технологических схем ПТЛ приготовления кормовых смесей крупному рогатому скоту................................................................14

1.3. Анализ способов и технических средств для смешивания

кормов...........................................................................25

1.4.0бзор проведённых исследований по изучению процесса смешивания кормовых компонентов..................................28

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ -СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ...........34

2.1. К анализу движения частицы в камере смешивания........35

2.2. К анализу движения частицы в зоне действия выбрасывающих лопастей................................................................60

2.3. К анализу движения частицы по поверхности выбрасывающей лопасти..................................................................64

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЦДОВАНИЙ........83

3.1. Задачи экспфиментальных исследований по изучению процесса измельчения тыквы и смешивания её с силосом..................................83

3.2. Экспериментальная установка................................................83

3.3. Методика определения физико-механических свойств кормов........84

3.4. Методика определения однородности смеси, выбор массы и количества проб......................................................................87

3.5. Методика определения удельной мощности................................90

3.6. Методика проведения лабораторного эксперимента....................91

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.................................................................................92

4.1. Физико - механические свойства кормов.................................92

4.2. Определение математической модели, описывающей процесс смешивания .................................................................................94

5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ-СМЕСИТЕЛЯ............110

5.1. Производственные испытания измельчителя - смесителя..............110

5.2. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования 113

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...................................................................119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...........................121

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

В рационе питания животных важное значение имеют кормовые смеси. Скармливание животным кормосмесей позволяет добиваться более полной поедаемости всех кормов,входящих в состав рациона, а также реализовать взаимодополнение кормов по содержанию различных питательных веществ. Питательность кормосмесей всегда выше, чем простая сумма всех кормов, входящих в рацион и скармливаемых животным раздельно. Исследованиями установлено, что среднесуточная продуктивность животных, при скармливании кормов в виде смесей возрастает на 22%/113/.

По своему физиологическому действию кормосмеси наиболее полно удовлетворяют потребности животных в питательных веществах. По химическому составу, по содержанию биологически активных веществ они близки к качеству земных трав.

Кормосмеси готовятся с учётом физиологического состояния животных, сложившейся структуры рационов в конкретных хозяйствах, природно-климатических условий региона.

В климатических условиях Амурской области большое значение имеют технологии приготовления кормосмесей в зимних условиях, позволяющие снизить затраты тепловой энергии и повысить качество приготовления кормосмесей с включением в них углеводистых кормов.

Глава1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1 Кормовые смеси - основа повышения эффективности производства животноводческой продукции

Полноценное кормление - один из основных путей повышения продуктивности животных, увеличения производства продуктов животноводства и снижения их себестоимости.

В кормлении крупного рогатого скота эффективны различные полнорационные по объёму и питательности смеси в рассыпном, гранулированном и брикетированном виде.

Максимальное соответствие рационов требованиям полноценного сбалансированного кормления играет важную роль прежде всего в повышении переваривающей способности пищеварительного тракта животных и увеличения коэффициента продуктивного действия корма. Преимущество выдачи животным кормовых смесей по сравнению с раздельным скармливанием состоит в том, что различные компоненты смесей дополняют один другой питательными веществами, способствуют лучшему поеданию и усвоению корма, причём для их раздачи можно использовать одну унифицированную машину /162/.

Качественно заготовленные корма являются необходимым, но ещё недостаточным условием для получения максимальной части потенциальной продуктивности животных. Установлено, что только 60.. .65% корма превращается в продукцию (молоко или мясо). Остальные 35.. .40% получаемого корма проходят «транзитом» через желудочно-кишечный тракт животного. Повысить окупаемость кормов на 10... 12% можно не только хорошим качеством приготовления к скармливанию одного вида корма (например, измельчением и запариванием соломы), но в большей степени составлением рациональных кормовых смесей для соответствующего вида, пола, возраста и физиологического состояния животного.

В теле животного содержится около 100 химических элементов и соединений, которые расходуются на образование продукции. Пополнение их является обязательным условием не только получения продукции высокого качества, но и развития самого животного. Важную роль для повышения продуктивности животных и развития их организма имеют такие биологически активные вещества, как витамины, ферменты, гормоны и различные азотосодержащие добавки.

Задача приготовления кормов к скармливанию сводится к тому, чтобы в результате механической (измельчение, смешивание) или химической (пропаривание, дрожжевание) обработки повысить содержание химических элементов и переваримость животными потребляемой кормовой смеси.

Зоотехнической наукой и практикой установлено, что полнорационные кормосмеси с величиной резки грубых кормов 8 - 10 мм удовлетворяют физиологическим потребностям крупного рогатого скота, способствуют усилению пищеварения и повышению продуктивности животных.

Большое распространение получают полнорационные многокомпонентные смеси, особенно при выращивании и откорме молодняка КРС. В зависимости от зональных особенностей производства кормов в смеси включают различные компоненты: солому, концентраты, жом, силос, сенаж, корнеклубнеплоды и бахчевые, а также минеральные и витаминные добавки.

Использование комбинированных смесей в последнее время повлекло за собой включение больших количеств соломы в рационы животных. Технология скармливания жвачным животным соломы и других грубых кормов в составе полнорационных россыпных кормосмесей, приготавливаемых на ПТЛ - поточно - технологических линиях, имеет большие преимущества. Внедрение такой технологии даёт возможность эффективно использовать побочную продукцию зернового хозяйства, сельскохозяйственные отходы. Кроме того, она позволяет полнее ис-

пользовать питательные вещества рациона, полностью механизировать приготовление и раздачу кормов и в результате повысить производительность труда в животноводстве и снизить себестоимость продукции / 37, 56, 60, 62,/.

При использовании кормов нередко наблюдается их значительный перерасход в расчёте на единицу прироста живой массы животных в связи с малоэффективной технологией кормления. Раздельное скармливание сочных, грубых и концентрированных кормов приводит к тому, что наиболее «вкусные» корма поедаются животными полностью, другие - с низкими вкусовыми достоинствами - лишь наполовину, остальная часть идёт в отходы /104/. Кроме этого, раздельное скармливание таких кормов связано с многократной раздачей и большими затратами труда, так как предусмотреть единую механизацию раздачи кормов, различных по физико - механическим свойствам, практически невозможно. В связи с этим для эффективного использования кормов большое значение имеет приготовление кормовых смесей в виде монорационов из грубых, сочных, концентрированных кормов и минеральных добавок, поедаемых животными без остатка /64,177/.

Традиционная система кормления коров, рассчитанная на ручной труд с поочерёдной выдачей разнообразных кормов, может быть применена на мелких фермах с низким уровнем механизации. На крупных и средних молочных объектах такая система неэффективна.

Использование разнообразных по физико - механическим свойствам кормов при поочерёдном их механизированном скармливании требует значительного количества машин и оборудования для раздачи, значительно удлиняет процесс кормления, не обеспечивает оптимальных условий использования кормовых ресурсов. В связи с этим производство молока на современных фермах и комплексах базируется на использовании полнорационных, сбалансированных по питательным веществам кормовых смесей.

Анализ способов приготовления кормов по приведённым затратам показал, что на фермах до 400 голов эффективен набор машин с кормораздатчиком КТУ - 10 для транспортирования и смешивания компонентов, на фермах свыше 400 голов - кормоцехи со смесителями непрерывного действия. При этом на малых фермах кормораздатчик КТУ - 10 последовательно и равномерно по площади кузова загружается в хранилищах необходимыми компонентами /145/.

Использование кормоцехов на крупных фермах позволяет в 1,5 - 2 раза повысить производительность труда, на 30 - 40% снизить эксплуатационные затраты по сравнению с набором машин для кормоприготов-ления. Кроме этого, сокращаются затраты на последующих операциях технологического потока, исключая потери кормов, вызванные их частыми перевалками. Раздача кормов в виде кормосмесей более эффективна/145/.

Скармливание кормосмесей не только позволяет добиваться более полной поедаемости всех кормов, входящих в состав рациона, но и реализует принцип взаимодополнения кормов по содержанию различных питательных веществ. Питательность кормосмесей, составляющих основу полноценного рациона, всегда выше, чем простая сумма всех кормов, входящих в рацион и скармливаемых животным раздельно. Это подтверждается результатами многочисленных исследований при скармливании кормов дойным коровам в смеси и раздельно.

В таблице 1.1 приведены данные по эффективности приготовления и скармливания кормовых смесей крупному рогатому скоту на различных фермах и комплексах КРС хозяйств страны /154/. Они в пояснениях не нуждаются.

Повышение эффективности использования питательных свойств рационов - одна из важнейших проблем животноводства. Для её решения необходимо знать закономерности процессов питания, определяющие степень усвоения и использования питательных веществ рациона сельскохозяйственными животными.

Таблица 1.1

Эффективность кормоприготовления

Способ приготовления кормов Хозяйство Экономические показатели

Приготовление полнорационных влажных кормовых смесей ОПХ «Красная пойма» Московская область Валовой надой молока увеличился на 30%; затраты кормов на 1ц молока снижены с1,35 до 1,19 ц корм.ед.

То же Колхоз «Новый путь» Кировской области Надой на одну корову увеличился на 849 кг; на 35% сократился расход сена и соломы; себестоимость 1ц молока снижена на 4-5р.

То же ОПХ «Ермолино» Московской области Надой на одну корову увеличился на 201 кг; производительность труда на раздаче кормов повысилась на 11%; потери кормов снижены на 5,7%

То же Колхоз-племзавод им. Горького Московской области Затраты труда и средств сократились в 2,5 раза; продуктивность коров возросла на 8-12%

То же Совхоз «Алтухо-во» Московской области Продуктивность коров увеличилась на 24%; затраты кормов на 1ц молока снижены на 5%; экономический эффект от работы кормоцеха составил 63,7тыс.руб.

То же ГПЗ «Нижнеир-гышский» Поедаемость кормов увеличилась на 10%; продуктивность коров повысилась на 8,5%; затраты на 1т кормосмесей составили 4,7-4,8 р.

В настоящее время доказана высокая зоотехническая эффективность скармливания животным смеси измельчённых сена, силоса, корнеплодов совместно с концентратами по сравнению с раздельным их скармливанием в течении суток.

Обзор литературных источников/22,23,61,64, 154,164/ показывает, что на ближайшую перспективу рацион кормления коров будет многокомпонентным (см. таблицу 1.2). В таком рационе должны быть сочные (силос, корнеклубнеплоды), грубые (сенаж, сено, солома) и концентрированные корма. Способ приготовления полнорационных влажных смесей из этих кормов будет основным и в дальнейшем /154/.

Таблица 1.2

Нормы потребности кормов на одну корову в год, т /154/

Период Продол., Удой, Сено Сенаж Силос Корне- Зелёные Кон- Травян.

года дней кг плоды корма цент-ты мука

Летний 120 3000 - - - - 5,7 0,18 -

Зимний 245 3000 1,83 1,68 3,40 1,05 - 0,75 0,30

Летний 120 3500 - - - - 5,85 0,24 -

Зимний 245 3500 1,89 1,68 3,40 1,75 - 0,98 0,35

Летний 120 4000 - - - - 5,75 0,30 -

Зимний 245 4000 1,70 1,55 3,11 2,8 - 1,20 0,40

Летний 120 5000 - - - - 5,8 0,42 -

Зимний 245 5000 1,66 1,52 3,04 3,5 - 1,75 0,50

Влажная кормовая смесь в зависимости её назначения должна отвечать основным зоотехническим требованиям: точности дозирования компонентов и качеству их смешивания, степени измельчения грубых и сочных кормов и дробления концентратов. Технология приготовления влажных кормовых смесей включает следующие операции: мойку корнеклубнеплодов, термическую или термохимическую обработку грубых кормов, измельчение всех компонентов, дозирование и смешивание.

Во ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса были проведены опыты по изучению эффективности кормления коров кормосмесями и раздельно компонентами, входящими в эти смеси. Исследования проводили в двух

группах коров - аналогов (по 10 голов в каждой) черно-пестрой породы во втором и третьем месяце лактации. Средняя живая масса животных -575 - 580 кг, продуктивность - 4500 кг. молока в год. Первая группа (опытная) получала кормосмесь, состоящую из 16 кг. кукурузного силоса, 8 кг. сенажа, 10 кг. кормовой свёклы, 1,5 кг. брикетов, 1 кг. сена и комбикорма (из расчёта 250 г. на 1 кг. молока). В кормосмесь включали также 100г. монокальций фосфата и 100г. поваренной соли.

Животные второй группы (контрольной) получали те же корма, но не в составе кормосмеси, а раздельно. В среднем за 151 день кормления животные обеих групп получали в рационе соответственно 18,1 и 18,2 кг. сухого вещества, 16,6 и 16,3 к.ед., 2,08 и 2,04 кг. переваримого протеина, 3,0 и 3,1 кг. клетчатки. Сахаропротеиновое и фосфорнокальциевое отношения в рационах составили соответственно 0,85:1 и 1:1,5. На 1 к.ед. приходилось 123 - 125 г. переваримого протеина.

Фактическая поедаемость кормов животными первой группы составила 98,8%, во второй группе силос использовался на 89% и сенаж на 90%, остальные компоненты рациона поедались без остатка. Таким образом, поедаемость одних и тех же кормов в составе кормосмеси была на 9,8% выше, чем при раздельном скармливании. Это положительно сказалось на продуктивности коров: среднесуточный удой молока в опытной группе составил 20,1кг., тогда как в контрольной группе - 19,0кг. Также установлено, что потребление азота животными, его усвояемость от принятого и переваренного были выше в опытной группе по сравнению с кон�