автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование способа и средств механизации содержания новорожденных телят

Оренбургский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт

На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ Вдадикир Николаевич

СОБЕРйЕпСГЮВАШЕ СПОСОБА И СРЕДСТВ МШШЗАЦИЛ СОЛйРлАНИЛ ЮьОРОЩЕгШХ ТЕ1ЛТ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохсзяиственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических каук

Срекгург - 19у2

Рабста ьшюлнена на кафедре "Механизация животноводства" Оренбургского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и техники

РСФСР, доктор технических наук» профессор Л.И.КАРТАЛЮБ

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

С.А.СОЛОВЬЕВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Б.И.ВАГИН

кандидат технических наук В.С.НАЗАРОВ

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский

институт мясного скотоводства /В1ШМС, г.Оренбург/

Защита диссертации состоится /гу&сСЯ_1уу2 г.

в час. минут на заседании специализированного совета К-120.У5.01 Оренбургского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института по адресу: 460795, г.Оренбург, ул. Челюскинцев, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского сельскохозяйственного института.

Автореферат разослан " /У" _ 1уу2 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент - С. А. СОЛОВЬЕВ

ОЫдЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮЫ

Актуальность теми. Одной из патнеилшх проблем современного молочного скотоводства является низкал сохранность молодняка в профилактории^ период содержания. Существующие способы содержания и технические средства не обеспечивают комфортных условии для телят. а также существенного снижения затрат труда обслуживающего персоната.

Анализ состояния животноводства только ь Оренбургской области показ ывает. что отход молодняка в среднем ранен 10—1 о а в ряде хозяйств достигает и 30 Основные причини отхода: несоблюдение санитарно-гигиенических требований содержания и рациона кормления, отсутствие; моциона, конструктивные недостатки меток.

К сожалекио, ь настоящее вреед отсутствуют методики испытаний технических средств, работающих в контакте с животными. Поэтому создание механизированных систем клеточного содержания молодняка является актуальной задачей так ко, ¡сак к решение вопросов, связанных с разраооткои новых методик оценки эффективности новых технических решении.

Работа выполнена в соответствии с программой научно-исследовательских работ на период 1^66-1 ЛЛ г.г. Тема диссертации является составной частью научно-технического задания "Исвише-ние эффективности ведения отдельных отраслей животноводства на • промышленной основе", зарегистрированного под Л 01660061270-аУ.

Цель исследований. Совершенствование способа и средств г/.о-ханизации содержания новорожденных телят с обоснованием парато г ров работы клетки и методика ее испытания.

Объест исследований. Механизированный способ содержания но-ворозденвых телят в метках с устройствами для очистки, суяки а о б е з з а ражл ва ни я полотна пола.

методика исследований« Ь основу теоретических исследований положены алементы теории движения клика, теории теплообменник, процессов, теории воздействия У^-излученлл на кквые организмы.

Для решения поставленных задач пригоняли типовые, а ташке разработанные, наки методик;?., в частности:

- биомеханическая оценка движения теленка на лабораторной

установке;

- определение чистоты иола клетки;

- оценка ¿фиктивности предложенного спосооа содержания по уровню активности ^з -лизина и лизоциш;

- окспресс-анализ условии содержания по а галопам.

Окспсрикелгальние исследования проводили с использованием

современной измерительной и региетриру«4еИ аппаратуры. Результаты оксперименталышх исследовании обрабатывали с использованием кетодов математической статистики. ьлняние разработанного способа содержания изучали на шлочно-говарной ^ерме в ирофи-лакторный период и па последующих утапал развития животных.

Н^учнан новизна работы заключается:

- в разработке модели очистки полотна клегки от икскремен-тов /с использование:; теории движении клина/ и удалении излишков влаги;

- в обосновании параметров сушки и дезинсекции полотна клетки;

- в разработке методоь оценки технических средств для содержания телят по биомеханическим показателя!., и ¡ункционально-му состояние организм животного.

¡¡онизна предложенных технических решений и способа содержания подтверждена авторским свидетельствами на изобретения Гк 1083102 и 1601286.

Практическая ценность. Предложенный способ содержания и механизированная клетка обеспечивают значительное сокращение затрат груда при обслуживании телят в про^лакторнип период. Ори этом значительно возрастает комфортность содержания телят.

Разработанные методики сценки иф}ектиыюсти способа содержания телят позволяют объективно судить о реакции организма животного на внешние Дикторы среды.

Результаты исследовании и внедрение. Разработана техническая документация на изготовление механизированной метки.

Результаты исследовании могут бить использованы проектно-юнструкторскик'п организациями при проектировании клеточного оборудования для содержания телят.

Разработашш/. способ содерланая и меланизированная клетка внедрены в совхозах "Сьетлинскии" и "Новоорски..", а такх.е п колхозе км.Ленина Абдулинского района Оренбургской области.

Апробация. Результаты исследований и основные положения диссертации Оыи изложены на научно-практических кои ц^ренцилх молодых ученых и специалистов и г.Оренбурге в 1Уо7-1ууО г.г., на Всесоюзной научно-производственной ком|еренции по применению робототехнических средств в Агропромышленном комплексе и г.Москве /1УВУ г./, а также одобрены в ГСКБ г.Риги и на техео-вете Волгоградского сельскохозяйственного института /1уу0 г./.

Публикация. По результатам исследования опубликовано ь агч;?.г|!нх работ, в том числе 3 ик;орулистка и 2 авторских свидетель стьа. раскрываодих содержание диссертации.

Структура и о&ъем работы, .диссертация изложена на 146 страницах ¡/алмнописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов и предложении производству, включает 16 таблиц, '70 рисунков и 4 приложения. Список использованной литературы ьм«-чает 163 наименования, в гом числе 16 работ зарубежных авторов.

Во введении обосноьана актуальность теки исследования и изложены оо;оьн(»е положения, которые выносятся на эа.аигу.

дования" - рассмотрены основные тенденции в совершенствовании конструкции клеток для содержания телят и методов их испытания, анализ которых показал, что б настоящее время ведется разработка способов содержания и клеток, обеспечивающих комфортные ус-ловил для телят при млниулльыых. затратах ручного труда.

Боль.иоЛ вклад в развитие и сосер-ленствоьаиие вопросов теоретического и методического обоснования ноъих конструкций кле~ тек внесли гак;!е исследователи, как Г.И.^гейман, Л.И.ИлтшиаУои, Т. А. .Ул со сто в, А.С.Всяких и другие.

Обзор литературных источников и анализ данных научных ис-следсваннЛ позволил установить. £то отсутствие мочиона в пер-сие дни У.ИЗПЯ отрицательно сличается на сосдедульем развитии животного. Как .травило, существующие способы и оборудование ллл содержания телят не обеспечивает требований сднитар.чсП ги-гяоиы. Поогог.у, на нав взгддд. основным направлением совери.ен-стгования способов содержания молодняка является механизированны/ способ содержания т-зляг с -¿.изгтой ог патогенной микрофлоры.

СОдЕР-^АгЛг: РАБОТА

Состояние вопроса, цель и задачи иссле-

Для подтверждения а.Цективности предлагаемых конструктивно-технологических решений необходимо разработать методики ихоценки в лабораторных и производственных условиях по ответной реакции живого организма.

¡} соответствии с целью исследования, били поставлены следующие задачи:

- изучить состояние вопроса для выбора перспективных направлений развития;

- теорптическп обосновать параметры метки;

- разработать методики оценки эффективности содержания телят;

- определить акономическуо эффективность от применения различного оборудования.

Во втором разделе - 'Теоретические предпосылки механизации индивидуальной метки" - проведен анализ рабочего процесса механизированной клетки.

Рис. 1. Механизированная клетка: 1-каркас, ¿-поилка с впрыском в ротовую полость, 3-кор«:ушка, 4-расиилйтель микроорганизмов, создающих защитную среду, й-подышша пел, 6-скребок, ?-от^!Ы-ной валик, 8-ламювая батарея, у-правод пола, 10-расаылитель

Механизированная клетка /рис.1/ предназначена для круглосуточного содержания телят в профилакторий период. В течение суток она работает и трех режимах: ре»им очистки, моциона и отдыха. ¿ти режимы задаются программным устройством, обслуживающим от 3 до 10 меток, составляющих батаре.о.

В режиме очистки включается привод у исдышюго иола, а скребок 6 при этом очищает пол. Очищенная лента иола отжимается ваш ком 7, а затем сулится и обеззараживается ламповой батареей 8. Сухая и продезинфицированная лента поступает под теленка. В процессе очистки лента перед скребко.'.. смачивается водой из распылителя 10. Устройство 6 и распылитель 10 отключается после очистки, а лампоЕая батарея а - после высуаишния всего полотна. По окончании моциона отключается привод подвижного пола.

Весь процесс работы клетки можно условно раздавить на следующие этапы: очистка ленты от экскрементов, механическое удаление таги с использованием откимного валика, сушка и обеззараживание полотна.

Очистка ленты от экскрементов производится скребком. В том случае, если с определенными допущениями принять его ;ор-

му за ¡чин /рис.2/, сила сопротивления подвижного пола определится из выражения:

1Й&р,Пт»+Гг05

где Р« - тяговая сила подвижного пола, К; Ьр, - с.:ла сопротивления движения ленты от перемещаемого груза и вращающихся частей пола, Н; Я>?,- сила трения от выжимного устройства, Н.

С учетом того, что

/2/

где (Л - коэффициент сопротивления движений ленты по настилу,

кт - коэффициент, учитывающий геометрические и конструктивные особенности подвижного пола, кз -коэффициент, учитывающий динами-

Рис.2. Схеуа сил, действующих на скребок; Я, - сила давления навоза на скребок, В - сила, возникающая от навозной массы и сксебка,

Э - сила инерции навозной массы, Р - сила давления скребка на полотно

ческий Диктор груза; ¿г - длина горизонтальной проекции подвижного пола на плоскость, м;(|,^г- погонная масса движущихся частей подвижного пола 'и груза /теленка/, кг/'м. А также

Кг2-Р5|ПоГтр /з/

где Р - сила давления скребка на полотно, Н; & - угол наклона скребка, град.; Кгр - коэффициент трения скребка по полотну,

&,*Рдч1/г, /v

где -Й - сила давленая валика на полотно, Н; Га - радиус выжимного валика, и; Й - величина смещения центра давления, м.

Мощность привода подвижного пола с учетом всех названных вило параметров определяется по формуле:

где К - коэффициент запаса;' V - стрость движения полотна, м/с; $ - к.п.д. передачи: - п.а.д, приводного барабана.

«¿ормула /4/ показывает количество потребной энергии на движение полотна, во время которого происходит очистка, сушка, обеззараживание подвижного пола и моцион телят.

Определяющим фактором, влияющим на процесс очистки, является сила давления скребка (Р) которая определяется из выражения:

П- » |\/1 5т2[У , /, , Й.ДН':, л»и- \н

5\пС

/6/

где 0,б - соответственно толщина и ширина слоя навоза, м;

£1,&иС - толщина, ширина к длина скребка, м; - плотность навоза, кг/м3; Ос - плотность стали, кг/; (/>' - угол трения меп-ду полотном и скребком, град.; р - угол мевду силой тяжести и поверхностью скребка, град.

Теоретическая зависимость силы давления скребка от активных параметров, полученная на основании фзркулы /6/ к зависимость шщности привода от данной силы (Р) приведены на ряс.З и 4.

Качественная очистка полотна подвижного пола обеспечивается при выполнении- сюдухыего условия:

~ Со5(^ . /7/

где бе*- временное сопротивление навоза сжатию, Па; ^ - угол трения мевду ежребком и навозом, град.

5 10 15 20 Огго» щц 200 ЗИП р. Ц

1 1

0.1 0.3 0.5 УмЛ.

Рис.3. Зависимость силы дав- Рис.4. Зависимость модности ления скребка от его угла на- привода от силы давления скро-клона и от скорости движения бка полотна

Дышение навоза по скребку прекращается в том случае, если Беж меньше или равна правой части выражения /7/. Факторы, влияющие на временное сопротивление навоза сжатию, и характер этих влияний показаны на рис.5.

6т мЛа

10

Ой

0.6

04

»

/

/

V

—"

Ю ¿0 50 а ГРВ)

0.1

а 5 чт

Рис.5. Изменение временного сопротивления сжатию а зависимости от угла наклона скребка и скорости движения полотна

й/д

«Вт

он

/

У

/1 /

""""""■"у г/'

I

0.1 03 05 у м'с III.

т 052 Уом

Рис.5. Зависимость мощное г! ламповой батаоеи от он, соста .лвихе-;!ИЯ полотна л воздуха

Сушка ленточного полотна происходит под действием теплового потока ламповой сатареи. С учетом к.п.д. излучения, (рк) , мощность источника излучения (Мм определится из вираже-

[т Чстт^пМн-Щ

!\1г 77 /а/

где - масса води, резинового полотна и воздуха, кг;

С,СриСв - удельная теплоемкость води, резины и воздуха, Д;,'/кг К0; Г - удельная теплота парообразования,- Дж/К°; I -длин-; участка полотна, подвергаемого сушке, м.

Графики зависимости мадности источника излучения от скорости движения полотна и воздуха показаны на рис.6.

Обеззараживание полотна обеспечивается ./'.¿-излучением специальных ламп, мерой которого служит доза облучения (Н{) , определяемая по выражению: ^

м8=1тйг /у/

где Е& - бактерицидным поток, мби/м^; - расстояние между источником излучения и лентой, м.

В третьем разделе - "методика экспериментальных исследований" ~ изложены общие и частные методики исследований, вопросы, изучаемые в лабораторных и производственных условиях, описана конструкция клетки и контрольно-измерительное оборудование, применяемое для проведения экспериментальных исследовании.

В соответствии с программой исследования, была разработана лабораторная установка, обеспечивающая проверку основных параметров механизированной метки /рис.?/.

Б лабораторных условиях, используя биомеханические методы регистрации физиологических параметров теленка, мы определили диапазон значений скорости перемещения ленты. Для оценки эффективности применения механизированной кле'пш при содержании в ней теленка в профилакторный период, были проведены сравнительные производственные испытания. В качестве оценочных критериев бати выбраны: активность $ -лизина и лкзоцима в крови, прирост живой массы, частота пульса и дыхания.

Экспериментальные исследования проводили в течение всего профилакторного периода содержания телят; в дальнейшем осуществляли контроль в течение шести месяцев.

Оценку качества очистки полотна осул(ествляли по эталонам.

з зависимости от количества загрязнений. Загрязнения снигали о юлотна с помощью клвещего вкладыша.

Результаты экспериментальных исследований обработали на ЗБМ с использованием типовых программ.

Рис. 7. Лабораторная установи: 1-пульсотахометр, 2-датчшс частоты вращения, 3-фотодатчшш, 4-гензометричесюш датчик

В четвертом разделе - "Результаты экспериментальных исследований" - приведены данные лабораторных и производственных экспериментов.

В ходе исследований условий содержания ноъоромденннх телят выявлено, что на чистоту клетки влияет ширина и тип иола; при этом рассматривались клетки различных конструкций при различных технологиях содержания телят. Прд использовании клетки с кодваа-ным полом и очистным устройством характер распределении загрязнений зависит от длины клетки и частоты включения очистка. Еыла предложена методика оценки чистоты ¡слетки, которая выявила характер распределения загрязнений пола при различных способах со-дер;кания. Сравнительные испытания показали, что в предлагаемой клетке улучшаются условия содержания, уменошаегся количество загрязнений на 58 % общей площади пола. Общий характер распределения загрязнений по длине пола в клетках различных шнструкшЗ показан на рис.8.

Общим критерием оценки работы устройства очистки я отмгия служит энергетический показатель (И) . В ходе проведенного

многофакторного эксперимента была получена математическая модель:

n=0516+006/.+0062 хг+оооэх» " м

где X/ — сипа прижатии отжимного валика, И; Хг - угол наклона скребка, град.: Хз - скорость движения полотна, м/с.

Оптимальными параметрами работы механизмов метки являются:

х - угол наклона скребка 30°;

- усилие прижатия отжимного'валика 700 Л;

- мощность привода подвижного пола кВт;

- скорость движения полотна пола - от 0,1 до 0,5 м/с /при таких значениях скорости выполняются условия движения навоза по скребку/;

- мощность ламповой батареи 4000Вт'/при атом происходит полная сушка полотна/.

02 01 0£- 0.8 1.01п

Рис.8 Динамика распределения загрязнений в клетке: 1 -традиционная индивидуальная клетка, '¿-индивидуальный бокс, З-предяагаемая индивидуальная клетка

5 Ю 15 Daw*

Рис.У. Изменение содержания в крови—jj-лизина и-лизоцима при оазличных условиях содержания телят: 1-индивидуальный бокс. 2 предлагаемая метка без эадитно среды, 3-предлагаемая клетка с защитной средой

Биомеханичесшми исследованиями на лабораторной установке определено критическое значение скорости лента /0,5 к/с/, при

торой не происходит нарушения динамики движения теленка. Кро-того, подтверждены основные зависимости, полученные в ре-льтаге теоретических исследовании.

На наш взгляд, представляется весьма важным использование 'И производственных испытаниях таких оценочных критериев, так тивность -лизина и лизоцима в крови телят. Эти критерии .иболее достоверно характеризуют физиологическое состояние тных /рис.9/.

Соглас1Ю полученным данным, в предлагаемой метке оозда.от-. наибстее комфортные условия содержания теленка, что наилуч-м образом сказывается на состоянии здоровья животных. Эго дтвервдается и таким вахным показателем, как привесы телят, телят, содержащихся в предлагаемой метке, привесы выше в 1,6 за по сравнению с контрольными, содержащимися в традиционных етках.

Экономический э,-х[ект от внедрения предлагаемой клетки со-'авил 3154 рублей на одну голову в ценах 1УсЮ года за счет поденных привесов, экономии средств на лечение и повышения проста сохранности телят /с 90 до У9 %/.

СБщИЁ ¿ЛВОДЫ

1. Анализ современного состояния процесса выращивания мз-щняка 1фупного рогатого скота показат, что существующие тех-|Д0гии не способствуют качественному выращиванию телят.

Известные способы содержания новорожденных телят обладают дом недостатков, к .ним относятся:

- отсутствие гигиенических условий содержания и кормления 1Воровденных телят,

-высокие затраты труда на обслуживание молодняка.

- отсутствие моциона.

2„ Предложенная классификация клеток для выращиванля телят анализ их конструкций позволил определить одно из перспектив-ос направлений а развитии и совершенствовании клеток для про-шактори родильного отделения мэдочно-товарных ферм: эго размотка механизированной ктатки, пол которой сделан з виде лен-'Чеого транспортера, снабженного спеш'.альнкки устройствами ¡истки, мэШа, сушки а дези^ехцик полотна.

3. Теоеритические исследования работы механизированной метки позволили:

- выявить целесообразность использования скребкового очистного устройства и получить аналитичесме выражения для определения его параметров;

- получить аналитические выражения для определения мощности сушильного и дезинфицирующего устройств;

- получить аналитическое выражение для определения параметров работы подвижного пола;

- установить основные параметры отжимного устройства.

Полученные зависимости могут быть использованы при проектирован!!!! подобных механизированных меток и при их эксплуатации в условиях хозяйства.

4. йрименение подвижного пола в механизированной клетке потребовало тщательной конструктивной проработки: очистка подвижного пола била достигнута за счет установки скребкового устройства с распылителем воды - это обеспечило полное удаление навоза с полотна, а сушка и дезинфекция полотна были достигнуты за счет установки отжимного валика, тепловых и излучающих элементов.

5. Применение устройства очистки, мойки, сушки и дезинфекции, а также подвижного пола позволило улучшить условия содержания телят, снизить затраты на очистку ¡слетки, повысить степень защищенности организма от воздействия ощ>ужающей среды и проводить моцион непосредственно в клетке.

6. С целью выявления воздействия механизированной клетки ш организм теленка, бша разработана методика оценки по наиболее информативным физиологическим показателям - £ -лизину и лизо-циму.

7. В результате проверки работы механизированной клетки в лабораторных условиях, выявлены оптимальные параметры работы устройств клетки, обеспечивающие гигиенические условия содержания новорожденных телят. В частности, установлено, что угол наклона скребка при скорости движения полотна до 0,7 м/с не долг.е! превышать 30°; мощность ламповой батареи должна обеспечить тепловой поток не менее 632 кДж, бактерицидный поток - не менее

50 ыбк-Л^е а скорость движения подеижкого пола должна быть не б( лее 0,6 и/с с целью обеспечения устойчивости движения теленка.

íi. Сравнительная оценка трех типов кяаток для ноы>1юаден-ых телят /с подвижным полом и оез него/ пошзала, что при использовании кехенизированной клетки с подвинтим полом наОлдда-тся улучшение условий содержания, что ведет к снижении коли-ествц заболеваний и повышает усвояемость корш.

У. Внедрение разработанной механизированной ¡метка для но-оровденннх телят и предложенной технологии содержания позиоля-т улучдять состояние теленка, повысить сохранность поголовья и i:cr,¡iK.'íb привесы, что обеспечит качественное выращивание молод» ягл. ото позволит получите годовой ¿КОКОМЯЧаСКИЙ зф^вкт № 00 голов 3Í 340 рублей /в ценах'1УУО г./.

Основные положения диссертации опубликованы а следующих аботах:

1. Алексеев В,Я. Совершенствование механизированного cao-оба содержания телят с обоснованием параметров клетка /Тезисы окладов Всесоюзной УП научно-практической конференции молодых ченых и специалистов, посвященной 70-летию комсомола.- Оран-ург, 1У8В,- С.7-8.

2. Алексеев В„Н„ Автоматизированная клетка доя новороаден-ых телят /Тезисы докладов Всесоюзной УШ научно-ирактическоД онференции молодых ученых и специалистов.- Оренбург, 1УЬУ,-.4-5.

3. Инфор»,анионный листок Л 130-8У Оренбургского ЦНТИ "Ует-очство для содержания телят в профллакторнцй период"» 1У8У,

4. Информационный листок # '¡2У--89 Оренбургского ЩГГИ "Поят для телят", 1 Vúí),

5. Алексеев В.Н. Совершенствование механизированного спо-оба содержания телят /Тезисы докладов 1Х Всесоюзной научно-рактической конференции молодых ученых i: специалистов "Роэар-ы увеличения производства сельскохозяйственной продукции",-ренбург, 19У0,- 0,3.

6. Соловьев С.А.. Алексеев В.Н. Автоматизированная клетка ля сод«ряаная телят /Гезисн доаяадол Зсесоозно^ иаучно-проиэ-одстьенной KOHjepeHUHa по применению робототехиичее.чях средстд

Лгро про мысленно!-: комплексе.- косит, inda.

7. A.c. 1nu310<¡ /СССР/ Устройство для содер.ш.шд ¡u уроненных гел-гт: Аьт.?зобр.; Дл1.КарТишои. С.л.Соловье». Ii,И.Алек-ееь, O.ii.Eyxiipüi, 1уу0.

8. A.c.'16042У5 /СССР/ Клетка для содержания молодняка ж нотных: Аьт.иэойр.: JI.U.Картаиов, С.А.Соловьев, В.Н.Алексеев, Ь.Г.Ричковский, Б. С. мах му то и, i»90.

Jsr