автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Создание комплекса технических систем круглогодового производства кормов

л.

( ■■■

Г 1

А/

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ)

На правах рукописи

ШЕВЦОВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

Л " ¿ШМ :9

Создание комплекса технических-с« стемЬ а

..........- -■--"/';. - 8 , I I

круг логодового производства кормов

у^ге ^¿ггсгс&'Ь ¿А*.

р

наук

РОССИИ

Специальность 05,20.01 - механизация сельскохозяйственного

производства.

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1998

Официальные оппоненты:

1. Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Д.Н.Мурусидзе

2. Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Г.Ф.Серый

3. Доктор технических наук, профессор, В.М.Халанский

Ведущая организация:

Рязанская Государственная сельскохозяйственная Академия (РГСХА).

Защита состоится "28" декабря 1998 г. в 13 часов на заседании диссертационного Совета Д120.12.02 Московского государственного агроинженерного университета им. В.П.Горячкина по адресу: 127550, г.Москва, ул.Тимирязевская, 58, МГАУ, диссертационный Совет.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Диссертация в виде научного доклада разослана 'дай' ноября 1998 г.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВРМ^дв

ьИЕЯИОГшГ'"

1ЛО

о '1(Сь69

Ученый секретарь Л

диссертационного Совета, " , ( ^ /

кандидат технических наук ' А.Г.Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Рост производства животноводческой продукции и повышение ее качества в первую очередь зависят от прочной кормовой базы, основу которой должны составлять местные корма. Для обеспечения отечественного рынка животноводческой продукцией необходим принципиально новый подход к решению задач, связанных с производством и эффективным использованием этих кормов, перевод его на промышленную основу.

Наукой разработаны и выпускаются промышленностью комплекты оборудования и технологические линии для послеуборочной обработки зернофуражных культур и семенников трав, производства травяной муки из трав искусственной сушки, комбикормов и обогащенных грубых кормов, которые целесообразно производить как в рассыпном, так и в прессованном виде. На базе этого оборудования разработаны проекты пунктов и предприятий, большинство из которых имеет сезонный характер с,продолжительностью работы от 1 до 4 месяцев. Несмотря на довольно высокую стоимость этих пунктов и предприятий доля технологического оборудования в общих капиталовложениях небольшая: в яернообрабатывакмцих пунктах •• до 20%, комбикормовых цехах - 28%, пунктах травяной муки - 46%. Основные капиталовложения идут на сооружение зданий, инженерных коммуникаций, подъездных путей и др.

На комплексном кормовом предприятии здания и сооружения, а также значительная часть технических и энергетических средств может успешно использоваться в периоды, не совпадающие по времени. Это позволит значительно увеличить годовую загрузку их, организовать круглогодовую работу с закреплением постоянных квалифицированных работников, а также значительно снизить капиталовложения при строительстве.

В летне-пастбищный период главным источником обеспечения кормами и растительным белком жвачных животных должны стать улучшенные и культурные сенокосы и пастбища. Однако эффективное использование их возможно только при организации загонного выпаса животных и порционного стравливания ежедневно выделяемых участков зеленого корма, ограниченных электрическими изгородями. При этом использование растительного корма животными можно довести до 90%, а '~яри достаточном количестве культурных пастбищ даже молочный скот :л,едней продуктивности можно содержать весь летний период только на стбищной траве без концентратов. Отечественная промышленность . ... „аускает только переставные электрические изгороди для коров, ¡.этому необходимо создание унифицированных комплектов -■оф'дования стационарных и переносных электрических изгородей для яличного и мясного скота, телят, овец и др. животных.

Укрепление кормовой базы животноводства позволит значительно повысить его рентабельность. Так в овцеводстве можно снизить падеж молодняка до 10%,который в настоящее время, составляет 40% и более, а это практически в два раза повысит деловой выход молодняка и, следовательно, мяса и шерсти. Можно получать и дополнительную продукцию в виде овечьего молока, из которого вырабатывают лучшие сорта., твердых сыров и брынзу. Для этого также должны быть разработаны отечественные доильные установки, так как испытания импортных не дали положительного результата.

Таким образом, разработка технологий и технических средств промышленного производства кормов на базе местного сырья, использование пастбищ и получение дополнительной животноводческой продукции, повышающей ее рентабельность, актуальна и является важной научно-технической проблемой сельскохозяйственного производства.

Решению этой проблемы посвящена диссертация. Исследования и разработки, составляющие основу диссертации, выполнены в 1965-1997гг. лично соискателем, а также руководимыми им научными коллективами, в состав которых в разные годы входили научные сотрудники и инженерно-технические работники лабораторий ВИЭСХ: "Сушки и индустриальной технологии послеуборочной обработки зерновых и кормовых культур" (1965-1978гг.) Тихомиров A.B., Мильман ИЗ., Джалилов А.Х., .Есаков Ю.В., Крнвицкая Ф.А., Давыдов А.П., Вещилов В.К.. Г'ололобов А.И., Сергеев H.A., Кошекова Г.Л., Комаров В.М. и др;, "Электрифицированных машинных технологий в овцеводстве" (1979 -1989гг.) Суюнчалиев P.C., Гурьянов В.А., Винников Н.И., Тверитин A.B., Купряшкин И.Ф., Мустафаев С.Я., Татарчук С.А., аспиранты Миргиев И.А., Буркетбаев Б.Л. и др.

Решение сформулированной проблемы проводилось по соответствующим проблемам и заданиям научно-технических программ ПШТ, Минсельхоза СССР, ВАСХНИЛ, Постановлениям Правительства СССР, КОЦ по механизации с.х. стран СЭВ, двухстороннего сотрудничества с ПНР, НРБ и МНР:

по разработке комплексных предприятий - НТП ГКНТ, задание 0.51.452 (1968-1970гг.), 0.51.450 (1971-1975гг.); ВАСХНИЛ, Проблема 2 (1965-1970гг.), МСХ СССР, ВАСХНИЛ, Проблема 16.07 (1971-1975гг.);

по разработке технологий и оборудования для производства, хранения и переработки грубых и сочных кормов - МСХ СССР План сотрудничества с ПНР (1967-1972гг.) КОЦ по механизации сельского хозяйства стран СЭВ (1976-1980гг.), МСХ СССР, ВАСХНИЛ, Проблема 7а (1976-1978гг.), Постановление СМ СССР №99 от 27.01.83г„ Приказ Министра с.х. СССР №34 от 15.02.83г., НТП ГКНТ 0.51.04, Задания 01.07.Т и 01.09.Т (1986-1990гг.), переходящая на 1991-1995гг.;

по разработке технологий и оборудования для доения овец -Постановление ГКНТ №325 (1979г.), НТП ГКНТ, Задания 0.51.08.05 и

0.51.25.(1976-1980гг.), Задание 0.51.28Ц (1981-1985гг.), 0.51.25, раздел 33 (1986-1990гг.), тема (1991-1995гг.).

Цель и задачи исследований - обосновать технологические процессы, технические средства, технологические линии и комплексные предприятия промышленного производства полнорационных сухих кормов на базе местного сырья, а также рационального использования пастбищ.

Для достижения поставленной цели потребовалось:

1. Провести анализ, обосновать и разработать типоразмерный ряд комплексных кормо-зерновых предприятий для промышленного производства кормов в рассыпном и прессованном виде.

2. Разработать энергосберегающую технологию, конструктивные и режимные параметры оборудования для подготовки и прессования многокомпонентных кормосмесей на основе сечки грубых кормов.

3. Обосновать конструктивно-технологические схемы, рабочие органы и режимные параметры сушильных установок и технологических линий для сушки сыпучих и волокнистых материалов в толстом слое.

4. Создать унифицированные комплекты переносных, сезонных и стационарных электрических изгородей нового поколения для пастьбы КРС молочного направления, овец и КРС мясного направления.

5. Разработать методики: расчета производительности технологических линий кормо-зернового предприятия; производства многокомпонентных прессованных кормов на основе соломы; расчета брикетных прессов.

6. Осуществить совместно с конструкторскими организациями и предприятиями промышленности внедрение в производство разработанных технологий и комплектов оборудования.

Методы исследований. В работе использованы аналитические, графоаналитические и экспериментальные методы исследований. При исследовании процесса сушки и приготовления кормосмесей в рассыпном и прессованном виде использован системный, анализ. Эффективность функционирования систем на всех уровнях оценивалась по критерию удельных приведенных затрат, а также по технико-эксплуатационным (производительность, удельная энерго- и материалоемкость, работоспособность ) и технологическим ( качество сушки, смешивания, прессования, полнота выдаивания, сохранность молодняка) показателям.

В теоретических исследованиях и при обработке экспериментальных данных использован метод планирования многофакторных экспериментов, теория вероятностей и математическая статистика, а решение уравнений и обработка экспериментальных данных выполнены на ЭВМ.

Объекты исследования: рабочие органы, макетные и экспериментальные образцы машин и оборудования, технологические линии и комплексные заводы по производству комбикормов и многокомпонентных смесей на основе сечки грубых кормов в рассыпном

и прессованном виде в Истринском ОПХ ВИЭСХ Московской обл. и колхозе "Правда" Тамбовского р-на, Тамбовской обл.,электрических изгородей в ОПХ "Красная Пойма" Московской обл., ОПХ "Тутаево" Ярославской обл., ОПХ "Изобильное" Ставропольского края, экспериментальном хозяйстве . ВНИИМС Оренбургской обл., и доильных установок в колхозе "Прогресс" Одесской обл., Госплемзаводе "Задарьинский" Чимкентской обл. и др.

Научная новизна. Разработана методика расчета комплексных кормо-зерновых предприятий, включающая зональные особенности, , оптимизацию производительности доминирующей технологической линии и согласование с ней остальных технологических линий. , Комплексные предприятия, обеспечивающие прямую связь полеводства и животноводства и исключающие все промежуточные погрузочно-разгрузочные и транспортные операции.

Гидротермическая технология обработки кормосмесей паром низкого давления (Р=0,07 МПа, 1М10-120°С и Т=30с), обеспечивающая прессование любых смесей с содержанием сечки грубых кормов до 75% с номинальной производительностью пресса при минимальных энергозатратах (18-20 кВт.ч/т).

Самотечная система загрузки многорядных кольцевых матриц нормализованной кормосмесью без сепарации компонентов и дополнительных приспособлений. Методика расчета брикетных прессов, оптимизирующая системы формирования, прессования и загрузки и позволяющая на одной базовой модели со сменными многорядными матрицами иметь пресса разной производительности при полном сохранении оптимальных конструктивных и режимных параметров.

Оптимизированные конструктивные и технологические параметры конвейерных сушильных установок нри двухъярусной, сушке травы и зерна с оборотом слоя и нр1Щвоточно1п^екрестной схемой движения материала и сушмьного эте^п^

Научные положения, выносимые на защиту.

Методологические основы расчета и создания комплексных кормо-зерновых предприятий с круглогодовым производством кормов в рассыпном и прессованном виде на базе местного сырья, обеспечивающие значительное снижение затрат при производстве кормов и капиталовложений при строительстве.

Научно обоснованные 'и оптимизированные конструктивные и технологические параметры конвейерных сушилок с двухъярусной сушкой сельскохозяйственных культур, оборотом слоя и противоточно-перекрестной схемой движения материала и сушильного агента, обеспечивающие значительную интенсификацию процесса сушки.

Энергосберегающая технология гидротермической обработки кормосмесей паром низкого давления перед прессованием. Технология обеспечивает прессование различные кормосмесей с содержанием сечки

грубых кормов до 75%, с номинальной производительностью и при минимальных энергозатратах (18-20 кВт.ч/т).

Методика расчета брикетных прессов, обеспечивающая взаимосвязь систем загрузки пресса, прессование кормосмеси и формирование брикетов, и позволяющая на одной базовой модели создать пресса разной производительности со сменными многорядными матрицами и оптимальными конструктивным и режимными параметрами.

Системный подход к техническому и технологическому расчету и проектированию комплектов стационарных, сезонных и переносных унифицированных изгородей для эффективного использования пастбищных кормов в молочном и мясном скотоводстве и овцеводстве.

Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена экспериментальными данными натурных испытаний в лабораторных и хозяйственных условиях, положительными результатами ведомственных и государственных испытаний опытных образцов отдельных машин и установок, технологических линий, комплектов оборудования и кормо-зерновых предприятий, а также широкой хозяйственной проверкой их в различных регионах страны.

Практическая ценность. Практическую ценность имеют результаты, реализованные в виде:

- технической документации, макетных и опытных образцов оборудования переданных: ГЭКИ (г.Вильнюс), ГСКБ (г.Рига), ВНИИЖивмаш (г.Киев), ГО ВНИИЭКИПродмаш (г.Горький), ЗО ВНИИВС (р.н.Буча Киевской обл.),ВНИИКП (г.Москва), ГИПРОНИИсельхоз (г.Москва), ГИПРОНИИовцепром (г.Фрунзе), Тамбовколхозпроект (г.Тамбов), Ташкентхлопкомаш (г.Ташкент), Одесскому и Львовскому облсельхозуправлениям, ГКТИКомплектживмаш (г.Кишинев), Подольской МИС, СреднеАзиатской МИС, Северо-Кавказкой МИС; Казахской МИС, ВНИИМОЖ;

- 30 исходных требований на отдельные машины и комплекты оборудования;

выставочных образцов машин, макетов и планшетов, демонстрировавшихся на ВДНХ СССР и ВВЦ в 1966-1997гг. и международной выставке в г.Пловдиве (НШ,1985г.), по итогам которых соискатель награжден грамотами и медалями ВДНХ. *

Реализация. На основании экспериментальных и теоретических исследований разработаны и поставлены на серийное производство; сушильные установки 2ЛСТ-400 (Новоград-Волынский машзавод), УСС-1 (Узбекхлопкомаш), совместно с ГЭКИ модернизированное прессовое оборудование ОПК-2А-1, ОПК-2А-2, ОПК-2А-1ск, ОПК-2А, ОГМ-1,5А (фирма "НВРИС"), кормоцех КОРК-15-2 для овцеводческих ферм, комплекты электрических изгородей ЭИП1-1 и ЭИС1-30 (Чадыр-Лунгский ОСЗ).

Прошли приемочные госиспытания и рекомендованы к выпуску опытных партий: агрегат комбикормовый АК-12 (завод им.Воробьева), разработанный совместно с ГО ВНИИЭКИПродмаш, доильная установка для овец УДО-Ф-24-1 и УДО-Ф-12 (Челно-Вершинский машзавод), совместно с ВИИММ/К и ГСКБ г.Рига.

Созданы кормо-зерновые предприятия и заводы в Истринском ОПХ ВИЭСХ и колхозе "Правда" Тамбовской обл., по технической документации ВИЭСХ выпущены опытные партии доильных установок для овец ДУО-24 для Одесской обл. (завод РТО "Укрремтреста"), брикетных прессов ГШК-ВИЭСХ для Тамбовской обл. (завод "Полимермаш"), электрических изгородей ЭИС1-30 на местных заводах для хозяйств Львовской обл.

Апробация. Материалы исследований доложены и одобрены на ежегодных научно-практических, конференциях "Корммаш" (1.9761980гг.), по овцеводству и козоводству ВННИОК г.Ставрополь (19801989гг.) и ЯНИИЖК г.Ярославль (1981-1987гг.), Международных конференциях КОЦ по механизации с.-х. стран СЭВ г.Познань 1976г.(ГДР), г.Тамбов 1977г.(СССР), г.Будапешт 1978г.(ВНР), г.Бухарест 1979г. (СРР); Всесоюзных научно-технических и практических конференциях по проблемам электромеханизации кормопроизводства: г.Москва (1976г., 1985г.), г.Леово (1978г.), г.Вильшос (1979г.), г.Киев (1981г.); пастбищного животноводства: г.Горький (1981г.), г.Москва (1988г.), ^Новосибирск (1987г.), г.Оренбург (1988г.), г.Киев (1988г.), г.Алма-Ата (1989г.); злектромеханизации животноводства: г.Ташкент (1982г.), г.Элиста (1983г.), г.Алма-Ата (1984г.), г.Москва (1985-1987гг.): на расширенных, заседаниях отделений ВАСХНИЛ по механизации, животноводству и кормам, на совещаниях и семинарах ВДНХ в павильонах "Механизация и электрификация с.-х.", "Корма", "Животноводство" и "Овцеводство".

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в зг печатных работах, в том числе 15 авторских свидетельств на изобретения и 30 зарегистрированных научных отчетов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО КРУГЛОГОДОВОМУ ПРОИЗВОДСТВУ КОРМОВ НА БАЗЕ МЕСТНОГО СЫРЬЯ

1.1.Состояние проблемы и основные направления ее решения

В общепринятой технологии кормопроизводство и кормоприготовление осуществляются раздельно как во времени, так и в пространстве. Зерно очищается на зерноочистительных и зерноочистительно-сушильных пунктах, белково-витаминные корма из

трав искусственной сушки производятся на с