CC BY
17
vih prac' VIII Mizhnarodnoï naukovo-tehnichnoï konferenciï aspirantiv ta studentiv «Avtomatizacija tehnologichnih ob'ektiv ta procesiv», Donec'k, DonNTU, 2008, pp. 209-211.
11. Zharkov A.V., Novah B.S., Shaligina Ju.V. Pat. UA po zajavci u201612945. MPK N02K21/26, N02K16/00,
F03D3/06, F03D9/00, F03D7/06, F03D1/06. Kogeneracijnij vitropark z avtonomnim dzherelom zbudzhennja indukcijnih peretvorjuvachiv [Cogeneration wind farm with an independent source of excitation of the inductive converters] ta in., zajavl. 19.12.2016.
Сведения об авторе
Жарков Антон Викторович - инженер, ООО «ЮБС-Холод», соискатель, Таврический государственный агротех-нологический университет (г. Мелитополь, Украина). Тел.: 38-050-34-34-180. E-mail: [email protected].
Information about the author Zharkov Anton Viktorovich - engineer, LLC «UBS-Cold», postgraduate student, Taurian State Agrotechnologial University (Melitopol, Ukraine). Phone: 38-050-34-34-180. E-mail: [email protected].
УДК 637.116
АДАПТАЦИЯ МАШИННОГО ДОЕНИЯ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ © 2017 г. А.Б. Барагунов
Рассматриваются проблемы машинного доения коров, возникающие в условиях горных хозяйств. Серийные доильные аппараты, предназначенные для машинного доения коров в условиях до 1000 м над уровнем моря, под воздействием пониженного атмосферного давления, отклоняются от заданного режима доения. Снижается скорость выведения молока, возрастает величина вакуумметрического давления, и, как следствие, повышается частота заболеваемости коров маститом. Сделана попытка математически описать процесс машинного доения при изменяющихся условиях хозяйствования (до 1000 м над уровнем моря и выше). По опытным и расчетным данным приведены графические зависимости на различных высотах над уровнем моря расположения хозяйственной деятельности молочного производства. В процессе математического и графического анализа выявлена закономерность постоянства количества пульсов за весь процесс молоковыведения в равнинных и горных условиях хозяйствования при понижении атмосферного давления (от 10 до 30 кПа). Предлагается конструктивное решение - усовершенствованная конструкция пульсатора. Устройство обладает адаптивным свойством к изменению атмосферного давления, в зависимости от изменения расположения хозяйственной деятельности по высоте над уровнем моря. На данную конструкцию получен патент на изобретение. Изготовлен опытный образец. Доильный аппарат АДВ-Ф-1А, укомплектованный усовершенствованной конструкцией пульсатора, успешно прошел испытания и эффективно эксплуатируется на горных пастбищах (от 1000 до 3200 метров над уровнем моря) Северо-Кавказского и Южного федеральных округов. Данная конструкция показала положительные результаты в производственных условиях. Предлагается внедрить разработанную конструкцию, которая является экономически целесообразным решением существующих недостатков машинного доения в горных условиях хозяйствования.
Ключевые слова: горные пастбища, корова, машинное доение, количество пульсов.
The article deals with the problems of machine milking of cows that arise in the conditions of mountain farms. Serial milking machines designed for machine milking of cows in conditions up to 1000 m above sea level, under the influence of low atmospheric pressure, deviate from the preset milking mode. The rate of elimination of milk decreases, the magnitude of the vacuum pressure increases and, as a consequence, the incidence of cows with mastitis increases. It was made an attempt to describe mathematically the process of machine milking under varying conditions of management (up to 1000 m above sea level and above). A constructive solution is proposed - an improved pulsator design. The device has an adaptive property to change atmospheric pressure, depending on the change in the location of the fam in height above the sea level. A patent for the invention was obtained for this design. A prototype has been manufactured. The milking machine ADV-F-1A equipped with the improved design of the pulsator has successfully passed tests and is effectively operated on mountain pastures (from 1000 to 3200 meters above sea level) of the North Caucasus and South Federal Districts. This design showed positive results in production conditions. It is proposed to implement the developed design, which is an economically feasible solution to the existing shortcomings of machine milking in mining conditions of management.
Keywords: mountain pastures, cow, machine milking, the number of pulses.
Введение. Машинное доение коров относится к основной операции в технологической линии молочного животноводства. Содержание дойного поголовья осуществляется несколькими способами: привязное в стойлах коровника, беспривязное на территории животноводческого
комплекса или фермы, отгонное - в зимний период поголовье находится на ферме, а в летний стадо переводится на пастбища с размещением технологического оборудования в близлежащей местности. Перечисленные способы содержания зависят от кормовой базы, местности хо-
зяйственной деятельности и климатических условий. В зависимости от способов содержания соответственно отличается используемое оборудование для машинного доения и первичной обработки молока [1, 2, 3, 4]. Нами проводится исследовательская работа по машинному доению и первичной обработке молока в условиях Северного Кавказа, где территория хозяйственной деятельности содержит сельскохозяйственные угодья, находящиеся на высоте над уровнем моря до 1000 м, и на горных территориях выше 1000 м над уровнем моря.
Отгонное содержание коров на сегодняшний день является наиболее приемлемым видом содержания коров в горных условиях. Отечественное доильное оборудование изготавливается для условий работы в хозяйственных угодьях до 1000 м над уровнем моря. Выше данной отметки условия эксплуатации являются горными. На территории Российской Федерации свыше 230 млн га пастбищ [5]. Горные пастбища рассредоточены на Северном Кавказе, Урале и в Восточной Сибири [6, 7]. Большие площади горных пастбищ и сенокосов имеются на территориях стран постсоветского пространства в Казахстане, Таджикистане и Киргизии. Разработка и ввод в производство доильных машин, работающих в условиях горного хозяйствования, является назревшей проблемой.
Материал и методы исследования. В процессе исследования обозначенной проблемы выявлена причина, влияющая на нарушение стабильной работы доильной машины в горных
Р5,
п =■
р
V r5i У
условиях - пониженное атмосферное (барометрическое) давление [8, 9,10].
Наиболее популярная марка среди отечественных доильных аппаратов АДУ-1 или её аналоги, работающие подобно [5]. Приведем некоторые особенности доильных аппаратов:
- по внешним условиям - до 1000 м над уровнем моря;
- по роду используемой силы - выдавливающие и отсасывающие;
- по принципу работы - двухтактные, трёхтактные и непрерывного отсоса;
- по конструкции исполнительных органов - одновременного и попарного доения;
- по сбору молока - доильное ведро, передвижная ёмкость, молокопровод и раздельно по соску.
Изобразим математическим аппаратом процесс выведения молока. Разовый машинный удой доильным аппаратом АДУ-1 за одну коро-во-дойку [4]:
Мвыд = N0 ' К, (1)
где Мвыд- разовый машинный удой коровы, кг; А/о - суммарное количество пульсацион-ных циклов, совершаемых пульсатором в течение одной дойки, пульс; К - средняя масса молока за один рабочий цикл, кг/пульс.
Продолжительность машинного доения [3]:
«И = А/о • = Л/. (2)
где 1м1 - продолжительность машинного доения одной коровы, с; и - период цикла, с; л, - частота пульсов, с1,
128У01„цв
Я-О04
(3)
W>.
2 N
2Р«-ЬД Рм2
D
м
sí У
где Ра - атмосферное (барометрическое) давление, кПа (мм рт. ст.);
Ь, - вакуумметрическое давление в доильном аппарате, кПа;
V-объём управляющей камеры пульсатора, м3;
/о-длина канала, соединяющего управляющую камеру пульсатора с камерой переменного вакуумметрического
давления, м; cío-диаметр канала пульсатора, соединяющего управляющую камеру пульсатора с камерой переменного вакуумметрического давления, м; г]в - динамическая вязкость воздуха,
18,1-Ю-6 Пах; hi - наибольшее вакуумметрическое давление в пульсаторе, кПа;
/72- наименьшее вакуумметрическое давление в управляющей камере пульсатора, кПа;
Ом-диаметр мембраны пульсатора, м.
В условиях высоты до 1000 м над уровнем моря изменение атмосферного давления Р51 не оказывает отрицательного воздействия на процесс машинного доения. При превышении высоты указанной отметки во время машинного доения, рабочее вакуумметрическое давление /1? в системе «вакуум-насос - доильный аппарат - корова» превышает допустимые пределы, поэтому происходит травмирование
вымени коровы. Кроме того, частота пульсов л, отклоняется от заданного режима работы (1,0-1,1 мин1), что ещё более усугубляет травмирование вымени коровы.
Эмпирическая информация эксплуатации доильного аппарата АДУ-1 в условиях горного хозяйства представлена на графиках (рисунки 1 и 2).
На графике (рисунок 1) представлены усредненные значения атмосферного давления, соответствующие определенным расположениям пастбищ над уровнем моря.
N п\ ль . »0« Па 0 1
i /о 15С( UR f д Du (л >
500 10 fi У /s Ок Па
о 1С 00 » »5- 1 20Хн, ij/i
— —
5С
fbо 30 ) 6 10 м-50 1
ЬрС ТОкЛа»:: 900 \ Mimjt
600 80кПаав;о<к шэд JO кПа л» 15<
0.6 0.7 0.8 0.9 100 кП а 10 ЮООняхм 1.0 П.С1
Рисунок 1 - Длительность работы доильного аппарата АДУ-1 на различных высотах горного содержания дойных коров
Графические зависимости (рисунки 1 и 2) отражают неизменность количества пульсов Л/, необходимых для обеспечения полного опорожнения вне зависимости от изменений длительности доения /м и частоты пульсов л. Допускается условие непрерывного действия рефлекса молокоотдачи у коровы и постоянного потенциала секреции в период машинного доения. С учетом обнаруженной закономерности полного выведения молока (Л/=сопб1) введем полученную эмпирическую информацию в номограмму молоковыведения в условиях горных хозяйств (рисунок 3).
Номограмма (рисунок 3) позволяет: определить приближенные значения основных величин машинного доения в условиях горных хозяйств, иметь общее представление об изменении частоты пульсов, времени выведения
Рисунок 2 - Зависимость продолжительности выведения молока доильным аппаратом АДУ-1 от изменения частоты пульсов на различных высотах
молока, величины додоя. В номограмме видно, что количество пульсов остается в приближенном виде постоянной величиной.
В натуральных условиях действие рефлекса молокоотдачи ограничено действием в организме коровы окситоцина. При увеличении длительности выведения молока в рамках действия окситоцина возникает проблема неполноты выдаивания, передержка доильных стаканов, травмирование молочных желез и, как следствие, снижение продуктивности, и в итоге выбраковывание коровы.
Проведем анализ формул (2) и (3). Частоту пульсов задает пульсатор, где параметры Уо, /о и D являются конструктивными, изменяя которые можно адаптироваться под изменение атмосферного давления Р&, что без сомнения способствует стабилизации пульсатора и всего
доильного аппарата в горных условиях хозяйствования.
По описанному процессу адаптации машинного доения разработана усовершенствованная конструкция, получен патент на изобре-
Рисунок 3 - Номограмма молоковыведения в условиях горных хозяйств
(при Р61 меньше 60 кПа машинное доение коров не производится, так как длительность пульсационного цикла велика)
Выводы
1. В Российской Федерации имеется большой потенциал горных пастбищ, особенно молочного скотоводства.
2. Отечественный ресурс горных пастбищ позволяет ведение молочного животноводства в промышленных масштабах. Большой ресурс кормовых угодий не получил достойную ресур-сосодержащую оценку.
3. При эксплуатации доильных аппаратов в условиях горных хозяйств усугубляются возможные вредные воздействия машинного доения на организм коров.
тение («Пульсатор» № 2111654) [11], изготовлен опытный образец (рисунок 4), который апробирован в производственных условиях (см. кривые на рисунках 1 и 3 для АДВ-Ф-1А).
МЬ * А
ф
_
Рисунок 4 - Пульсатор доильного аппарата АДВ-Ф-1А
4. Выявлена константа при переменных характеристиках машинного доения коров в условиях горных хозяйств - количество пульсов постоянно для одного и того же дойного стада.
5. Предлагается практическое решение стабилизации процесса выведения молока при существенных изменениях атмосферного давления в условиях горных хозяйств.
6. Внедрение предлагаемой конструкции пульсатора доильного аппарата АДВ-Ф-1А позволит повысить физиологические и экономические показатели машинного доения в горных условиях.
) с АДВ-< >-1А
11 и! ¡1
и
/// 47 т; /
У/у
'/л' /
1С г
1
V А 7< 80 ' 90 'Ря. кГг
/ / а \ 2
) / ! !И 1 3 ни
/ / / // 1] 4
1 ! 1 II •
г 11
Ч - \iccm
Литература
1. Краснов, И.Н. Малая молочная ферма модульного типа / И.Н. Краснов, В.В. Мирошникова // Сельский механизатор. - 2012. - № 6. - С. 24-25.
2. Производство молока на ферме модульного типа с экологически чистой технологией / И.Н. Краснов, И В. Капустин, А.Ю. Краснова, В.В. Мирошникова II Вестник АПК Ставрополья. - 2012. - № 2. - С. 45-50.
3. Краснов, И.Н. Организация машинного доения коров на модульных фермах / И.Н. Краснов, В.В. Мирошникова II Сельский механизатор. - 2017. - № 9. - С. 18-19.
4. Мирошникова, В.В. К обоснованию перспективной технологии производства молока и модульного построения молочной фермы / В.В. Мирошникова II Вестник аграрной науки Дона. - 2011. - № 4(16). - С. 39-48.
5. https://geography of russia.com/pochvy-zemelnye-i-lesnye-resursy-ross¡¡.
6. http://agro-portal24.ru/lugovedenie/4505-gornye-rayony-chast-1.html.
7. Барагунов, A.B. Особенности работы доильного аппарата АДВ-Ф-1А в высокогорных условиях / А. Б. Барагунов II Аграрная наука. - 2006. - № 1.
8. Организационно-технологический проект системы устойчивого производства питьевого молока в санаторно-курортных зонах Кабардино-Балкарии (на основе модернизации доения) / И.К. Винников и др. - Нальчик: Издательство М. и В. Котляровых (ООО «Полиграфсер-висиТ»), 2014.-120 с.
9. Механизация производства, первичной обработки и переработки молока: монография / И.Н. Краснов и др. - Ростов-на-Дону: Терра Принт, 2009. - 388 с.
10. Krasnov, I.N. Milking Incentives Role in Secretion of Cows-Milk / I.N. Krasnov, A.Yu. Krasnova, V.V. Miroschni-kova // International Journal of Pharmacy Research. - India. -2017. - Vol. 11. - Issue 10. - P. 1247-1251.
11. Пат. на изобретение «Пульсатор» 2111654. Барагунов Б.Я., Барагунов А.Б., приоритет изобретения 19.03.1996, дата регистрации в Гос. реестре 27.05.1998 г.
References
1. Krasnov I.N., Miroshnikova V.V. Malaja molochnaja ferma modul'nogo tipa [Small module type dairy farm], Sel'skij mehanizator, 2012, No6, pp. 24-25.
2. Krasnov I.N. Kapustin I.V., Krasnova A.Ju., Miroshnikova V.V. Proizvodstvo moloka na ferme modul'nogo tipa s jekologicheski chistoj tehnologiej [Milk production at the module type farm of ecologically clean technology], Vestnik APKStavropol'ja, 2012, No2, pp. 45-50.
3. Krasnov I.N., Miroshnikova V.V. Organizacija ma-shinnogo doenija korov na modul'nyh fermah [Organisation of machine milking of cows on module type farms], Sel'skij mehanizator, 2017, No 9, pp. 18-19.
4. Miroshnikova V.V. К obosnovaniju perspektivnoj tehnologii proizvodstva moloka i modul'nogo postroenija mo-lochnoj fermy [To substantiation of the perspective production technology of milk and modular construction of dairy farm], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2011, No4 (16), pp. 39-48.
5. https://geographyofrussia.com/pochvy-zemelnye-i-lesnye-resursy-rossii.
6. http://agro-portal24.ru/lugovedenie/4505-gornye-rayony-chast-1.html.
7. Baragunov A.B. Osobennosti raboty doil'nogo ap-parata ADV-F-1A v vysokogornyh uslovijah [Features the work of milking machine ADV-f-1A in mountainous conditions], Agrarnaja nauka, 2006, No 1.
8. Vinnikov I.K. i dr. Organizacionno-tehnologicheskij proekt sistemy ustojchivogo proizvodstva pit'evogo moloka v sanatorno-kurortnyh zonah Kabardino-Balkarii (na osnove modemizacii doenija) [Organizational and technological project system for sustainable production of drinking milk in sanatorium-resort areas in Kabardino-Balkaria (on the basis of modernization of milking)], Nal'chik, Izdatel'stvo M. i V. Kotljarovyh (ООО «Poligrafservis i Т»), 2014,120 p.
9. Krasnov I.N. i dr. Mehanizacija proizvodstva, per-vichnoj obrabotki i pererabotki moloka: monografiya [The mechanization of production, primary treatment and processing of milk: monograph], Rostov-na-Donu, Terra Print, 2009, 388 p.
10. Krasnov I.N., Krasnova A.Yu., Miroschnikova V.V. Milking Incentives Role In Secretion Of Cows Milk, International Journal of Pharmacy Research, India, 2017, Vol. 11, Issue 10, pp. 1247-1251.
11. Baragunov B.Ja., Baragunov A.B. Pat. na izobre-tenie «Pul'sator» [Пупьсатор] 2111654 prioretet izobretenija 19.03.1996, data registracii v Gos. reestre 27.05.1998 g.
Сведения об авторе
Барагунов Альберт Баширович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий», ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова» (г. Нальчик, Российская Федерация). Тел.: +7-928-703-14-22. E-mail: [email protected].
Information about the author Baragunov Albert Bashirovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Energy supply of companies department, FSBEI HE «Kabardino-Balkaria State Agrarian University named after V.M. Kokov» (Nalchik, Russian Federation). Phone: +7-928-703-14-22. E-mail: [email protected].
