CC BY
15
УДК 636.2:631.3
АГРЕГАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МОЛОЧНОМ
СКОТОВОДСТВЕ
И.К. Текучев, доктор технических наук, зав. лабораторией
Всероссийский НИИ механизации животноводства
Е-шаП: [email protected]
Л.П. Кормановский, академик РАН
Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства
Е-шаП: [email protected]
Аннтотация. Приведены описания передвижных электрифицированных многофункциональных агрегатов: одного - для доения и индивидуального дозированного кормления комбикормом коров при привязном содержании АДП-Ф-20, другого - для уборки навоза и распределения подстилки АПН-Ф-2. Агрегат АДП-Ф-20 представляет собой передвижную платформу, на которой размещены комплект оборудования для доения коров, состоящий из цистерны для молока емкостью 3500 л с холодильной установкой, молоко-провода с 20 доильными аппаратами с автоматизированной системой съема их с вымени, а также комплект оборудования для индивидуальной дозированной раздачи комбикорма пропорционально каждому выдоенному литру молока, состоящий из бункера для комбикорма емкостью 2,5 м3, цепочно-шайбового транспортера с 20 индивидуальными дозаторами с собственными электроприводами. На агрегате могут быть установлены лампы ультрафиолетового облучения коров. Агрегат АПН-Ф-2 представляет собой передвижную платформу с бункером для подстилки на 2 м3 и двумя швырялками для ее распределения, скребками для уборки навоза из концов стойл и технологического прохода в продольные каналы, с двумя устройствами для уборки навоза из продольных каналов в поперечный шнек. На агрегате могут быть установлены озонаторы воздуха. Предлагаемая инновационная технология потенциально позволяет достичь удоев 8000-10000 кг за лактацию, снизить затраты труда до 0,8-1,0 челч/ц молока, повысить качество молока за счет уменьшения длины молокопроводов с 600 до 60 м, точек подключения доильных аппаратов с 200 до 20, достичь рентабельности производства молока 25-30%. Ключевые слова: технологии, передвижные электрифицированные многофункциональные агрегаты, ТЭП производства молока.
Введение. Агрегатные технологии - это продолжали разрабатывать и внедрять в про-
технологии, в которых используются мно- изводство комплекты оборудования кормо-
гофункциональные агрегаты, способные вы- цехов типа КОРК-15 и КОРК-5. Многочис-
полнять несколько технологических процес- ленное материалоемкое оборудование таких
сов. Примером широко применяемых в ско- цехов, выполняющее только одну техноло-
товодстве многофункциональных агрегатов гическую операцию, оказалось неконкурен-
являются самоходные погрузчики-смесите- тоспособным на рынке. В конечном итоге
ли-раздатчики полнорационных кормосме- эксплуатация таких кормоцехов была пре-
сей. Их разработкой и организацией серий- кращена.
ного производства несколько десятков лет Российские фирмы, занимающиеся про-
назад занялись многие зарубежные фирмы. изводством техники для животноводства,
Своевременное понимание этими фирма- вынуждены были организовывать производ-
ми необходимости разработки экономически ство аналогичных многофункциональных аг-
более эффективных для животноводства регатов либо по лицензиям зарубежных
многофункциональных агрегатов позволило фирм, либо разрабатывать собственные мо-
оснастить ими фермы многих стран мира. дели агрегатов, преимущество которых бы-
Не уловив тенденции создания много- ло, в основном, в более низкой цене.
функциональных агрегатов, советские, а за- ВНИИМЖ одним из первых среди НИИ Рос-
тем и российские ученые и конструкторы сельхозакадемии обосновал экономическую
эффективность и начал разрабатывать конструкции многофункциональных агрегатов для самого консервативного фиксированного способа содержания коров.
Эти агрегаты способны обеспечить механизацию почти всех технологических процессов (индивидуальную дозированную раздачу комбикормов, доение коров, удаление навоза из концов стойл и технологических проходов, перемещение навоза из продольных каналов к поперечному шнеку, распределение подстилки, облучение коров ультрафиолетовыми лампами, озонирование воздуха).
Методология исследования. Работа выполнена на основе анализа многочисленных конструкций электромобильных агрегатов для доения коров при привязном содержании, уборки навоза и распределения подстилки в коровниках.
Результаты исследований. Механизация технологических процессов в двухрядном коровнике (рисунок 1) предусмотрена двумя электромобильными агрегатами: агрегат передвижной для доения коров АДП-Ф-20 с 20 доильными аппаратами [1] и агрегат передвижной навозоуборочный АПН-Ф-2 с бункером на 2 м [2].
Рис. 1. План коровника с агрегатами. Положение агрегата АДП-Ф-20: 1 - у молочной; 2 - при доении последней группы коров; 3 - агрегат для уборки навоза и распределения подстилки АПН-Ф-2
Агрегат для доения коров (рис. 2-4) содержит передвижную электрифицированную платформу 1, на которой смонтированы цистерна для молока 2 с холодильной установкой 3, вакуумпровод 4, молокопровод 5 с доильными аппаратами 6, отделитель воздуха от молоковоздушной смеси 7, автоматизированная система управления процессом доения 8 с автоматами снятия с вымени и подъема доильных аппаратов 6, два устройства перемещения вверх-вниз их шлангов 9, выполненные в виде штанг 10, соединенных с приводами 11 и гибкими тяговыми органами
12 со шлангами 9 (рис. 5), а на кронштейнах
13 платформы 1 размещена система раздачи индивидуальных доз комбикормов, выполненная в виде кормопровода 14 с гибким тяговым органом с шайбами 15, электропривода 16 перемещения тягового органа 15, накопительного бункера 17 с выгрузным шнеком
19 с регулируемой заслонкой 20, индивидуальных дозаторов 21 на каждый доильный аппарат 6, выполненных в виде накопительных емкостей, присоединенных к кормопро-воду 14 и содержащих ребристые барабаны 22, валы которых соединены с индивидуальными мотор-редукторами 23, а к выгрузным отверстиям корпусов барабанов 22 присоединены кормопроводы 24 (рис. 6).
К автоматизированной системе управления процессом доения 8 каждого доильного аппарата 6 присоединена автоматизированная система управления 25 выдачей дозаторами индивидуальных доз комбикормов пропорционально порциям выдоенного молока. Непосредственно к раме платформы 1 приварены кронштейны 26, на которых уложены решетки 27, перекрывающие навозный канал на всей длине агрегата. На платформе агрегата установлены рабочее место 28 для опе-
ратора доения и пульт управления 29. На кронштейнах агрегата могут быть подвешены лампы ультрафиолетового облучения коров.
Электропитание агрегата осуществляется от серийного трехфазного шинопровода 30, установленного на кронштейнах 31 одного ряда стойлового оборудования 18. На кронштейнах другого ряда смонтирован магистральный вакуумпровод 32. На вакуумпро-воде 32 через каждые, например, 10 ското-мест (если агрегат оснащен 20 доильными аппаратами) установлены пробковые краны
33 для соединения с вакуумпроводом 4 агрегата через пробковый кран 34, на конце патрубка которого установлена передвижная муфта 35. Соединение вакуумпроводов 4 и 32 осуществляется с помощью муфты 35. Перемещение агрегата вдоль рядов стойл происходит с помощью мотор-редуктора 36 со звездочкой, входящей в зацепление с перфорированной направляющей в виде швеллера
37, установленного над полом по центру между двумя навозными каналами. На раме платформы установлены две пары роликов
38, контактирующих с направляющей 37.
Рис. 2. Передвижной доильный агрегат АДП-Ф-20 (поперечный разрез)
Рис. 3. Передвижной доильный агрегат АДП-Ф-20 (вид в плане)
Рис. 4. Передвижной доильный агрегат АДП-Ф-20 (вид сбоку)
Рис. 5. Привод перемещения штанги подъема шлангов доильных аппаратов (вид сбоку)
Рис. 6. Дозатор комбикормов с индивидуальным электроприводом (продольный разрез)
Агрегат работает следующим образом. Оператор доения размещается на своем рабочем месте 28, включает привод 36 и перемещает агрегат из молочной в проход коровника. Включает в работу водокольцевую вакуумную установку, размещенную в молочной коровника. Подключает вакуумную систему агрегата с помощью муфты 35 к магистральному вакуумпроводу 32. Затем включает привод 11, который перемещением штанги 10 опускает вниз шланги 9 одного ряда коров. Оператор поочередно с помощью разовых салфеток готовит вымя к доению и включает в работу доильные аппараты. По мере поступления от одного доильного аппарата 6 порции молока (например, 1 л) в автоматизированную систему 8 его учета и управления процессом доения именно этого аппарата автоматизированная система управления 25 дает команду мотор-редуктору 23 дозатора 21 на выдачу порции (например, 300 г) комбикорма. Автоматизированная система 25 запрограммирована на время выдачи объемным дозатором (ребристым барабаном 22) дозы комбикорма на порцию выдоенного молока. Эти величины одинаковы для
всех дозаторов системы. Второй оператор выполняет все операции по обслуживанию коров второго ряда.
Во время перекачки молока из цистерны 2 агрегата в стационарную цистерну, расположенную в молочной, из бункера, расположенного рядом с коровником, с помощью шнека, подвешенного к перекрытию здания, комбикорм загружается в накопительный бункер 17. Оператор включает в работу привод 16 перемещения тягового органа 15 и привод выгрузного шнека 19 бункера 17. После заполнения емкости комбикормом последнего дозатора 21 перед приводом 16, приводы 16 и шнека 19 выключаются.
В процессе доения молоко из отделителя воздуха 7 его насосом периодически перекачивается в основную цистерну 2. После автоматического отключения последнего доильного аппарата оператор отключает с помощью крана 33 и муфты 35 вакуумную систему агрегата от магистрального вакуум-провода 32, включает электропривод 36 и перемещает агрегат для доения следующей группы коров. Далее процесс повторяется в аналогичной последовательности до выдаивания всех животных коровника. После этого агрегат перемещают к молочной, перекачивают молоко в цистерну в молочной, подключают к автоматизированной стационарной системе промывки доильных аппаратов и цистерны для молока.
Техническая характеристика агрегата АДП-Ф-20: единовременное обслуживаемое поголовье - 20 коров; общее обслуживаемое поголовье фермы - 200-400 дойных коров; производительность оператора доения - 50 короводоек за 1 ч основного времени; скорость перемещения агрегата - 0,33(1,2) м/с (км/ч); количество электродвигателей на агрегате, в т.ч. 20 электроприводов мощностью по 9 Вт в системе управления работой 20 доильных аппаратов и 20 приводов дозаторов комбикорма мощностью по 90 Вт - 47 штук; общая установленная мощность токоприемников - 19кВт; емкость цистерны для молока - 3500 л; габариты агрегата: длина -14400 мм; ширина - 7300 мм; высота - 3500 мм; обслуживающий персонал - 2 оператора.
Агрегат для уборки навоза г пня подстилки (рис. 7-10) сод движную электрифицированну! 1, на которой установлены бун стилки 2, шнек 3 с приводом 4, две швырялки 5, два желоба 6 для перемещения навоза из каналов к поперечному шнеку. На желобах 6 установлены оси / скребков 8 для уборки навоза из концов стоил в каналы. На платформе агрегата установлены предохранительная дуга 9 и мотор-редуктор 10 со звездочкой 11, входящей в зацепление с расположенной над полом перфорированной направляющей 12, и две пары роликов 13, контактирующих с направляющей 12. В передней части платформы установлены под острым углом к направлению движения два скребка 14 для уборки навоза из технологического поохо-да в продольные каналы, ск способны перемещаться «б вниз» по направляющим 15 занимая соответственно «не чее» и «рабочее» положение. Электропитание агрегата осуществляется от того же трехфазного шинопро-вода. На платформе также установлены рабочее место оператора 18 и пульт управления 19 агрегатом. В желобах 6 установлены вертикальные скребки 20 и 21 с горизонтальными осями 22 и рычагами 23. На агрегате могут быть установлены озонаторы воздуха.
Рис. 7. Навозоуборочный агрегат (вид спереди)
Рис. 8. Навозоуборочный агрегат (вид в плане)
Рис. 10. Продольный разрез по А-А желоба агрегата на рисунке 8
Рис. 9. Навозоуборочный агрегат (вид сбоку)
Агрегат работает следующим образом. Оператор с помощью самопогрузчика загружает подстилку в бункер 2. При этом агрегат
располагается в тамбуре коровника. После этого оператор перемещает агрегат в технологический проход коровника, вручную поднимает с помощью рычагов 23 все 4 скребка 20 и 21 двух желобов 6 в наклонное положение, чтобы они не контактировали с навозом в каналах, а два
скребка 14 поднимает вдоль осей 15 и 16 в крайнее верхнее положение и фиксирует их. Агрегат готов к работе по удалению навоза из концов стойл в каналы и распределению подстилки.
Оператор садится на рабочее место и включает привод 10 перемещения агрегата. Скребки 8 при контактировании с полом стойл отклоняются внутрь их и начинают сбрасывать навоз в канал. Оператор включает в работу шнек 3 и ворошилку 25 бункера 2 и две швырялки 5. Подстилка из бункера через патрубки 24 поступает в швырялки 5, а из них разбрасывается по стойлам. При достижении последнего стойла у молочного блока оператор останавливает агрегат, выключает распределитель подстилки, вручную опускает скребки 14 для уборки навоза из технологического прохода в рабочее положение. После этого реверсирует привод агрегата 10 на перемещение в обратную сторону. При перемещении агрегата скребки 8 поворачиваются в сторону каналов и прекращают уборку навоза из стойл, а скребки 14 сбрасывают навоз с поверхности прохода в каналы. Не доезжая до поперечного канала со шнеком на расстояние от 2-х до 4-х длин желоба (в зависимости от заполнения канала навозом), оператор останавливает агрегат, поднимает скребки 14 в нерабочее положение, а скребки 20 и 22 желобов вручную рычагами 23 опускает в вертикальное положение. После этого агрегат перемещается в
сторону поперечного канала. При этом первый скребок 20 навозом отклоняется вверх и пропускает его в желоб 6. Второй скребок 21, занимая вертикальное положение, задерживает навоз в желобе 6. При перемещении агрегата над поперечным каналом навоз из желоба загружается в него. Агрегат продолжает перемещение в другую сторону от поперечного канала также на расстояние от 2-х до 4-х длин желоба 6. При этом положение скребков 20 и 21 в желобе остается прежним. После этого агрегат реверсируется на движение к поперечному каналу. При этом скребок 21 под действием веса и навоза опускается в вертикальное положение. Навоз желобом транспортируется к поперечному каналу. Агрегат от поперечного канала перемещается на 4-8 длин желоба, после чего реверсируется на обратное перемещение. Процесс перемещения агрегата вперед-назад будет продолжаться с увеличением пути прохода каждый раз на первоначальную величину до полного освобождения канала от навоза. Перед возвращением агрегата в исходное положение оператор опускает скребки 14 в рабочее положение. При этом агрегат, возвращаясь, убирает навоз из технологического прохода в каналы второй половины коровника.
Область применения результатов исследования. Результаты необходимы при определении направлений дальнейшего развития технического прогресса в молочном скотоводстве.
Таблица. Основные проектно-технологические решения ферм с инновационной и типовой технологиями _привязного содержания коров_
Наименование показателя Варианты технологий
инновационная типовая привязная
Поголовье фермы, гол. 534 448
Поголовье дойных коров, гол. 400 348
Доение коров АДП-Ф-20 2АДМ-Ф-200
Индивидуальная дозированная раздача комбикорма АДП-Ф-20 вручную с УТР-300
Удельная площадь на дойную корову, м2/гол. 10,0 9,3
Уборка навоза из продольных каналов АПН-Ф-2 4 ТСН-160А
Уборка навоза из концов стойл АПН-Ф-2 вручную
Уборка навоза из технологического прохода АПН-Ф-2 вручную
Распределение подстилки по концам стойл АПН-Ф-2 вручную с УТР-300
Ультрафиолетовое облучение коров лампами Лампы ПРК-2 на АДП-Ф-20 отсутствует
Очистка воздуха от бактерий Озонаторы РИОС-ЭЛ-В отсутствует
Выводы. Инновационная технология производства молока с привязным содержанием 400 дойных коров и обслуживанием их электромобильными агрегатами АДП-Ф-20 и АПН-Ф-2 потенциально позволит достичь ТЭП мирового уровня: затраты труда 0,8-1,0 чел-ч/ц молока, производство молока на одного работника фермы 220-250 т. Эти показатели в 1,8-2,0 раза лучше показателей типовой фермы с привязным содержанием коров и комплексной механизацией технологических процессов существующей серийной техникой. Новый комплект оборудования обеспечит снижение заболевания коров маститом за счет своевременного снятия доильных стаканов с вымени, повышение качества молока за счет уменьшения длины молоко-проводов с 600 до 60 м, точек подключения доильных аппаратов с 200 до 20, улучшение среды обитания коров (УФО и озонаторы). Все это позволит увеличить срок продуктивного использования коров до 5 лактаций и более. С использованием автоматизированных передвижных агрегатов труд животновода станет более производительным, привлекательным, с более высокой зарплатой. В этом случае операторами-животноводами станут работать преимущественно мужчины.
Из выполненных расчетов следует, что современные наукоемкие технологии, требующие больших инвестиционных затрат в строительно-монтажные работы, технику и приобретение нетелей класса элита-рекорд,
обусловливают высокую себестоимость производства 1 кг молока (14,8 руб. в ценах 2013 г.) и существенно изменяют долю затрат в этой себестоимости. Так, доля затрат на корма с традиционных 45-55% уменьшена до 36%, на воспроизводство стада возрастает с 10-15% до 20-22%, а амортизационные отчисления на восстановление основных фондов увеличиваются с 8-10 до 14-16%. При этом доля затрат на ФОТ с налогами составляет порядка 10%. В этом случае рентабельность производства молока будет составлять 25-30%.
Литература:
1. Пат. 2538384 РФ. Передвижной доильный агрегат / Текучев И.К. Опубл. 20.11.14
2. Пат. 2476069 РФ. Агрегат для уборки навоза и распределения подстилки / Текучев И.К. Опубл. 27.02.13
3. Кормановский Л.П., Иванов Ю.А., Текучев И.К. Тенденции применения доильных роботов // Техника и оборудование для села. 2008. № 8(134). С. 36-38.
4. Технологическое и техническое обеспечение молочного скотоводства. Состояние, стратегия развития / Иванов Ю.А. и др. М., 2008.
Literatura:
1. Pat. 2538384 RF. Peredvizhnoj doil'nyj agregat / Teku-chev I.K. Opubl. 20.11.14
2. Pat. 2476069 RF. Agregat dlya uborki navoza i raspre-deleniya podstilki / Tekuchev I.K. Opubl. 27.02.13
3. Kormanovskij L.P., Ivanov YU.A., Tekuchev I.K. Ten-dencii primeneniya doil'nyh robotov // Tekhnika i oboru-dovanie dlya sela. 2008. № 8(134). S. 36-38.
4. Tekhnologicheskoe i tekhnicheskoe obespechenie mo-lochnogo skotovodstva. Sostoyanie, strategiya razvitiya / Ivanov YU.A. i dr. M., 2008.
AGGREGATE TECHNOLOGIES IN DAIRY CATTLE I.K. Tecuchov, doctor of technical sciences, laboratory chief All-Russian research Institute of animal husbandry mechanization L.P. Kormanovskay, RAN academician All-Russian research Institute of agriculture electrification
Abstract. Descriptions of mobile electrified multifunctional units have given: one of them for milking and individual cows feeding with compound feed by the tie-stall maintenance is ADP-F-20 and another one for manure clinging and litter distribution is APN-F-2. ADP-f-20 unit is a mobile platform on which cows milking set of equipment is placed, consisting of 35001 capacity's milk tanks with a refrigeration unit, the milk pipe with 20 milking machines containing the automatic system of their removing from the udder, and a set of equipment for individual metered feed distributing in proportion to each milked out liter, consist of 5 m3 capacity compound feed hopper, the 20 individual dispensers' washer chain conveyor with their own electric drives. The unit can be installed irradiation ultraviolet lamps for cow. Unit APN-F-2 is a mobile platform with a 2 m3 litter hopper and two throwings for its distribution, manure scrapers for stalls' ends cleaning and technological passage into the longitudinal channels, with two cleaning manure devices from the longitudinal channels into the transverse auger. The unit can be installed air ozonators. The offered innovative technology allows to achieve potentially 8000-10000 kg yields per lactation, to reduce labor costs up to 0,8-1,0 manh/kg of milk, to improve the milk quality by the milk pipe length reducing from 600 till 60 m, the milking machines' points connection from 200 till 20, to achieve the milk production 25-30% profitability.
Keywords: technologies, mobile electric multifunctional units, TEP of milk production.
