CC BY
36
dispergatora s otsenkoi kachestva dispergatsii zamenitelya tsel'nogo moloka [The results of experimental studies of rotor disperser and dispersion quality assessment of the whole milk replacer]. Izvestiya gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014. No. 3(47): 64-66 (In Russian)
4.Filinkov A.S., Solonshchikov P.N., Oblasov A.N. Issledovanie effektivnosti protsessa prigotovleniya smesei v smesitel'noi ustanovke pri nepreryvnom vnesenii komponentov [Research of efficiency of process of preparation of mixtures in the mixing machine with the continuous introduction of components]. Vestnik NGIEI. 2017. No. 3(70): 2232 (In Russian)
5. Mokhnatkin V.G., Filinkov A.S., Solonshchikov P.N. Rezul'taty issledovanii smesitel'noi ustanovki sypuchikh komponentov s zhidkost'yu [The results of research of device for mixing of loose components with liquid]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2013. No. 3(34): 65-68 (In Russian)
6. Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Ilyin R.M. Innovatsionnaya tekhnologiya prigotovleniya i vydachi zamenitelya tsel'nogo moloka molodnyaku krupnogo rogatogo skota [Innovative technology of milk replacer preparation for calf feeding]. Agroinzheneriya. 2020. No. 4(98): 25-32 (In Russian)
7. Bakach N.G., Perednya V.I., Kuvshinov A.A., Romanovich A.A. Perspektivnaya tekhnologiya i
oborudovanie dlya prigotovleniya polnoratsionnykh legkousvoyaemykh kormov dlya molodnyaka KRS [Advanced technology and equipment for preparation of complete easily digestible feed for young cattle]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2017. No. 2(26): 65-69 (In Russian)
8. Asafov V.A., Tankova N.L., Iskakova E.L. Analiz sovremennykh sposobov proizvodstva ZTsM dlya kormleniya molodnyaka sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh [ Analysis of modern methods for producing the whole milk replacer for feeding young farm animals]. Effektivnoe zhivotnovodstvo. 2019. No. 7(155): 74-78 (In Russian)
9. Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Mikhailov A.S. Svoistva sukhogo zamenitelya tsel'nogo moloka i ustanovka dlya ego dozirovaniya [Properties of dry whole milk substitute and installation for its dosing] // Trudy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Energoobespechenie i energosberezhenie v sel'skom khozyaistve» [Proc. Int. Sci. Tech. Conf. "Energy supply and energy saving in agriculture"]. 2012. vol. 3: 143-147 (In Russian)
10. Zenkov R.L., Ivashkov I.I., Kolobov L.N. Mashiny nepreryvnogo transporta [Machines for streamflow transportation]. Moscow: Mashinostroenie, 1987: 432 (In Russian)
УДК 631.171 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10259
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОРМОВЫХ ДОБАВОК ДЛЯ КРС
Авакимянц Е.В. Гордеев В.В. , канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
Применение белково-минерально-витаминных добавок в кормлении КРС обеспечивает сбалансированность рационов по питательности, макро и микроэлементам и витаминам. В ходе анализа рационов для коров из нескольких хозяйств Ленинградской области были выделены наиболее широко используемые кормовые добавки, включаемые в рационы в расчете 10-300 г/гол. Одной из важнейших задач при использовании кормовых добавок является обеспечение равномерности их распределения в полнорационной кормосмеси. Целью данного исследования
является определение физико-механических свойств кормовых добавок для обоснования оптимальных параметров смесителя. Для этого были проведены исследования по определению угла естественного откоса и обрушения, коэффициентов внутреннего и внешнего трения. Исследования проводили при температуре воздуха 20±2°С и относительной влажности воздуха 40±2%. Для измерения углов использовали гидравлический угломер Vogel, 0-360° с погрешностью измерений 0,05°. В ходе исследований установлено, что наименьшим углом естественного откоса и углом обрушения обладает защищенный жир - 28,2о и 25,6о соответственно. В целом, для большинства материалов эти углы не превышают 40°. Различия по этим показателям для основной части компонентов не превышают 15°. Наибольшими показателями угла естественного откоса и обрушения обладает жом свекловичный, что обусловлено значительным отличием формы его отдельных частиц. Форма частиц также предопределила высокий коэффициент внутреннего трения, который характеризует склонность материала к сегрегации. При обосновании конструктивных параметров и режимов работы смесителя для приготовления предварительной смеси кормовых добавок необходимо принять углы наклона рабочих поверхностей > 40°. Для обеспечения условий сдвига материала углы установки перемешивающих устройств относительно вертикальной плоскости необходимо принять < 25°.
Ключевые слова: кормовые добавки, кормление, физико-механические свойства, смешивание
Для цитирования: Авакимянц Е.В., Гордеев В.В. Физико-механические свойства кормовых добавок для КРС //АгроЭкоИнженерия. 2020. № 1. С.100-108
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF FEED ADDITIVES FOR CATTLE
E.V. Avakimyants, V.V. Gordeev, Cand. Sc. (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Application of additives with protein, mineral and vitamin components in cattle feeding ensures a balanced diet in terms of nutritional value, macro and microelements and vitamins content. The survey of cow diets on several farms in the Leningrad Region identified the most widely used feed additives included in the rations at the rate from to 10 to 300 g/head. One most important task in additives use is to ensure the uniformity of their distribution in a complete feed mix. The study aimed to define the physical and mechanical properties of feed additives for substantiating the optimal parameters of the mixer. For this purpose, the angle of repose, angle of rupture, and the coefficients of internal and external friction were determined. The study was carried out under the air temperature of 20 ± 2 °C and a relative air humidity of 40 ± 2%. A Vogel hydraulic protractor, 0-360° with a measurement error of 0.05°, was used to measure the angles. The study found the protected fat to have the smallest slope of repose and the angle of rupture - 28.2 ° and 25.6 respectively. In general, for most materials, these angles did not exceed 40 Differences in these indicators for the main part of the components did not exceed 15 The beet pulp demonstrated the biggest values of these indicators that can be explained by the significant difference in the shape of its particles. The particle shape also predetermined a high coefficient of internal friction, which characterises the tendency of a material to segregate. When substantiating the design parameters and operating modes of the mixer designed to prepare a premix of feed additives, the inclination angles of the working surfaces > 40 ° should be taken. To ensure the conditions for material shear, the angles of the mixing devices relative to the vertical plane should be < 25
Key words: feed additive, feeding, physical and mechanical properties, mixing
For citation: Avakimyants E.V., Gordeev V.V. Physical and mechanical properties of feed additives for cattle. AgroEcoEngineering. 2020. No.1: 100-108 (In Russian)
Введение
Использование белково-минерально-
витаминных добавок (БМВД) в кормлении КРС является неотъемлемым условием повышения продуктивности животных. Большой спектр производимых добавок позволяет специалистам составлять сбалансированные рационы по питательности, макро- и микроэлементам и витаминам в зависимости от условий содержания, продуктивности и прочих факторов [1-3]. Добавки включаются в полнорационную кормосмесь в расчете 10-300 грамм на голову. При такой относительно малой доле добавок возникает проблема обеспечения эффективности смешивания и равномерности распределения микрокомпонентов в объеме кормосмеси. Одним из решений этой проблемы может стать приготовление предварительной смеси добавок с последующим внесением в процесс основного смешивания [4]. Для обоснования наиболее оптимальных параметров создаваемого смесителя для приготовления смеси БМВД необходимо провести исследования физико-механических свойств добавок. Так насыпная плотность материалов предопределяет размеры бункеров, используется при расчетах расхода энергии на перемешивание сыпучего материала, давления столба сыпучего материала. Влажность материала влияет на текучесть, коэффициент внутреннего трения, смерзаемость,
сводообразование, комкуемость, плотность. Угол естественного откоса и угол обрушения определяют подвижность сыпучего материала. Коэффициенты внутреннего и внешнего трения предопределяют энергоемкость процесса смешивания и тепловыделение, энергетические затраты на обеспечение условий сдвига и перемещения материала. [5]
Материалы и методы
/ = tg а0
Для определения угла обрушения а0 использовали метод, сущность которого
На основе анализа рационов ряда хозяйств Ленинградской области отобраны наиболее широко применяемые добавки и компоненты, входящие в кормосмесь в доле менее 300 г/гол:
- Фунгистат
- Полисахариды сухие
- Премикс П-60
- Мел
- Оболочка соевая гранулированная
- Шрот соевый
- Шрот рапсовый
- Жом свекловичный
- Элитокс
- Левисел
- Защищенный жир
- Соль
Проведен отбор проб исследуемого материала, лабораторные пробы массой 100±0,1 г сформированы и помещены в специализированные герметичные ёмкости. В ходе исследований определены угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения, угол обрушения и коэффициент внешнего трения по стали. Выбор факторов обусловлен их влиянием на углы расположения рабочих поверхностей и перемешивающих устройств. Исследования проводились в трехкратной повторности, за окончательный результат принималось среднеарифметическое значение.
Определение угла естественного откоса выполнялось в соответствии с ГОСТ 28254-2014 [6].
После установления окончательного результата исследования угла естественного откоса вычисляли коэффициент внутреннего трения по формуле [5, 9]:
(1)
заключается основанием
в измерении угла между и наклонной поверхностью,
сформировавшейся при свободном
перемещении массы материала, находящегося в объеме прибора, в результате извлечения
ограничивающей материал заслонки [5, 7]. Устройство для определения угла обрушения содержит корпус 1 и заслонку 2 (рис. 1).
Рис. 1. Схема устройства для определения угла обрушения
Для исследования коэффициента внешнего трения использовали метод, сущность которого заключается в определении угла внешнего трения ф при котором частицы сыпучего материала приходят в движение, начиная скользить, Установка для определения
коэффициента внешнего трения состоит из станины 1, винта 2, градуированного сектора 3, планки 4 шарнирно связанной со станиной 1, подложки 5, полого тонкостенного цилиндра 6 (рис. 2).
Рис. 2. Схема установки для определения коэффициента внешнего трения Угол ф связан с коэффициентом внешнего трениязависимостью [8, 9]:
f"=tg р
(2)
Исследования проводили при температуре воздуха 20±2°С и относительной влажности воздуха 40±2%. Для измерения углов использовали гидравлический угломер Vogel, 0-360° с погрешностью измерений 0,05°. Дата
калибровки средства измерения 10.03.2020. Обработку результатов исследований проводили известными методами
математической статистики с определением средних значений [10, 11].
Результаты и обсуждение
Результаты исследований представлены на рисунках 3-5.
а°
60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0
0,0
52,7
36,0 36,8
39,9
30,9
37,3
34,4 34,2
34,2
36,3 36,0
28,2
—I—I I—I—I I—I—I I—I—I I—I—I I—I—I—I—I—I I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I I—г
->к. *>к.
/// *///////' у /"/ у
Рис.3. Угол естественного откоса
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60 У'
0,40 0,20
0,00
1,31
0,84
0,73 0,75
0,60
0,76
0,68 0,68
I I I I I I I Ii I I I Ii I I I Г
0,68
0,73 0,73
0,54
//// </• у > J
о?
Рис. 4. Коэффициент внутреннего трения f
Рис. 5. Угол обрушения
Рис. 6. Коэффициент внешнего трения f
Анализ графиков показывает, что наименьшим углом естественного откоса и обрушения обладает защищенный жир - 28,2о и 25,6о соответственно. В целом, для большинства
материалов эти углы не превышают 40°. Различия по этим показателям для основной части материала не превышают 15°. Наибольшими показателями угла естественного откоса и обрушения обладает жом
свекловичный, что обусловлено значительным отличием формы его отдельных частиц. Форма частиц также предопределила высокий коэффициент внутреннего трения - 1,32, который характеризует склонность материала к сегрегации. Различие по этому показателю с основной массой компонентов составило более 0,45, при различии в основной массе не более 0,3. Коэффициент внешнего трения для всех компонентов находится в интервале 0,35-0,66, что позволяет рассмотреть возможное усреднение этого показателя в дальнейших расчетах.
Выводы
Определены физико-механические свойства кормовых добавок, которые будут использованы при обосновании конструктивных параметров
смесителя для приготовления предварительной смеси кормовых добавок. В дальнейшем необходимо провести исследования физико-механических свойств смеси кормовых добавок в целом. Необходимо рассмотреть возможность исключения жома свекловичного из процесса приготовления предварительной смеси, в связи с отличием его физико-механических свойств в 1,5-2 и более раза от свойств основной массы материалов. При выполнении этого условия необходимо принять углы наклона рабочих поверхностей > 40°. Для обеспечения условий сдвига материала, углы установки перемешивающих устройств относительно вертикальной плоскости необходимо принять < 25°.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гисматов Р.Р., Зиатдинов М.Б., Хисамов Р.З. и др. Эффективность использования адресных премиксов в рационах помесного молодняка КРС и лошадей в Республике Татарстан // Зоотехния. 2013. №10. С. 14-15.
2. Соломатин В. В. Варакин А. Т., Муртазаева Р. Н., Соломатина М. В. Влияние комплексной минеральной подкормки на белковый обмен у телят // Зоотехния. 2015. №9. С.13-16
3. Морозова Л.А. Зональные премиксы для лактирующих коров // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2008. №3. С. 66-68.
4. Авакимянц Е.В., Гордеев В.В. Анализ технологических линий приготовления кормосмесей и возможность их совершенствования // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2020. № 2(103). С. 98-108
5. Шубин И.Н., Свиридов М.М., Таров В.П. Технологические машины и оборудование. Сыпучие материалы и их свойства: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 76 с.
6. ГОСТ 28254-2014 Комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения объемной массы и угла естественного откоса [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://rdocs3.cntd.ru/document/1200112147 ) (дата обращения 5.10.2020)
7. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. СПб.: Лань, 2010. 336 с.
8. Нис Я.З. Физико-механические свойства сырья и готовых продуктов: Лабораторный практикум: учебно-методическое пособие. Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2016. 60 с.
9. Бойцов Ю.А. Исследование внутреннего и внешнего трения сыпучих грузов: Метод. указания к лабораторной работе для студентов спец. 170600. СПб.: СПбГУНиПТ, 2003. 10 с.
10. Валге А.М. Обработка данных в EXCEL на примерах (Методическое пособие). - СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2010. 104 с.
11. Коновалов В.В. Практикум по обработке результатов научных исследований с помощью ПЭВМ: Учебное пособие. Пенза: ПГСХА, 2003. 176 с.
REFERENCES
1. Gismatov R.R., Ziatdinov M.B., Khisamov R.Z. et al. Effektivnost' ispol'zovaniya adresnykh premiksov v ratsionakh pomesnogo molodnyaka KRS i loshadei v Respublike Tatarstan [Efficiency of use address premixes in diets of crossbred young cattle and horses in Tatarstan Republic]. Zootekhniya. 2013. No.10: 14-15 (In Russian)
2. Solomatin V. V. Varakin A. T., Murtazaeva R. N., Solomatina M. V. Vliyanie kompleksnoi mineral'noi podkormki na belkovyi obmen u telyat [Influence of complex mineral additive on protein metabolism in calves]. Zootekhniya. 2015. No. 9:13-16 (In Russian)
3. Morozova L.A. Zonal'nye premiksy dlya laktiruyushchikh korov [Regionally used premixes for lactating cows]. Kormlenie sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh i kormoproizvodstvo. 2008. No. 3: 66-68 (In Russian)
4. Avakimyants E.V., Gordeev V.V. Analiz tekhnologicheskikh linii prigotovleniya kormosmesei i vozmozhnost' ikh sovershenstvovaniya [Survey of technological lines for feed mix preparation and their upgradability]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2020. No. 2(103): 98-108 (In Russian)
5. Shubin I.N., Sviridov M.M., Tarov V.P. Tekhnologicheskie mashiny i oborudovanie. Sypuchie materialy i ikh svoistva: Uchebnoe posobie [Technological machines and equipment. Bulk materials and their properties: Textbook]. Tambov: Tambov State Tech. Univ. Publ. 2005: 76 (In Russian)
6. GOST 28254-2014 Kombikorma, kombikormovoe syr'e. Metody opredeleniya
ob"emnoi massy i ugla estestvennogo otkosa [State Standard 28254-2014. Compound feeds, feed raw materials. Methods for determination of volume mass and natural slope angle] Available at: http://rdocs3.cntd.ru/document/1200112147) (data accessed 5.10.2020) (In Russian)
7. Gelfman M.I., Kovalevich O.V., Yustratov V.P. Kolloidnaya khimiya [Chemistry of Colloids]. Saint Petersburg: Lan' Publishing House. 2010: 336 (In Russian)
8. Nis Ya.Z. Fiziko-mekhanicheskie svoistva syr'ya i gotovykh produktov: Laboratornyi praktikum: uchebno-metodicheskoe posobie [Physical and mechanical properties of raw materials and finished products: Laboratory workshop: educational and methodological manual]. Novocherkassk: YuRGPU (NPI). 2016: 60 (In Russian)
9. Boitsov Yu.A. Issledovanie vnutrennego i vneshnego treniya sypuchikh gruzov: Metod. ukazaniya k laboratornoi rabote dlya studentov spets. 170600 [Investigation of internal and external friction of bulk cargo: Methodological instructions for laboratory work for students of specialty 170600]. Saint Petersburg: SPbGUNiPT. 2003: 10 (In Russian)
10. Valge A.M. Obrabotka dannykh v EXCEL na primerakh (Metodicheskoe posobie) [Data analysis in EXCEL via examples (Guidance manual)]. Saint Petersburg: GNU SZNIIMESKh Rossel'khozakademii, 2010: 104 (In Russian)
11. Konovalov V.V. Praktikum po obrabotke rezul'tatov nauchnykh issledovanii s pomoshch'yu PEVM: Uchebnoe posobie [Laboratory course on processing the results of scientific research using a personal computer: Textbook]. Penza: PGSKhA, 2003: 176 (In Russian)
