CC BY
26
УДК 636.2:631.3
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МОЛОЧНОГО СКОТОВОДСТВА
И.К. Текучев, д-р техн. наук, зав. лабораторией М.С. Текучева, канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник
Приведены результаты НИОКР за период существования лаборатории перспективных технологий производства молока. Ключевые слова: технологии, техника, молочное скотоводство.
Главным направлением деятельности лаборатории перспективных технологий производства молока ВНИИМЖ является разработка принципиально новых технологий и технических средств для молочного скотоводства.
Сотрудниками лаборатории под руководством академика Кормановского Л.П. разработана технология поточно-конвейерного обслуживания коров, отличающаяся от аналогичных технологий (патент РФ №2010504 15.04.1994 г., «Способ конвейерного содержания и обслуживания коров и устройство для его осуществления», авторы: Корманов-ский Л.П., Текучев И.К., Текучева М.С.) следующим (рис. 1) [2,8]:
- при работе первого конвейера второй -стоит, все коровы первого конвейера движутся непрерывно, выдаиваются в отдельно стоящей установке УДА-8А, затем снова занимают свои места в конвейере;
- конвейеры оснащены автопривязями, уборщиками навоза и распределителями подстилки;
- тяговые органы конвейеров не проходят через доильную установку, они только побуждают коров подойти к ней, коровы входят в станки доильной установки, а после доения выходят снова к конвейеру;
- тяговый орган конвейера в виде цепи транспортера ТСН-160 размещен не вне, а внутри кормушки;
- в комплект входят оборудование для приготовления, транспортирования и индивидуальной выдачи смеси из комбикормов, корнеплодов и стебельчатых кормов каждой корове, а также оборудование для ультрафиолетового облучения животных.
Рис. 1. План коровника с поточно-конвейерной технологией обслуживания 200 голов:
1 - оборудование по приему, измельчению и дозированию корнеплодов ОДИК-Ф-200; 2 - дозатор стебельчатых кормов КТУ-10АЭ; 3 - оборудование по приему и дозированию комбикормов ОДК-Ф-200; 4 - транспортер наклонный; 5 - транспортер горизонтальный распределительный; 6 - тяговый конвейер с автопривязями, кормонесущими элементами, уборщиком навоза и распределителем подстилки; 7 - молокоприемник с насосом для откачки молока в молочную; 8 - установка для доения коров УДА-8А; 9 - станок для сушки вымени; 10 - установка для преддоильной обработки вымени коровы УОВ-Ф1
Выполненные расчеты показали, что при поточно-конвейерном обслуживании коров затраты труда могут быть снижены до 55 чел-ч/гол. в год. При этом затраты энергии составят 870 кВт-ч/гол. Из немеханизированных операций останутся подмыв вымени и одевание доильных стаканов. По заданию Госагропрома СССР, утвержденному заместителем Председателя Черноивановым В.И. 25.05.89 г., для Подольской МИС был разработан проект и комплект оборудования фермы-лаборатории с поточно-конвейерным обслуживанием 200 коров (ГИП Еремин А.М.)
Результаты исследований по созданию принципиально нового автоматизированного комплекта оборудования поточно-конвейерного обслуживания коров рассмотрены и одобрены научно-техническим советом Минсельхозпрода РФ (протокол № 10 от 18 мая 1994 года). НТС рекомендовал создать базовую модельную ферму с поточно-конвейерной технологией обслуживания коров.
Дальнейшим совершенствованием конвейерных систем является создание компьютеризированной роторно-конвейерной установки для обслуживания 100 коров (рис. 2).
Рис. 2. Вид в плане роторно-конвейерной установки с комплектом оборудования для подготовки индивидуальных доз кормосмесей
Отсутствие операций по подгону животных к доильной установке и обратно, фиксации и расфиксации их позволяет оператору выдаивать за час 80 коров, занимаясь только двумя операциями - дезинфекцией вымени и одеванием доильных стаканов. По сравнению с использованием доильной установки типа "Параллель 2х18», которую обслуживают три оператора и два подгонщика и выдаивают 180 коров в час (36 голов на одного работающего), производительность роторно-кон-вейерной установки в 2,2 раза выше, а комфортность содержания коров существенно лучше (кормление индивидуальными полнорационными кормосмесями, фиксированное содержание в стойле, принудительный двухразовый моцион с ультрафиолетовым облучением). Предлагаемые технологические и технические решения сделают производство молока высокоэффективным и конкурентоспособным.
Сотрудниками лаборатории разработана принципиально новая технология обслуживания коров в секциях с комбибоксами оборудованием электромобильного агрегата
многофункционального назначения (патент ЯИ №2028776 от 20.02.1995 г., авторы Теку-чев И.К., Шамшин А.Ю.) [6].
Агрегат обеспечивает групповое дозированное кормление кормосмесями, удаление остатков корма и навоза из концов стойл и технологических проходов секций, дважды в день распределение подстилки, ультрафиолетовое облучение и дезинфекцию животных в помещении, озонирование воздуха. Доение может осуществляться на установках «Евро-параллель 2х16». Навоз двумя дублирующими друг друга установками УТН-10 транспортируется в навозохранилище.
На ферме с агрегатом электронная система управления стадом (ЭСУС) обеспечивает автоматическое селективное разделение выходящих из доильной установки коров на здоровых (продолжающих передвижение в свои секции), находящихся «в охоте» и ма-ститных, которые направляются в расположенные рядом с доильной установкой специальные секции (рис. 3-5).
Рис. 3. Передвижная каретка с рабочими органами агрегата многофункционального назначения в момент обслуживания секции для коров (поперечный разрез):
1- платформа агрегата; 2 - рама каретки; 3 - барабанный раздатчик кормов; 4 - скребок для удаления остатков корма; 5 - распределитель подстилки; 6 - ультрафиолетовые лампы; 7- озонаторы воздуха с дополнительным вентилятором; 8 - трубопровод дезинфекции помещения и животных
Рис. 5. Поперечный разрез коровника
Агрегат был испытан в лабораторном корпусе ВНИИМЖ (рис. 6-7) и продемонстрирован специалистам МСХ РСФСР.
По договору с ВНИИМЖ реализацию проекта коровника с агрегатом многофунк-
Рис. 4. План коровника-моноблока на 800 голов с механизацией процессов агрегатом многофункционального назначения:
5-1 - исходное положение каретки;
5-2 - положение каретки в момент выполнения технологических операций; 5-3 - положение каретки в момент возвращения агрегата в исходное положение
ционального назначения финансировало МСХ РСФСР (1989-1992 гг.). По заданию ВНИИМЖ ГКТИ «Комплектживмаш» (г. Кишинев) разработал проект коровника на 360 голов для строительства его в совхозе «Пугачевский» Аннинского района Воронежской области, рабочие чертежи и изготовил оборудование для агрегата. Малое предприятие «Гранат» (г. Армавир Краснодарского края, специализирующееся на производстве козловых кранов) разработало и изготовило передвижную платформу агрегата. Начатое в 1991 г. строительство коровника было прекращено в 1992 г. из-за деваль-
вации рубля в 10 раз.
Рис. 6. Вид на секцию коров после уборки навоза
из концов стойл и технологического прохода и раздачи кормов оборудованием каретки агрегата
Рис. 7. Вид на секцию коров после распределения подстилки (опилки со стружкой, торф). Внизу под
распределителем виден скрепер, удаляющий из технологического прохода навоз
Результаты работы ВНИИМЖ по созданию агрегата многофункционального назначения рассмотрены и одобрены научно-техническим советом МСХ РФ (протокол №9 от 18 мая 1994 г.). НТС рекомендовал создать базовую модельную ферму с агрегатом многофункционального назначения. Лабораторией разработаны рекомендации по повышению эффективности производства молока на фермах с привязным содержанием коров. В основу усовершенствованной технологии положен принцип обслуживания оператором не конкретных коров, закрепленных за ним, а обслуживание потока животных технологической группы или нескольких групп. Такой принцип обслуживания животных позволяет использовать узкую специализацию операторов и упрощает процесс группового дифференцированного кормления.
На ферме на 400 коров рекомендовано создать 16 специальных групп: 3 группы су-
хостойных коров и нетелей; одну группу нетелей на контроле; 4 группы высокопродуктивных коров (с продуктивностью выше средней на 25%); 2 группы коров на раздое; 6 групп коров производства молока. Рекомендации опубликованы в брошюре «Технологии и технические средства поточно-группового обслуживания коров», авторы: Кор-мановский Л.П., Текучев И.К., 2003 г., 102 с.
Лабораторией совместно с ГЭКИ (г. Вильнюс) и Барановичским комбинатом сенаж-ных башен было разработано и изготовлено оборудование, которое испытано западной МИС в сенажных башнях комбината «МИР» Барановичского района Брестской области. Оборудование для сенажных башен защищено шестью авторскими свидетельствами на изобретение СССР (№№ 728780, 793473, 852245, 871769,993874, 1064907, авторы Текучев И.К., Широков Ю.А., Сакун В.А. и др.) Материалы исследований использованы Рижским ГСКБ при модернизации оборудования для сенажных башен.
В 70-80х годах прошлого века в России строились коровники с подпольными хранилищами навоза на 200-400 голов. Рижским ГСКБ была разработана и серийно выпускалась установка для выгрузки жидкого навоза из таких хранилищ УВН-800. Но в таких хранилищах чаще накапливается плотный навоз. Для выгрузки плотного навоза лабораторией совместно с Рижским ГСКБ и Рос-техпроектом (г. Тула) Россельхозтехники разработан, изготовлен и испытан Подольской МИС выгрузчик плотного навоза из подпольного хранилища (рис. 8) коровника колхоза им. Ленина Новомосковского района Тульской области.
Рис. 8. Опытный образец скрепера для выгрузки плотного навоза
Было испытано несколько моделей выгрузчиков, которые защищены четырьмя авторскими свидетельствами на изобретение СССР - №№674735, 686690, 782772, 1281220; авторы: Текучев И.К., Текучева М.С., Серегин В.А. (Ростехпроект), Румковский Г.П. (Рижское ГСКБ). С использованием результатов совместных теоретических и экспериментальных исследований Серегиным В.А. защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Большое внимание лаборатория уделяла созданию новой техники для индивидуального дозированного скармливания комбикормов при доении как в стойлах, так и в залах. Для условий привязного содержания была создана и испытана в коровнике совхоза «Подольский» Подольского района Московской области стационарная установка с прутково-шайбовым рабочим органом на 25 коров УДРК-Ф-25 (рис. 9).
Для индивидуального дозированного скармливания комбикормов в доильных установках лабораторией создана специальная система (рис. 11), обеспечивающая выдачу доз пропорционально объему выдоенного молока (0,5 л) с помощью оригинального дозатора (рис. 12), позволяющего изменять выдаваемую дозу комбикорма.
Рис. 11. Система выдачи кормов коровам пропорционально объему выдаиваемого молока
Рис. 9. Схема установки дозированной раздачи концкормов УДРК-Ф-25 конструкции ВНИИМЖ
Совместно с ЭПП ВНИИМЖ создан и испытан Подольской МИС электромобильный раздатчик индивидуальных доз комбикормов РИД-Ф-0,5 коровам при привязном содержании в помещении на 100-200 голов (рис. 10).
Рис. 10. Внешний вид
раздатчика индивидуальных доз комбикормов РИД-Ф-0,5
Рис. 12. Дозатор комбикорма конструкции ВНИИМЖ для доильных установок УДА-8А и УДА-16А
Система испытана в доильной установке поточно-конвейерного обслуживания коров фермы ГШ 13 «Горки-2» Одинцовского района Московской области.
Испытания подтвердили работоспособность установки. Оборудование для индивидуальной дозированной раздачи комбикормов защищено четырьмя авторскими свидетельствами на изобретение СССР (№№ 1284477, 1382458, 1402310, 1486120; авторы: Текучев И.К., Ло-бачев Ю.В., Проничев Н.П. и др.) и патентом РФ №1794422 от 10.08. 93; (авторы: Текучев И.К., Шамшин А.Ю., Лобачев Ю.В.).
Лабораторией получен патент на раздатчик комбикорма с групповым дозированием коровам при привязном содержании (патент ЯИ№2409026, бюл.№2, 2011, Текучев И.К.). Внутри цилиндрического бункера вращается лопастное колесо со скребками (рис. 13).
Изменение дозы обеспечивается изменением частоты вращения лопастного колеса гидросистемой трактора.
В)
Рис. 13. Раздатчик комбикормов: А - вид сзади, В - вид в плане
ВНИИМЖ создал принципиально новый раздатчик стебельчатых кормов и приготовленных кормосмесей (патент РФ №2466535, бюл. №32, 2012 г., автор - Текучев И.К.).
Кормораздатчик содержит бункер в виде цилиндрической емкости с питателем в виде лопастного колеса. Концы лопастей питателя жестко соединены со стенкой бункера, на которой жестко установлены скребки под острым углом к радиусу цилиндра. В днище разгрузочного отверстия установлен шнек, витки которого выступают над днищем на высоту отделяемого от кормового монолита слоя (рис. 14).
По сравнению с серийными кормораздатчиками типа КТУ, имеющими сложную технологическую схему с множеством узлов и деталей, раздатчик ВНИИМЖ имеет только
серийный конический редуктор, одну цепную передачу, шнек длиной 1 м и гидровращатель, работающий от гидросистемы трактора. Простота конструкции кормораздатчика обеспечит его производителю конкурентные преимущества на российском и европейском рынках.
В
Рис. 14. Раздатчик стебельчатых кормов: А - вид сбоку, В - вид в плане
Для повышения эффективности скармливания комбикормов коровам был изготовлен (ЭПП, Текучев И.К., Кудряшов ВН.) и использовался на ферме ОПХ «Ерино» ВНИИМЖ прицепной раздатчик запаренных комбикормов в виде цилиндрической бочки с насосами от гидросистемы трактора. Для регионов с экстремальными климатическими условиями, в которых зимой трудно использовать мобильные раздатчики кормов, ВНИИМЖ предлагает стационарный кормораздатчик (рис. 15, 16).
Загрузка корма в желоб и разгрузка его в кормушку осуществляется перемещением относительно друг друга желоба и днища. Работоспособность устройства подтверждена испытанием его в лабораторном корпусе ВНИИМЖ. Отсутствие в кормораздатчике лент, барабанов, цепей и канатов обеспечит его надежность в работе (заявка на выдачу патента №2013101873 от 15.01.2013 г., автор Текучев И.К.).
Рис. 16. Поперечный разрез рамы, вертикальных стенок и днища
Коллективом лаборатории (Текучев И.К., Текучева М.С., Юдина ТР., Черновол Ю.Н., Усачев В.В.) совместно с экпериментально-производственным предприятием ВНИИМЖ создано три модификации установки порционной уборки навоза из продольных каналов в поперечный, размещенный как в торце, так и в середине коровника (патент РФ «Установка порционной уборки навоза», авт. Текучев И.К., №2416194, 2011 г.) [5].
Новизна разработки заключается в заборе порции навоза в канале, когда его рабочий орган (каретка) в момент забора пропускает навоз внутрь себя, а при обратном ходе транспортирует его в сторону разгрузки в поперечный канал.
Достоинства установки: не нуждается в натяжных устройствах каната, навоз перемещается только по продольным каналам. Все это обеспечит ее высокую надежность в работе. Материалоемкость установки меньше материалоемкости горизонтальной части транспортера типа ТСН-160А в 5 раз, а продольных шнеков с решетками - в 30 раз.
Фрагмент установки порционной уборки н ав оза пр едставлен на рисунке 17.
Рис. 17. Фрагмент установки порционной уборки навоза: 1 - трос; 2 -канал; 3 -каретка; 4 - привод
ВНИИМЖ создает технику для принципиально нового способа обслуживания коров при привязном содержании электромобильным агрегатом (рис. 18) [3].
Передвижной доильный агрегат содержит платформу с цистерной и холодильной установкой быстрого охлаждения молока в потоке, доильными аппаратами, с двумя
устройствами для одновременного перемещения вверх-вниз шлангов доильных аппаратов одного ряда в виде штанг, соединенных с приводами, обеспечивающими их возвратно-поступательное перемещение, и гибкими тяговыми органами со шлангами каждого доильного аппарата, вакуумпроводом с краном для периодического соединения его со стационарным вакуумпроводом, электронной системой управления процессом доения, соединенной с водонепроницаемым ноутбуком, размещенной на ее кронштейнах системой раздачи индивидуальных доз комбикормов, выполненной в виде кормопрово-да с гибким тяговым органом с шайбами, электроприводом перемещения тягового органа, накопительным бункером с выгрузным шнеком и индивидуальными дозаторами на каждый доильный аппарат, выполненными в виде накопительных емкостей, присоединенных к кормопроводу и содержащих ребристые барабаны, валы которых соединены с индивидуальными мотор-редукторами, а к выгрузным отверстиям корпусов барабанов присоединены кормо-проводы, автоматизированной системой управления выдачей дозаторами индивидуальных доз кормов пропорционально порциям выдоенного молока, электроприводом со звездочкой, входящей в зацепление с перфорированной направляющей, закрепленной над полом технологического прохода для перемещения платформы, и решетки, перекрывающие навозные каналы на всей длине агрегата.
Агрегат может содержать от 10 до 20 доильных аппаратов, применяться в двухрядных коровниках-моноблоках на 200-400 дойных коров (рис. 19).
Передвижной агрегат на 20 аппаратов для доения коров в стойлах при привязном со-
держании не имеет современных отечественных и зарубежных аналогов. Он может иметь высший технический уровень за счет использования самых современных импортных комплектующих изделий известных фирм. Например, комплект автоматизированных аппаратов для доения коров в стойлах модели DemaTron 50T производства фирмы GEA Farm Technologies компании GEA Westfalia-Surge GmbH (Германия), а также фирмы ROXELL NV (Бельгия) автоматизированной системы DISCO FLEX для дозированной раздачи комбикорма животным.
Рис. 18. Агрегат (вид спереди)
По производительности труда агрегат будет конкурентоспособен по доению 400 коров с доильным залом на 20 скотомест. В последнем будут работать два оператора в зале и один подгонщик и выдаивать 100 коров за 1 час основного времени, т. е. 33 коровы на 1 работающего, при работе двух операторов на агрегате - 50 коров на одного работающего, т. е. в 1,5 раза больше, а по сравнению с производительностью операторов при доении в стойлах в молокопровод - в два раза больше.
144000-276000
Рис. 19. План-схема коровника с агрегатом на 200-400 коров
Лабораторией разработано программное обеспечение проектирования машинных технологий производства молока с использованием электронных средств. Пакет программ с базой данных позволяет оперативно с достаточной степенью достоверности определять основные технологические и технико-экономические показатели существующих технологий производства молока с учетом реальных условий предприятия (оборот стада, потребность в кормах и др. показатели). Издана книга «Экономико-математическая модель производства молока» (авт. Морозов Н.М., Текучев И.К., Теку-чева М.С., 2003) [1].
Пакет программ может быть использован при разработке бизнес-планов реконструкции и расширения существующих, проектирования и строительства новых ферм и комплексов по производству молока. «Программное обеспечение проектирования машинных технологий производства молока» зарегистрировано в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство о государственной регистрации №2008610351, 2008 г., авторы: Текучева М.С., Текучев И.К.).
Научно-техническая продукция с пакетом программ реализована МСХА им. К.А. Тимирязева, Воронежскому ГАУ, Великолукской ГСХА, ФГУП «Агротехпроект» (г. Тула) и др. По заданию ЗАО Аграрная группа «РОСТ» (г. Домодедово) лаборатория с использованием «Программы для ЭВМ» разработала бизнес-план строительства экспериментальной фермы на 800 коров с выращиванием ежегодно 200 нетелей (2004 г). Бизнес-план был рассмотрен и одобрен специалистами пяти хозяйств, входящих в ЗАО Аграрная группа «РОСТ». Используя «программу», лаборатория может разрабатывать технологическую часть проектов ферм по производству молока.
Учитывая кризисное состояние молочного скотоводства России, лаборатория выполнила работу по обоснованию возможного инновационного пути развития молочного скотоводства до 2035 года. В работе предлагается за счет коммерческих кредитов, выда-
ваемых под гарантии правительств РФ и регионов, создать 560 специализированных аг-рохолдингов путем реконструкции и нового строительства ферм по производству молока, выращиванию нетелей и откорму молодняка крупного рогатого скота, строительству предприятий по переработке и реализации готовой продукции, с использованием современных инновационных технологий и автоматизированных комплектов оборудования обеспечить конкурентоспособность продукции АПК России. Издана брошюра «Обоснование возможного инновационного пути развития молочного скотоводства России» (авторы: Текучев И.К., Иванов Ю.А., 2011) [7].
Выполнены исследования по определению эффективности применения доильных роботов на фермах России [4].
Литература:
1. Экономико-математическая модель производства молока / И.К. Текучев [и др.]. Подольск, 2003.
2. Технология и технические средства поточно-группового обслуживания коров / И.К. Текучев [и др.]. Подольск, 2003.
3. ТекучевИ.К., Кормановский Л.П., ИвановЮА. Инновационные технологии производства молока. Подольск, 2011.
4. Тенденции применения доильных роботов / И.К. Текучев [и др.] // Техника и оборудование для села. 2008. №8.
5. Экспериментальные исследования транспортирования навоза установкой порционного действия / И.К. Текучев [и др.] // Техника в сельском хозяйстве. 2013. №2. С. 15-18.
6. Текучев И.К., Иванов ЮА. Новое направление в механизации процессов в современных коровниках-моноблоках // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2010. №2.
7. Текучев И.К., Иванов ЮА. Обоснование возможного инновационного пути развития молочного скотоводства России. Подольск, 2011.
8. Текучев И.К., Кормановский Л.П., ТекучеваМ.С. Развитие конвейерных систем обслуживания коров // Совершенствование механизированных технологий производства молока и говядины: Сб. науч. тр. ВНИИМЖ. Т. 2. Подольск, 1993.
Innovative technologies and technical means for the dairy cattle breedings I.K. Tekuchev, M.S. Tekucheva
Research and development results during existence of laboratory of perspective technologies of milk production are given.
Keywords: technologies, technique, dairy cattle breeding.
