CC BY
44
УДК 631.1:636.2
МОДЕРНИЗАЦИЯ ФЕРМ - ОСНОВА ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ В МОЛОЧНОМ СКОТОВОДСТВЕ
И.К. Текучев, доктор технических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства
E-mail: tekuchev i k@mail.ru
Л.П. Кормановский, академик РАН
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ
E-mail: viesh@dol.ru
Аннотация. Сегодня реально трудно осуществлять эффективную модернизацию ферм с привязным содержанием коров, особенно с обеспечением роста производительности труда животноводов. Замена доильных установок со стеклянными молокопроводами на молокопроводы из нержавеющей стали обеспечивает повышение качества молока, а производительность труда операторов машинного доения остается прежней - 25-27 короводоек в час. Самое распространенное стойловое оборудование ОСК-25А требует больших затрат ручного труда на индивидуальное привязывание каждой коровы. К тому же этот труд травмоопасен. ВНИИМЖ предлагает стойловое оборудование, которое обеспечит автоматическую фиксацию коровы при размещении ее головы над кормушкой. Ручную раздачу индивидуальных доз комбикорма ВНИИМЖ предлагает заменить на раздачу их прицепным раздатчиком РИДК-Ф-3 с емкостью бункера 3 м3 или автоматизированную стационарную систему раздачи индивидуальных доз комбикорма. Предлагается заменить мобильные раздатчики стебельчатых кормов типа РММ-Ф-6 и КТУ-10А со сложной кинематической схемой и большим количеством узлов и деталей на более простой прицепной раздатчик РКП-Ф-6. Предлагается создать прицепной смеситель-раздатчик СРКП-Ф-6,6, способный осуществлять приготовление заданной кормосмеси группе коров в процессе ее раздачи. Ручную уборку навоза из стойл и ручное распределение подстилки осуществлять передвижным над навозным каналом уборщиком навоза и распределителем подстилки конструкции ВНИИМЖ. Требующие больших затрат ручного труда на поддержание в работоспособном состоянии скребковые транспортеры типа ТСН-160А предлагается заменить на установку порционной уборки навоза конструкции ВНИИМЖ, перемещающую навоз только по прямому пути. Реализация инновационной техники обеспечит рост производительности и социальной привлекательности труда животновода, экономию кормов на 8-10 процентов. Ключевые слова: модернизация ферм, привязное содержание коров, инновационная техника.
Введение. На фермах России основное поголовье содержится на привязи. Много операций выполняется вручную. Среди них -с помощью тележек ТУ-300 раздаются комбикорма и распределяется подстилка, убирается навоз из стойл и технологических проходов.
Много труда слесари ферм затрачивают на поддержание в работоспособном состоянии скребковых транспортеров для уборки навоза и кормораздатчиков типа РММ-Ф-6 и КТУ-10А.
Такая техника не обеспечивает дозированную раздачу кормов. Малопроизводительный и физически тяжелый труд плохо оплачивается, социально непривлекателен для образованной сельской молодежи. Ре-
шить эти проблемы можно только коренной модернизацией существующих ферм с использованием инновационной техники.
Инновационная техника для модернизации ферм. Оборудование стойловое с автопривязью ОСА-Ф-25. Оборудование создается с целью вытеснения с рынка серийного стойлового оборудования ОСК-25А, в котором коровы фиксируются вручную. Этот процесс трудоемкий и травмоопасный.
Для обеспечения возможности использования на фермах с привязным содержанием животных коротких стойл и одновременно автоматического привязывания коров ВНИ-ИИМЖем разработано стойловое оборудование с автопривязью ОСК-25 (рисунки 1-4) [1].
Рис. 1. Стойловое оборудование с автопривязью (вид со стороны стойла)
А-А
Рис. 2. Разрез А-А на рисунке 1
Рис. 3. Узел вращения рычагов (поперечный разрез)
Рис. 4. Продольный разрез трубы с фиксатором
Стойловое оборудование содержит раму 1 с кормовой решеткой 2, фиксирующее голову коровы над кормушкой устройство в виде жесткого верхнего рычага 3 с осью 4 вращения его в вертикальной плоскости в кронштейне 5, жесткого нижнего рычага 6 с возможностью его вращения в вертикальной плоскости относительно верхнего рычага 3 и нижней части в виде гибкого элемента 7, закрепленного вверху на кормовой решетке 2, а внизу - на стенке кормушки 8, при этом фиксатор верхнего рычага выполнен в виде пластины 9 с косым срезом, вращающейся на оси 10, закрепленной в продольной трубе 11, а также устройство, задерживающее корову в стойле при автоматической расфиксации остальных животных, выполненное в виде скобы 12, входящей в две трубки 13 и 14, одна из которых закреплена на верхнем рычаге 3, а вторая - на кормовой решетке 2.
Стойловое оборудование работает следующим образом. Исходное положение стойлового оборудования. Корова зафиксирована головой над кормушкой и лежит в стойле. Оператор, находясь в кормовом проходе, фиксирует скобами 12 в неподвижном положении рычаги 3 тех коров, которые должны оставаться в своих стойлах. После этого оператор поворачивает трубу 11 с фиксирующими пластинами 9 на 90°. Верхний рычаг 3 вместе с нижним рычагом 6 поворачивается вокруг оси 4. При этом нижний рычаг 6 перекрывает расстояние между подвижными рычагами и неподвижным элементом кормовой решетки. Корова, побуждаемая желанием выйти из стойла, поднимается и шеей поднимает вверх подвижный нижний рычаг 6. После этого корова выводит голову из кормовой решетки 2 через образовавшееся пространство под продольной трубой 11. Оператор возвращает продольную трубу 11 в исходное положение. При возвращении коровы в стойло она просовывает голову в пространство под продольной трубой 11, опускает ее вниз и шеей путем нажатия на нижний рычаг 6 возвращает верхний рычаг 3 в вертикальное положение. При этом рычаг 3 отклоняет фиксатор 9 и проходит за него. Фиксатор 9 опускается вниз и фиксирует
рычаг 3 в вертикальном положении. Во время поедания коровой корма в кормушке или в положении лежа ее шея фиксируется гибким элементом 7, обеспечивая ей комфортное лежание в укороченном стойле головой над кормушкой.
Стадия разработки. Разработаны рабочие чертежи, изготовлен фрагмент оборудования на 2 скотоместа. В 2018 году планируется испытать его на одной из действующих ферм Московской области.
Прицепной раздатчик комбикормов с групповым дозированием РКК-Ф-3. В свое время серийно выпускался прицепной КУТ-3,0Б и автомобильный раздатчик комбикормов. Они использовались при раздаче комбикормов коровам при содержании в летних лагерях, а также при выращивании нетелей и молодняка крупного рогатого скота. С применением смесителей-раздатчиков кормо-смесей потребность в специальных раздатчиках только комбикормов уменьшилась. Поскольку в летних лагерях смесители-раздатчики используются редко, а потребность в раздатчиках только комбикормов сохраняется, то для удовлетворения потребностей рынка ВНИИМЖ разработал прицепной раздатчик комбикормов с групповым дозированием РКК-Ф-3 (рис. 5-8) [2]. Кормораздатчик содержит раму полуприцепа, бункер 1 в виде цилиндрической емкости, над дном которой установлен питатель 2 в виде лопастного колеса, к концам которого через промежуточную горизонтальную пластину 3 прикреплено кольцо 4 со скребками 5.
. Ф 2200
Рис. 5. Поперечный разрез раздатчика концентрированных кормов (вид спереди)
Рис. 6. Вид в плане раздатчика концкормов
7 /
Рис. 7. Вид А на узел группового дозирования кормов (см. рис. 5)
1 1-
Рис. 8 Поперечный разрез узла группового дозирования кормов (см. разрез А-А на рис. 7)
В днище бункера выполнено разгрузочное отверстие 6. Выше отверстия на стенке бункера 1 установлен козырек 7 в виде пирамиды, длина горизонтальной плоскости 8 которой вдоль его стенки больше разгрузочного отверстия 6 минимум на два расстояния между скребками 5, к торцу козырька вертикально приварена пластина 9 с зазорами между концами скребков 5 и лопастей пита-
теля 2, при этом ее зазор между ней и днищем бункера 1 больше толщины горизонтальной пластины 3, а привод в виде гидровращателя 10 с регулятором потока жидкости обеспечивает плавное изменение частоты вращения питателя в пределах требуемого диапазона изменения выдаваемых групповых доз корма.
Кормораздатчик работает следующим образом. Концентрированный корм загружается в бункер 1 кормораздатчика. Кормораздатчик присоединяется к трактору, а гидровращатель 10 - к его гидросистеме. Тракторист, перемещая кормораздатчик вдоль кормушек определенной группы животных, задает с помощью регулятора потока жидкости частоту вращения гидровращателю 10, соответствующую выдаче дозы корма данной группе. В начале раздачи корм самотеком заполняет пространство между скребками 5, а в конце раздачи - лопастями питателя 2. Лопасти питателя 2 с помощью кольца 4 перемещают скребки 5 вдоль стенки цилиндра бункера 1. Корм между скребками 5, перемещаясь под козырьком 7 над отверстием 6, разгружается в кормушку. Площадь поперечного сечения перемещаемой групповой дозы корма постоянна, так как образуется неизменяемыми величинами: высотой кольца 4 и вертикальной пластины 9 козырька 7 и шириной разгрузочного отверстия 6 и горизонтальной плоскости 8 козырька 7.
В предложенном кормораздатчике величина выдаваемых групповых доз корма будет пропорциональна скорости их перемещения скребками 5, обусловленной задаваемой частотой вращения питателя 2. Таким образом, обеспечивается необходимая точность групповой дозированной раздачи концентрированных кормов животным.
Прицепной раздатчик индивидуальных доз комбикормов РИДК-Ф-3. Важность дозированного скармливания энергонасышен-ных кормов коровам следует из анализа типовых рационов. Выполненный нами анализ изменения потребности коров в комбикорме при изменении суточной и годовой продуктивности (рис. 9) позволяет утверждать, что с увеличением годовой продуктивности с 3,75 до 6,75 т и суточных удоев с 8 до 36 кг молока суточная потребность в комбикорме увеличивается с 2,5 до 8,3 кг. Это для случая включения в рацион корнеплодов от 5 до 18 кг. При их отсутствии в рационе потребность в комбикорме возрастает еще больше.
6 10 14 18 22 26 30 У,КГ
Рис. 9. Изменение суточной потребности коров в концентрированных кормах М (зимний рацион) в зависимости от суточного удоя У при различной годовой продуктивности П (в тоннах)
Для повышения эффективности использования комбикормов ВНИИМЖ разработал прицепной раздатчик их индивидуальных доз (рис. 10-14).
Техническая характеристика раздатчика
концентрированных кормов РКК-Ф-3
Единовременно обслуживаемое до 400
поголовье, коров
Общее обслуживаемое поголо- 200-1200
вье фермы, коров
Бункер кормов:
3 емкость, м 3
внутренний диаметр, мм 2200
Частота вращения бункера, об/мин. от 2 до 8
Привод вала от гидровращателя типа РПГ-6300
Производительность, кг/с (т/ч) 1,25(4,5)...5(18)
Габаритные размеры, мм
длина 2900
ширина 2300
высота 2000
Масса, кг 1200
Рис. 10. Разрез бункера кормораздатчика
Рис. 11. Вид кормораздатчика в плане
Рис. 12. Разрез А-А на рисунке 10
Рис. 13. Разрез В-В на рисунке 12
Рис. 14. Разрез С-С на рисунке 12
Кормораздатчик содержит раму полуприцепа, бункер 1 в виде цилиндрической емкости, над дном которой установлен питатель 2 в виде лопастного колеса, к концам которого через промежуточную горизонтальную пластину 3 прикреплено кольцо 4 со скребками 5. В днище бункера выполнено разгрузочное отверстие 6. Выше отверстия на стенке бункера 1 установлен козырек 7 в виде пирамиды, длина горизонтальной плоскости 8 которой вдоль его стенки больше разгрузочного отверстия 6 минимум на два расстояния между скребками 5, к торцу козырька вертикально приварена пластина 9 с зазорами между концами скребков 5 и лопастей питателя 2, при этом ее зазор между ней и днищем бункера 1 больше толщины горизонтальной пластины 3, а привод выполнен в виде гидровращателя 10 с регулятором потока жидкости.
На транспортном средстве установлены генератор тока 11, соединенный через промежуточную передачу 12 с коническим редуктором 13 карданом с валом отбора мощности трактора, и микропроцессор с программой управления выдачей индивидуальных доз комбикорма, электромагнит 14, закрепленный на четырех кронштейнах 15, прикрепленных к днищу бункера 1, разгрузочное отверстие 6 в днище бункера выполнено с шириной равной длине хода якоря 16 электромагнита 14, к днищу прикреплены две направляющие 17, по которым совершает возвратно-поступательные перемещения заслонка 18, соединенная кронштейном 19 с тягой 20, которая одним концом соединена с
помощью квадратного прутка 21 и болта 22 с якорем 16 электромагнита 14, а на другом конце установлена пружина 23, упирающаяся в кронштейн 24 с отверстием для тяги 20, при этом кронштейн присоединен к днищу бункера 1, тяга 20, с подвижным кронштейном 19 соединена с помощью выполненной на ней канавки 25 шириной, равной толщине его вертикальной стенки, а с квадратным прутком 21- с помощью резьбового соединения, при этом на тяге между кронштейном и квадратным прутком сделан квадрат под гаечный ключ. В заслонке 18 сделано отверстие 26 с шириной и длиной равными отверстию 6 в днище бункера 1.
Кормораздатчик работает следующим образом. Бригадир-зоотехник фермы программирует микропроцессор на выдачу индивидуальных доз комбикорма всему поголовью коровников. Исходные условия для реализации микропроцессором программы: например, скорость перемещения раздатчика 0,1 м/с (360 м/ч), время перемещения кормораздатчика вдоль одного стойла шириной 1200 мм - 12 с, время раздачи индивидуальной дозы комбикорма одной корове - от 1,5 до 6,0 с. Тракторист присоединяет кормораздатчик к трактору, вал отбора мощности трактора соединяет карданом с приводом генератора тока 11, гидровращатель 10 соединяет с гидросистемой трактора, загружает комбикормом бункер 1, заезжает в коровник и включает гидровращатель 10 в работу. Достигнув специальной метки на стойловом оборудовании, включает в работу микропроцессор. Последний, в соответствии с программой, включает в работу электромагнит 14, происходит втягивание якоря 16 в магнит и перемещение заслонки 18. При этом отверстие 26 в заслонке 18 совмещается с отверстие 6 в днище бункера 1, происходит выдача индивидуальной дозы комбикорма в течение всего времени работы электромагнита 14. После выключения электромагнита пружина 23 тягой 20 возвращает заслонку 18 в исходное положение, тем самым перекрывает отверстие 6 в днище бункера 1. Выдача индивидуальной дозы комбикорма прекращается. В соответствии с программой элек-
тромагнит снова включается в работу на заданное время, происходит аналогичная выдача другой индивидуальной дозы комбикорма. Аналогично повторяется процесс выдачи индивидуальных доз всему ряду коров.
Возможен вариант изготовления кормораздатчика с аналогичным оборудованием одновременной выдачи индивидуальных доз комбикорма другому ряду коров со своим микропроцессором. Таким образом, обеспечивается выдача индивидуальных доз комбикорма всему поголовью животных в коровниках.
Прицепной раздатчик стебельчатых кормов РКП-Ф-6. Сегодня многие зарубежные и российские фирмы поставляют на рынок агрегаты, предназначенные для раздачи только стебельчатых кормов (силоса и сенажа), а также для раздачи полнорационных кор-мосмесей, приготовленных в кормоцехах или стационарных «миксерах». В этих агрегатах корм к выгрузному транспортеру подается несколькими шнеками или «донным» транспортером с битерами (по типу КТУ-10А). Эти агрегаты имеют сложные технологические схемы и конструктивное исполнение. ВНИИМЖ создал кормораздатчик [3] с более простой технологической схемой. При этом ВНИИМЖ преследовал цель - создать приемлемый по цене для предприятий с ограниченными инвестиционными возможностями, надежный в работе раздатчик кормов для одновременного обслуживания 100 коров, конкурентоспособный для вытеснения с рынка кормораздатчиков типа РММ-Ф-6 и КТУ-10А, способный обеспечивать групповое дозирование кормов на 25-50 голов.
Агрегат представляет собой одноосный прицеп, на котором размещен бункер (рис. 15). Бункер представляет собой цилиндр, днище которого неподвижно приварено к раме 2 прицепа. Сам цилиндр вместе с тремя радиальными лопастями 9 и тремя радиальными консольными скребками 10 вращается относительно днища. Основание цилиндра в виде трубы опирается на четыре шариковых подшипника 3, размещаемых внутри трубы, приваренной к днищу сверху. Подшипники выступают над трубой на 10 мм.
А
В
С
А-А
Д
Рис. 15. Раздатчик стебельчатых кормов и кормосмесей: А - вид сбоку; В - вид в плане; С - вид спереди; Д - поперечный разрез шнека
Центр вращающегося цилиндра опирается на упорный подшипник и центрируется двумя радиально-упорными подшипниками. Передача крутящего момента от вала на цилиндр осуществляется через взаимодействующие между собой пластины. Основным рабочим органом является шнек 5, выгружающий корм из бункера в кормушку. Корм к шнеку подается радиальными лопастями 9 и консольными скребками 10 вращающегося цилиндра. Лопасть и скребки возвышаются над днищем на 70 мм.
Внутри цилиндра - три лопасти и три консольных скребка для захвата и вращения всего монолита корма. При этом три лопасти соединены с центральной трубой, которая приводится во вращение приводным валом, обеспечивающим центрирование бункера. Вращение бункера осуществляется гидровращателем типа РПГ от гидросистемы трактора. Привод шнека от ВОМ трактора с помощью кардана через конический редуктор 13 и цепную передачу 14. Кормосмесь из шнека выгружается через окно над кормушкой специальной лопаткой. Витки шнека возвышаются над днищем на 60 мм, за счет этого отделяют слой от вращающегося монолита. Высота разгрузки корма 750 мм.
На ранней стадии создания нового кормораздатчика были проведены испытания экспериментального образца. Вид бункера с кормом показан на рисунке 16.
Рис. 16. Вид бункера с кормом
В результате исследований установлено: частота вращения цилиндра бункера изменялась от 1,3 до 8,5 об/мин, а шнек вращался с постоянными оборотами (360 об/мин.). Потребная мощность привода на вращение ци-
линдра на холостом ходу изменялась от 0,55 до 2,25 кВт, а в рабочем режиме изменялась от 2,20 до 3,40 кВт. Потребная мощность на привод шнека на холостом ходу составляла 0,95 кВт, а в рабочем режиме изменялась от 1,6 до 4,5 кВт. При этом производительность шнека изменялась от 2,9 до 8,7 кг/с (10,4-31,3 т/ч). Величина групповых доз (в расчете на 1 животное) изменялась от 7,0 до 21,0 кг/гол. Отклонения розданных групповых доз от заданных величин колебались (по коэффициенту вариации) от 10,5 до 16,3%. Кормораздатчик обеспечивает точность группового дозирования кормов в пределах технологических требований на аналогичные агрегаты.
Техническая характеристика раздатчика кормов РКП-Ф-6
Раздатчик кормов, в отличие от всех известных отечественных и зарубежных агрегатов аналогичного назначения, способен раздавать каждой физиологической группе животных групповую дозу стебельчатых кормов и полнорационных кормосмесей. Групповое дозированное кормление живот-
ных обеспечит экономное расходование кормов и повышение продуктивности коров на 6-8%. Это главный источник получения экономического эффекта от эксплуатации раздатчика кормов. Простота конструкции агрегата - залог его конкурентоспособности и более высокой надежности.
Анализ недостатков существующих смесителей-раздатчиков кормов. Кормление коров полнорационными кормосмесями - общепризнанный способ эффективного использования кормовых ресурсов фермы и возможностей максимального использования генетического потенциала животных. Многочисленные зарубежные фирмы выпускают измельчители-смесители-раздатчики кормов с рабочими органами в виде горизонтальных цилиндрических или вертикальных конических шнеков, оснащенных режущими элементами различной конструкции.
Выпускаемые российскими предприятиями агрегаты также имеют аналогичные рабочие органы. На фермах России основной способ содержания коров (более 80%) - при-вязный. Каждая группа (25 или 50 коров по 25 голов в секции) закреплена за конкретной дояркой. В одной группе содержатся коровы разной породы с разным генетическим потенциалом и с разным суточным удоем от 5 до 30 кг. Потребность отдельных животных одной группы в сенаже и силосе отличается в 2 раза, в комбикорме - в 6 раз.
Для создания предпосылок к рациональному использованию кормов необходимо изменить способ формирования групп животных. Не закреплять постоянные группы коров за дояркой, а формировать их по физиологическому состоянию и генетическому потенциалу животных. Например, применительно к наиболее распространенной типовой ферме на 400 коров сформировать 16 групп, в том числе 1 группу первотелок на контроле по удою, 3 группы высокопродуктивных коров (с продуктивностью на 25 % выше средней по стаду), 2 группы на раздое, 6 групп производства молока, 2 группы сухостойных коров, 1 группу нетелей, 1 группу выбракованных коров на откорме. Именно создание групп примерно с равной потреб-
Единовременно обслуживаемое 100
поголовье, коров
Общее обслуживаемое поголо- 100-400
вье фермы, коров
Бункер кормов:
3 емкость, м 6
внутренний диаметр, мм 2250
Частота вращения бункера, об/мин. от 4 до 8
Привод вала от гидровращателя типа РПГ-6300
Шнек выгрузной
диаметр витков, мм 390
шаг витков, мм 200
Частота вращения шнека, об/мин. 360
Привод от ВОМ трактора
Производительность, кг/с (т/ч)
на силосе 5(18)...10 (36)
на сенаже 3,3 (12)...6,6 (24)
на кормосмеси 6(21,6)..12(43,2)
Габаритные размеры, мм
длина 3180
ширина 2610
высота 2550
Масса, кг 1610
ностью в кормах будет реальной основой действительно эффективного группового дозированного кормления коров [4].
Создание таких групп является необходимым, но недостаточным условием эффективного скармливания компонентов рациона. Необходима техника, которая способна готовить и раздавать каждой группе животных только для нее оптимальную по составу кор-мосмесь. Обоснование этого утверждения дано в работе [5]. В ней же сделан вывод. Приготовление одной и той же кормосмеси в бункере смесителя-раздатчика кормов на несколько групп животных с разной потребностью в компонентах корма не обеспечивает оптимального использования кормовых ресурсов фермы. Этот вывод также подтверждается опытом практического применения смесителей-раздатчиков кормов на фермах России. Для уменьшения отмеченных выше отрицательных факторов производственники загружают в агрегаты только «фоновые» дозы комбикорма (по 1-2 кг на 1 голову), остальные расчетные индивидуальные дозы комбикормов раздают вручную с помощью тележек ТУ-300А. Назрела необходимость создать агрегат, который способен изменять состав кормосмеси в процессе выгрузки корма из бункера.
Прицепной смеситель-раздатчик кормов СРКП-Ф-6,6. Для решения этой задачи ВНИИМЖ использовал раздатчик РКП-Ф-6, на раме которого дополнительно размещен бункер 15 для комбикорма с шнеком 16. Привод шнека 16 осуществляется гидромотором 17. При этом шнек 16 размещен под бункером 1 стебельчатых кормов перпендикулярно к выгрузному шнеку 10 кормосмеси со стороны его привода 12 и присоединен к нему торцом через отверстие 18 в его кожухе 19 (рис. 17-19).
Обоснование изменения частоты вращения шнека-дозатора комбикорма. Принимаем конструктивные параметры шнека. Диаметр наружной трубы - 133 мм. Диаметр витков шнека Эщ 120 мм. Диаметр трубы вала шнека dв 50 мм. Скорость перемещения трактора с кормораздатчиком в процессе выдачи кормосмеси У=0,2 м/с (720 м/ч). Время
раздачи корма одному скотоместу при ши-
1 2
рине стойла 1,2 м будет Т = ^ =6 с.
Доза комбикорма одному животному будет изменяться от 1 до 4 кг. Тогда производительность шнека изменяется от 0,167 кг/с до 0,67 кг/с.
Рис. 17. Смеситель-раздатчик кормосмесей (вид сбоку)
Рис. 18. Смеситель-раздатчик кормосмесей (вид в плане)
Рис. 19. Поперечный разрез шнеков смесителя-раздатчика кормосмесей
Производительность шнека определяется
по формуле
Ш = п
4
п
• Б ^ 60 •7 •Кзап •Кос,
где Б - шаг шнека, м; п - частота вращения шнека, об/мин; у - объемная масса комбикорма, кг/м ; Кзап - коэффициент заполнения шнека; Кос - коэффициент отставания корма от витков шнека.
Кзап = 1,0 ; Кос = 0,75 ; Б = 60.
Тогда п =
60W
(Ал—^в). с. у. к -к
( 4 I ° У Лзап Лос
Для условия W=0,167 кг/с получаем: 60 • 0,167
п =
3,14
0,12в -0,05
4
0,06 400 1 0,75
= 59,55-
об
мин
60об/мин
Для обеспечения производительности 0,67 кг/с шнек должен иметь 240 об/мин.
Если раздавать по 3 кг/гол комбикорма 100 коровам, то вместимость бункера должна быть 3x100=300 кг. При объемной массе в бункере 500 кг/м емкость бункера должна быть 0,6 м3.
Смеситель-раздатчик работает следующим образом. Смеситель-раздатчик присоединяется к трактору, а гидровращатель 6 и гидромотор 17 - к гидросистеме трактора. Шнек 10 также присоединяется к трактору через цепную передачу 12, конический редуктор 11 и кардан, а шнек 16 - через его гидросистему и мотор 17. В бункер 15 загружается комбикорм, а в бункер 1 - стебельчатый корм. Тракторист, перемещая кормораздатчик вдоль кормушек определенной группы животных, задает с помощью регуляторов потоков жидкостей частоту вращения гидровращателя 6 и гидромотора 17, соответствующую выдаче дозы стебельчатых кормов и комбикорма данной группе. Гидромотор 17 вращает шнек 16, который через отверстие в кожухе шнека 10 подает в него дозу комбикорма. Гидровращатель 6 вращает центральный цилиндр 4, вместе с ним вращаются лопасти 3, стенки цилиндра 1 бункера с прикрепленными к нему скребками 2 и весь кормовой монолит. При этом
выступающие над днищем 8 витки отделяют слой корма от монолита, а шнек 10 транспортирует его в кормушку. Поскольку частота вращения шнека 10 и высота отделяемого от монолита слоя постоянны, то при постоянной скорости перемещения трактора изменение выдаваемой групповой дозы корма обеспечивается изменением частоты вращения гидровращателя 6 и гидромотора 17 с помощью регуляторов потоков жидкостей.
Смеситель-раздатчик с новой технологической схемой потенциально будет обеспечивать более равномерную раздачу кор-мосмеси по фронту кормления и более высокую производительность по обслуживанию животных, так как у него нет процесса предварительного приготовления кормосмеси, занимающего от 10 до 30 минут у разных агрегатов.
Устройство для дозированной раздачи комбикорма коровам. Проблема раздачи индивидуальных доз комбикорма коровам остается актуальной. Описанный ранее в этой статье прицепной раздатчик индивидуальных доз комбикорма является относительно простым и дешевым средством. Но он требует минимум два раза в сутки привлекать для выполнения этого процесса тракториста, это сказывается на увеличении фонда оплаты труда и ежесуточных затрат на оплату топлива для трактора. К тому же приходится дополнительно открывать ворота коровников, что нежелательно для регионов с низкими зимними температурами. Автоматизированное стационарное устройство для раздачи индивидуальных доз комбикорма этих недостатков не имеет. Конечно же, оно более капиталоемко.
Устройство для дозированной раздачи комбикорма [6] содержит замкнутый кормо-провод 1 с гибким кормонесущим элементом 2 с поворотными роликами 3 и привод 4, приемный бункер комбикорма 5, дозаторы комбикорма 6 с приводом 7 (рис. 20). Привод 4 кормонесущего элемента 2 выполнен в виде фланцевого мотор-редуктора 8 с приводным колесом 9, входящим с ним в зацепление, плита крепления 10 привода 4 размещена в двух направляющих в виде телескопи-
2
ческих труб 11 и 12 с возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости (рис. 21 и 22), а дозатор комбикорма 6 с приводом 7 выполнен в виде нескольких вертикальных ячеек 13, соединенных с кормопроводом 1 и перекрываемых подвижными верхней 14 и нижней 15 заслонками (рис. 23). На плите крепления 10 мотор-редуктора 8 за приводным колесом 9 размещен противовес 16, а верхние части поворотного кормопровода приводного колеса выполнены с возможностью перемещения в трубах 17 большего диаметра, соединенных неподвижно с верхними частями кормопровода 1 устройства. Устройство перемещения заслонок выполнено в виде прутка 18, размещенного на кронштейнах 19 стойлового оборудования 20 в направляющих 21(рис. 24 и 25) с возможностью возвратно-поступательного перемещения приводом 7, выполненным в виде мотор-редуктора 22 со звездочкой 23, входящей в зацепление с отрезком цепи 24, закрепленной неподвижно на прутке 18, а на последнем закреплены вертикальные кронштейны 25 и 26, соединенные неподвижно с заслонками 14 и 15. На прутке 18 размещены гребенки 27 для крепления в них болтами вертикальных кронштейнов 25, соединенных с верхними заслонками 14 дозаторов 6. Верхние заслонки 14 выполнены с возможностью перемещения по верхним кромкам ячеек 13, а нижние заслонки 15 - по направляющим уголкам 28. К последним присоединены кормопроводы 29, направляющие комбикорм в кормушки. Мотор-редуктор 22 крепится к швеллеру 30, закрепленному между двумя кронштейнами 19 (рис. 26).
Устройство для дозированной раздачи комбикорма работает следующим образом. Комбикорм загружается в приемный бункер 5. Включается в работу привод 4, кормоне-сущий элемент 2 поочередно загружает комбикорм в ячейки 13 дозатора 6. После загрузки последнего дозатора 6 перед приводом 4 включаются приводы 7 перемещения заслонок 14 и 15. Приводы 7 своими звездочками 23, взаимодействуя с цепями 24, перемещают прутки 18 с заслонками 14 и 15. Дозы комбикорма выгружаются в кормушку.
Величина доз комбикорма конкретной корове задается оператором по обслуживанию устройства путем крепления болтом вертикального кронштейна 25 в соответствующем пазе гребенки 27. Крайнее правое положение вертикального кронштейна 25 исключает поступление в дозатор 6 комбикорма. Крепление кронштейна 25 во втором пазе гребенки 27 обеспечивает поступление комбикорма только в одну ячейку 13. Корова получит минимальную дозу комбикорма только из одной ячейки. Крепление кронштейна 25 в последнем левом пазе гребенки 27 обеспечит выдачу максимальной дозы комбикорма за один цикл заполнения ячеек. Количество циклов заполнения дозаторов комбикормом за одну раздачу определяется емкостью и количеством ячеек в дозаторе и количеством циклов раздачи комбикорма в течение суток. В течение одного цикла раздачи комбикорма работа привода 4 и перемещение кормоне-сущего элемента 2 происходит непрерывно.
Рис. 20. Кинематическая схема устройства
I
4.
Рис. 21. Вид сбоку на привод кормонесущего элемента
Рис. 25. Разрез по С-С на рисунке 23
777777
Рис. 22. Разрез по А-А на рисунке 21
Рис. 23. Вид сбоку на кормопровод, дозатор и привод перемещения заслонок дозатора
Рис. 26. Разрез по D-D на рисунке 23 (дозаторы условно не показаны)
Рис. 24. Разрез по В-В на рисунке 23
В
д
Рис. 28. Вид в плане устройства
Рис. 30. Вид спереди устройства
Е
Рис. 27. Виды на положение заслонок: А - корм не
поступает ни в одну из ячеек; Б - корм не может высыпаться ни из одной ячейки; В - корм не может
поступать только в одну ячейку; Г - корм может высыпаться только из одной ячейки; Д - корм может поступать во все ячейки; Е - корм может высыпаться из всех ячеек.
Устройство для уборки навоза из стойл и распределения подстилки. На всех фермах России с привязным содержанием коров уборка навоза из концов стойл и технологических проходов осуществляется вручную. Также вручную с помощью тележки ТУ-300 осуществляется распределение подстилки по концам стойл. ВНИИМЖ предлагает механизировать эти процессы создаваемым им устройством, представленным на рисунках 28-31 [7].
Рис. 29. Разрез по А-А на рисунке 28
Рис. 31. Схема размещения канатов противовесов и вращения барабанов привода распределителя подстилки
Устройство содержит раму в виде каретки 1 с упорными роликами 2 и лыжами 3, соединенной гибкими тяговыми органами 4 с двумя приводами 5 в виде тяговых лебедок. На каретке 1 закреплен распределитель подстилки в виде бункера 6 со штыревым барабаном 7 с приводом, выполненным в виде вала 8, установленного в подшипниковом узле 9, на одном конце вала 8 установлен штыревой барабан 7, а на другом - барабан 10, выполненный в виде двух секций с намотанными на них в противоположных направлениях стальными канатами 11 и 12. На торце каретки 1 установлены два скребка 15 и 16.
При перемещении каретки одним из приводов 5 стальной канат 11 сматывается с одной секции приводного барабана 10 и наматывается на вторую секцию этого барабана. Происходит вращение барабана 10 и штыревого барабана 7 распределителя подстилки 6. Оператор, перемещаясь впереди устройства, обеспечивает перемещение коров ближе к кормушке, тем самым освобождает от животных концы стойл для прохода над ними распределителя подстилки. Оператор загружает подстилку в бункер 6. При обратном движении каретка 1 перемещается над навозным каналом. Скребки 15 и 16 поворачива-
ются в горизонтальном плоскости и перемещают навоз из концов стойл и технологического похода в навозный канал, а барабан 7, вращаемый барабаном 10, распределяет подстилку по концам стойл. Перемещение устройства осуществляется канатами и тяговыми лебедками установки порционной уборки навоза от данного ряда коров.
Установка порционной уборки навоза из коровников. На фермах России с привязным содержанием коров навоз чаще всего убирается из продольных каналов шириной 320 и глубиной 120 мм в торец коровника скребковыми транспортерами кругового действия. Существующие транспортеры во время эксплуатации требуют больших затрат труда для поддержания их в работоспособном состоянии. Для замены таких транспортеров ВНИИМЖ создал установки, которые навоз удаляют из каналов только по прямому пути малыми порциями. Конструктивные особенности установок заключались в разных конструкциях их рабочих органов - кареток. Установка для выгрузки навоза из продольных каналов коровника в поперечный канал, размещенный в его торце, содержит каретку, представленную на рис. 32. Ее особенностью является одинаковое положение поворачивающихся скребков относительно рамы каретки, а именно, при внедрении в навоз скребки располагаются вдоль нее под некоторым углом, а при перемещении порции навоза к месту выгрузки - перпендикулярно к ней.
Рис. 32. Установка порционной уборки навоза с 5 скребками УПУН-Ф-320
Установка для выгрузки навоза из продольных каналов коровника в поперечный канал, размещенный в центре коровника, содержит каретку, представленную на рис. 33. Ее особенностью является симметричное расположение половины скребков. При внедрении в навоз первая половина скребков располагается вдоль рамы каретки, а вторая -перпендикулярно ей.
Рис. 33. Установка порционной уборки навоза
с 8 скребками с зеркальным расположением относительно середины каретки
При перемещении порции навоза к поперечному каналу положение скребков меняется на противоположное. Первые скребки поворачиваются вокруг своих осей и занимают положение, перпендикулярное к раме каретки, а вторые - располагаются вдоль нее [8]. В экспериментах определено, что установка работоспособна во всем исследованном диапазоне изменения влажности навоза, высоты и количества скребков в каретке, при этом ее транспортирующая способность изменяется от 36 до 117 кг навозной массы, т.е. в 3,25 раза. На рис. 35 видна засыпанная сверху опилками масса навоза. Рисунки 34 и 35 подтверждают факт, что в момент забора и перемещения порции перемешивания навоза не происходит. Из этого следует, что уборка навоза установками порционного действия не ухудшает микроклимат в коровнике. В то время как все другие транспортеры (скребковые, шнековые, штанговые) при уборке навоза перемешивают его, тем самым ухудшают в этот момент микроклимат в коровнике.
1А
Б
Рис. 34. Виды подстилочного навоза в канале с известью в верхнем слое в моменты:
А - перемещение каретки в момент забора массы; Б - перемещение навоза к месту выгрузки
2. Пат. РФ №2409026. Кормораздатчик / Текучев И.К. Опубл. 20.01.11, Бюл. №2
3. Пат. РФ №2466535. Кормораздатчик / Текучев И.К. Опубл. 20.11.12, Бюл. №32
4. Кормановский Л.П., Текучев И.К. Технология и технические средства поточно-группового обслуживания коров. Подольск, 2003.
5. Текучев И.К. Обоснование нового направления создания смесителей-раздатчиков кормов крупному рогатому скоту // Сб. тр. ВНИИМЖ. 2001. Т.17, ч.2.
6. ЗИ №2017140750/13. Устройство для дозированной раздачи комбикорма / И.К. Текучев. Заяв. 20.11.17
7. ЗИ №2017137659/13. Устройство для уборки навоза из стойл и распределения подстилки. Заяв. 20.11.17
8. Пат. РФ №2527793. Установка порционной уборки навоза / Текучев И.К. и др. Опубл. 10.09.14, Бюл. №25
Literatura:
1. Pat. RF №2617595. Oborudovanie stojlovoe dlya korov / Tekuchev I.K. Opubl. 25.04.17, Byul. №12
2. Pat. RF №2409026. Kormorazdatchik / Tekuchev I.K. Opubl. 20.01.11, Byul. №2
3. Pat. RF №2466535. Kormorazdatchik / Tekuchev I.K. Opubl. 20.11.12, Byul. №32
4. Kormanovskij L.P., Tekuchev I.K. Tekhnologiya i tekh-nicheskie sredstva potochno-gruppovogo obsluzhivaniya korov. Podol'sk, 2003.
5. Tekuchev I.K. Obosnovanie novogo napravleniya soz-daniya smesitelej-razdatchikov kormov krupnomu roga-tomu skotu // Sb. tr. VNIIMZH. 2001. T.17, ch.2.
6. ZI №2017140750/13. Ustrojstvo dlya dozirovannoj ra-zdachi kombikorma / I.K. Tekuchev. Zayav. 20.11.17
7. ZI №2017137659/13. Ustrojstvo dlya uborki navoza iz stojl i raspredeleniya podstilki. Zayav. 20.11.17
8. Pat. RF №2527793. Ustanovka porcionnoj uborki navoza / Tekuchev I.K. i dr. Opubl. 10.09.14, Byul. №25
THE FARMS MODERNIZATION -IS THE BASIS OF TECHNICAL POLICIES IN DAIRY CATTLE BREEDING I.K. Tekuchev, doctor of technical sciences All-Russian research Institute of livestock mechanization L.P. Kormanovsky, RAS academician Federal agricultural research centre of VIM
Abstract. Today it is really difficult to carry out efficient farms modernization with tie cows keeping, especially with the livestock labor productivity's growth. The milkpipes' glass milk tubes replacement with the stainless steel milk-pipes ensures the milk quality increasing, but the milking machine's operators labor productivity is remained the same - 25-27 of cow-milkings per hour. The most common OSK-25A stall equipment requires a lot of manual labor on the each cow's individual tying. In addition, this work is traumatic. VNIIMJ offers stable equipment, that will provide cow's automatic fixation at its head placing over the feeder. The combined feed individual doses' manual distribution VNIIMJ proposes combined feed individual doses manual distribution to replace with the with RIDK-F-3 trailed feeder with bunker's capacity 3 m3 or combined feed individual doses' automated stationary system. It is proposed to replace the mobile feeder of stalk feed of types PMM-F-6 and KTU-10A with a complex kinematic scheme and a large number of components and details with a more simple RKP-F-6 trailer feeder. It is proposed to design a SRKP-F-6,6 trailed mixer-feeder able to carry out the given mixtures preparation for group of cows in the process of its distribution. Manual manure cleaning from stalls and bedding manual distribution it is proposed to carry out over the manure channel by the mobile manure cleaner and the bedding's distributor of the VNIIMJ design. Required of intensive manual labor to maintain in working condition the TSN-160A scraper conveyors it is proposed to replace with the manure batch cleaning installation of VNIIMJ design that moves the manure only on the direct path. The implementation of innovative machinery will ensure the growth of productivity and animal breeder labor's s o-cial attractiveness, feed savings in 8-10 percent.
Keywords: modernization of farms, tied cows keeping, innovative machinery.
Средняя производительность установки за один полный цикл уборки навоза из канала в зависимости от режимов работы может изменяться в диапазоне от 0,6 до 3,9 т/ч.
Рис. 35. Вид после внедрения в навоз половины каретки установки
Заключение. Модернизация существующих ферм с привязным содержанием коров описанной выше инновационной техникой обеспечит рост производительности труда на механизируемых процессах в 2-3 раза и социальной привлекательности труда животноводов для образованной сельской молодежи, экономию кормов на 8-10 процентов.
Литература:
1. Пат. РФ №2617595. Оборудование стойловое для коров / Текучев И.К. Опубл. 25.04.17, Бюл. №12
