CC BY
41
УДК 636.2:631.3
НОВАЯ ТЕХНИКА ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ
В КОРОВНИКАХ
И.К. Текучев, доктор технических наук, заведующий лабораторией E-mail: tekuchev_i_k@mail.ru
М. С. Текучева, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Е-mail: tekucheva_m_s@mail.ru Л.П. Кормановский, академик РАН
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Е-mail: viesh@dol.ru
Аннотация. Предлагается инновационная технология обслуживания коров при привязном содержании передвижными электрифицированными агрегатами многофункционального назначения. Приведены описания двух агрегатов: одного - для доения и индивидуального дозированного кормления комбикормом коров АДП-Ф-20, другого - для уборки навоза и распределения подстилки АПН-Ф-3. 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. Агрегат АПН-Ф-3 представляет собой передвижную платформу с бункерами для навоза емкостью 3 м3 и подстилки емкостью 2 м3, 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 и лампы ультрафиолетового облучения коров. Предлагаемая инновационная технология потенциально позволяет достичь удоев 8000-10000 кг за лактацию, снизить затраты труда до 0,8-1,0 чел-ч/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. Производители молока на фермах России предпочитают привязный способ содержания. Это наиболее консервативный способ. На таких фермах очень много ручного труда: ручное привязывание коров, перенос доильных аппаратов, одевание доильных стаканов на вымя коровы, контроль за процессом доения, снятие доильных стаканов, ручная раздача комбикорма (ТУ-300А), ручная уборка навоза из концов стойл и технологических проходов, ручное распределение подстилки (ТУ-300А). На таких фермах применяются в основном ненадежные в работе скребковые транспортеры типа ТСН-160А. В целом, такой труд непривлекателен для образованной сельской молодежи.
В тоже время привязный способ содержания имеет ряд преимуществ перед беспривязным: на 5-10% меньше удельный расход кормов, более продолжительный срок продуктивного использования коров (с 2,5-3,5 до 5 и более лактаций) [1,2].
ВНИИМЖ одним из первых среди НИИ Россельхозакадемии 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 стоил и технологического прохода, уборку навоза из продольных каналов в бункер, распределение подстилки по концам стоИл, облучение коров ультрафиолетовыми лампами, озонирование воздуха).
Цель исследования. Обосновать технологическую и техническую возможность создания ферм с самым распространенным в России привязным содержанием коров с технико-экономическими показателями производства молока мирового уровня: удоИ 8000-9000 кг/гол за лактацию; срок продуктивного использования коров 5-6 лактаций; затраты кормов - 0,800,90 к.е./кг молока; затраты труда - 0,9-1,2 челч/ц молока; производство молока на одного работника фермы - 180-240 т.
Достижение цели может быть обеспечено путем строительства длинных (до 276 м) двухрядных коровников с обслуживанием в стойлах 400 дойных коров двумя электромобильными агрегатами: один - для доения коров и индивидуальной дозированной раздачи комбикормов пропорционально каждому выдоенному литру молока; другой - для механизации процессов уборки навоза из двух продольных каналов в бункер с выгрузкой его в поперечный канал со шнеком, концов стойл и технологического прохода, распределения подстилки по концам стойл, ультрафиолетового облучения коров и озонирования воздуха.
Методика исследования. Работа выполнена на основе анализа многочисленных конструкций передвижных агрегатов для доения коров при привязном содержании, уборки навоза и распределения подстилки в коровниках.
Результаты исследований. Механизация технологических процессов в двухрядном коровнике (рис. 1, 2) предусмотрена двумя
электромобильными агрегатами: агрегат передвижной для доения коров АДП-Ф-20 с 20 доильными аппаратами [3] и агрегат передвижной навозоуборочный АПН-Ф-3 с бункером на 3 м3 [4].
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
Рис. 2. Поперечный разрез коровника с АДП-Ф-20
и АПН-Ф-3: 1 - магистральный вакуумпровод;
2 -шинопровод
Агрегат для доения коров (рис. 3-5) содержит передвижную электрифицированную платформу 1, на которой смонтированы цистерна для молока 2 с холодильной установкой 3, вакуум-провод 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, 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 кормопроводу 14 и содержащих ребристые барабаны 22, валы которых соединены с индивидуальными мотор-редукторами 23, а к выгрузным отверстиям корпусов барабанов 22 присоединены кормопро-воды 24 (рис. 5).
В)
Рис. 5. Дозатор комбикормов:
А - продольный разрез; В - поперечный разрез
Рис. 3. Передвижной доильный агрегат АДП-Ф-20 (поперечный разрез)
Рис. 4. Передвижной доильный агрегат АДП-Ф-20 (вид сбоку)
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 оператора доения и пульт управления 29.
Электропитание агрегата осуществляется от серийного трехфазного шинопровода 30, установленного на кронштейнах 31 одного ряда стойлового оборудования 18. На кронштейнах другого ряда смонтирован магистральный вакуум-провод 32. На вакуум-проводе 32 через каждые, например, 10 скотомест (если агрегат оснащен 20 доильными аппаратами) установлены пробковые краны 33 для соединения с вакуум-проводом 4 агрегата через пробковый кран 34, на конце патрубка которого установлена передвижная муфта 35. Соединение вакуум-проводов 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.
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 шланги 9 вниз 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 до-
ильного 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, коров 20
Общее обслуживаемое поголовье фермы, дойных коров 200-400
Производительность оператора доения, короводоек за 1 ч основного времени 50
Скорость перемещения агрегата, м/с (км/ч) 0,33(1,2)
Количество электродвигателей на агрегате, шт. 47
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
Общая установленная мощность токоприемников, кВт 19
Емкость цистерны для молока, л 3500
Габариты агрегата, мм 14400х 7300х3500
Обслуживающий персонал, оператор 2
Агрегат для уборки навоза и распределения подстилки. Агрегат (рис. 6-10) содержит передвижную электрифицированную платформу 1, на которой установлены бункер для навоза 2 с горизонтальным шнеком 3 с приводом 4 и патрубком 5, направляющим навоз из бункера 2 в поперечный шнек, две швырялки 6 с приводами 7, два вертикальных шнека 8 с приводами 9 для перемещения навоза из каналов в бункер 2.
На платформе агрегата установлены оси 10 скребков 11 для уборки навоза из концов стойл в каналы, предохранительная дуга 12, бункер 13 со скребковым транспортером 14 с приводом 15 и отверстиями 16 в дне бункера для выгрузки подстилки в концы стойл, мо-
тор-редуктор 17 со звездочкой 18, входящей в зацепление с расположенной над полом перфорированной направляющей 19, и две пары роликов 20, контактирующих с направляющей 19.
Рис. 6. Агрегат передвижной навозоуборочный АПН-Ф-3 (вид в плане)
24 24 8 _9
Рис. 7. Агрегат передвижной навозоуборочный АПН-Ф-3 (вид сбоку)
°оОо0 О °оОо° " °оОоо О °оОо? " °оОоо О ^с&о О °о0
Рис. 8. Швырялка подачи навоза из продольного канала в вертикальный шнек (разрез)
Рис. 9. Агрегат передвижной навозоуборочный АПН-Ф-3 (вид сзади)
Рис. 10. Распределитель подстилки (продольный разрез)
В передней части платформы установлены под острым углом к направлению движения два скребка 21, способные вращаться в горизонтальной плоскости вокруг вертикальных осей 22. Электропитание агрегата осуществляется от трехфазного шинопрово-да 23. На кронштейнах 24 платформы 1 закреплены лампы 25 ультрафиолетового облучения коров и озонаторы воздуха 26. На платформе 1 также установлены рабочее место оператора 27 и пульт управления 28 агрегатом. К швырялкам 6 присоединены устройства 29 и скребки 30 для направления навоза со всей ширины каналов в узкие швырялки 6, а в нижней части шнеков 8 закреплены клинья 31 острием в сторону, противоположную движению агрегата при выгрузке навоза из продольных каналов.
Оператор садится на рабочее место 27 и включает привод 17 перемещения агрегата. Скребки 11 при контактировании с полом
стойл отклоняются внутрь их и начинают сбрасывать навоз в канал. Оператор включает в работу приводы 7 швырялок 6 и 9 шнеков 8, навоз из каналов загружается в бункер 2. Оператор включает в работу привод 15 скребкового транспортера 14, подстилка из бункера 13 выгружается на концы стойл, включает лампы ультрафиолетового облучения 25 и озонаторы воздуха 26. При перемещении агрегата скребки 21 контактируют с полом технологического прохода, отклоняются к его продольной оси и сбрасывают навоз в продольные каналы.
После достижения агрегатом поперечного шнека 32, расположенного под стойлами и технологическим проходом, оператор совмещает выгрузной патрубок 5 горизонтального шнека 3 с отверстием в навозном канале, выключает приводы 17 и 15, включает в работу шнеки 32 и 3. Навоз из бункера 2 шнеком 3 выгружается в шнек 32 и далее транспортируется в устройства, подающие его в прицеп или навозохранилище.
После выгрузки всего навоза из бункера 2 оператор включает в работу приводы 9 и 7 вертикальных шнеков 8 и швырялок 6, привод 17. Агрегат продолжает перемещаться в конец коровника. При этом все процессы по уборке навоза из стойл и технологического прохода выполняются аналогично тому, как они выполнялись при перемещении агрегата до поперечного канала. Оператор реверсирует привод 17, выключает приводы 9 и 7, агрегат перемещается назад к поперечному шнеку 32. При этом скребки 11 и 21 занимают положение, близкое к параллельному продольным навозным каналам. Над поперечным шнеком 32 агрегат останавливается, навоз из бункера 2 выгружается в поперечный шнек 32. После этого оператор выключает привод 4 шнека 3, включает привод 17, агрегат возвращается в исходное положение.
При обратном перемещении агрегата клинья 31 раздвигают оставшийся навоз и экскременты, поступившие при дефекации коров в период уборки навоза, к стенкам канала, а частицы навоза проходят мимо узких швырялок 6 и скребков 30 и остаются в каналах. Оператор выключает привод 17, лам-
пы 25 и озонаторы 26. Смесь из силоса, сенажа и комбикорма может раздаваться самоходным погрузчиком-смесителем-раздатчиком в кормушки по двум пристенным кормовым проездам.
Техническая характеристика навозоуборочного _агрегата АПН-Ф-3 _
Общее обслуживаемое поголовье, коров 200-400
Производительность агрегата на уборке навоза из продольных каналов за 1 ч основного времени, т/ч 22
Скорость перемещения агрегата, м/с (км/ч) 0,25 (0,9)
Количество электродвигателей на агрегате, шт. 7
Общая установленная мощность электроприемников, кВт 30
Количество ламп ультрафиолетового облучения коров, шт. 10
Количество озонаторов воздуха, шт. 2
Емкость бункера для навоза, м3 3
Емкость бункера для подстилки, м3 2
Габариты агрегата, мм: длина; ширина; высота 4600; 4900; 2900
Основные проектно-технологические решения ферм с инновационной и типовой технологиями привязного содержания коров приведены в таблице 1. Расчетные технико-экономические показатели различных технологий производства молока (продуктивность 8000 кг/гол в год) приведены в таблице 2.
Таблица 1. Проектно-технологические решения _ферм_
Наименование показателя Варианты технологий
инновационная типовая привязная
Доение коров АДП-Ф-20 АДМ-Ф-200 (2 шт.)
Индивидуальная дозированная раздача комбикорма АДП-Ф-20 вручную с УТР-300
Уборка навоза из продольных каналов АПН-Ф-3 ТСН-160А (4 шт.)
Уборка навоза из концов стойл АПН-Ф-3 вручную
Уборка навоза из технологического прохода АПН-Ф-3 вручную
Распределение подстилки по концам стойл АПН-Ф-3 вручную с УТР-300
Ультрафиолетовое облучение коров лампами ПРК-2 АПН-Ф-3 отсутствует
Очистка воздуха от бактерий Озонаторы РИОС-ЭЛ-В отсутствует
Таблица 2. Технико-экономические показатели различных технологий производства молока
Варианты технологий
Наименование показателя инноваци- типовая
онная привязная
Поголовье одновременно обслуживаемых дойных 400 348
коров, гол.
Численность операторов 6 12
доения, чел.
Численность работников, чел. 18 28
Производительность операторов доения, короводоек/чел. 50 27
Нагрузка на 1 работника, гол. 30 16,0
Затраты труда на производ- 0,84 1,56
ство 1 ц молока, челч
Выводы.
1. Предлагаемая к разработке и реализации инновационная технология производства молока с привязным содержанием 400 дойных коров и обслуживанием их электромобильными агрегатами АДП-Ф-20 и АПН-Ф-3 в двухрядном коровнике длиной 276 м потенциально позволит достичь ТЭП мирового уровня: затраты труда 0,84 челч/ц молока, производство молока на одного оператора доения 712 т, а работника фермы 237 т. Эти показатели по производительности труда в 1,9 раза лучше показателей типовой фермы с привязным содержанием коров и комплексной механизацией технологических процессов существующей серийной техникой.
2. Новый комплект оборудования обеспечит снижение заболевания коров маститом за счет своевременного снятия доильных стаканов с вымени, повышение качества молока за счет уменьшения длины молокопроводов с 600 до 60 м, 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 более производительный труд животновода станет более привлекательным с более высокой зарплатой для образованной сельской молодежи.
Литература:
1. Кому нужнее привязь - корове или хозяйству / По-лухин А. и др. // Животноводство России. 2010. №4.
2. Технологическое и техническое обеспечение молочного скотоводства / Иванов Ю.А. и др. М., 2008.
3. Пат. 2538384 РФ. Передвижной доильный агрегат / Текучев И.К. Опубл. 10.01.15
4. Решение о выдаче пат. 2014147965/13. Агрегат для уборки навоза и распределения подстилки / Текучев И.К.
Literatura:
1. Komu nuzhnee privyaz' - korove ili hozyajstvu / Po-luhin A. I dr. // ZHivotnovodstvo Rossii. 2010. №4.
2. Tekhnologicheskoe i tekhnicheskoe obespechenie mo-lochnogo skotovodstva / Ivanov YU.A. i dr. M., 2008.
3. Pat. 2538384 RF. Peredvizhnoj doil'nyj agregat / Teku-chev I.K. Opubl. 10.01.15
4. Reshenie o vydache pat. 2014147965/13. Agregat dlya uborki navoza i raspredeleniya podstilki / Tekuchev I.K.
NEW MACHINERY FOR THE MECHANIZATION OF PROCESS IN COWBARNS I.K. Tekuchev, chief of laboratory, doctor of technical sciences M.S. Tekucheva, leading research worker, candidate of technical sciences All-Russian research Institute of animal husbandry mechanization L.P. Kormanovsky, RAN academician
Abstract. The cows' serving's innovative technology at tie stall's maintenance by the multi-purpose mobile electric aggregates is proposed. The descriptions of two aggregates: one is for cows milking and individually dosed by combined feed's feeding ADP-F-20 and another is for manure cleaning and litter distribution APN-F-3 are made. ADP-F-20 aggregate is a mobile platform that hosts a set of equipment for cows' milking, comprising a milk tank with 3500 liters' capacity with a refrigeration unit, the line milk pump with 20 milking units with an automated system of its removing from the udder, and a set of equipment for individual dosed of combined feed dispensing proportionally to each liter of milk they received, consisting of a combined feed's hopper with a of 2,5 m3 capacity, chain-shyboy conveyor with 20 of individual dosers with their own electro drives. APN-F-3 aggregate is a mobile platform with 3 m3 manure's hopper capacity and 2 m3 litter's hopper capacity, scrapers for cleaning manure from the stalls' ends and technological passage in the longitudinal channels with two devices for manure cleaning from the longitudinal channels into the transversal screw. The aggregate can be installed with air ozonators and cows ultraviolet irradiation's lamps. The proposed innovative technology lets us potentially 8000-10000 kg per lactation of milk yield to achieve, labor costs up to 0,8-1,0 pers*h/cen of milk to reduce, milk quality by the of the milk tubes length reducing from 600 to 60 m to improve, the connection points of milking machines from 200 to 20,that helps the milk production profitability in 25-30% to achieve. Keywords: technology, mobile electric multifunctional aggregates, TEP of milk production.
