CC BY
11
УДК 631.3:636.083.143 DOI 10.51794/27132064-2021-1-85
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ СЛОЯ ГЛУБОКОЙ ПОДСТИЛКИ ПРИ БЕСПРИВЯЗНОМ СОДЕРЖАНИИ КОРОВ
П.И. Гриднев, доктор технических наук Т.Т. Гриднева, кандидат технических наук ИМЖ - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: opkb00@mail.ru
Аннотация. В последние годы мировой и отечественный опыт развития молочного животноводства свидетельствует об увеличении доли беспривязного содержания коров. В соответствии со Стратегией развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года в России планируется довести удельный вес беспривязного содержания до 60%. Анализ существующих технологий беспривязного содержания коров показывает, что наилучшие показатели достигаются при содержании животных на глубокой подстилке. Однако известные технологии формирования слоя глубокой подстилки имеют ряд существенных недостатков: подстилка вносится из кормовых проходов с использованием мобильных энергосредств; не исключается вероятность травмирования животных; отмечается повышенная загазованность и запыленность помещений. Устранить отмеченные недостатки представляется возможным путем создания технологии формирования слоя глубокой подстилки непосредственно из зоны отдыха животных. Экспериментальные исследования процесса внесения подстилки на макетном образце фрагмента линии показали, что лучшие показатели по равномерности распределения достигаются при скорости вращения диска разбрасывающего устройства 812 об/мин. При этом максимальная разность в массе заполнения контрольных ячеек составляет 19%. Дальнейшие исследования необходимо сосредоточить на совершенствовании конструкции разбрасывающего устройства, обосновании требований по равномерности распределения подстилки, создании интеллектуальной дистанционной системы управления. Ключевые слова: беспривязное содержание коров, глубокая подстилка, распределитель подстилочных материалов.
Введение. В последние годы в странах с плуатации предприятий с беспривязным со-развитым молочным скотоводством отмеча- держанием коров на глубокой подстилке сви-ется увеличение доли беспривязного содер- детельствует о том, что при этой технологии жания коров. В Нидерландах удельный вес представляется возможным создать опти-беспривязного содержания достигает 60%, в мальные условия для животных. Наряду с США - до 55%. В России, к сожалению, пре- этим отмечается увеличение продуктивности, обладает привязное содержание коров - до продолжительности хозяйственного исполь-94%. В соответствии со Стратегией развития зования животных, сокращается до 40% коли-механизации и автоматизации животновод- чество заболеваний конечностей, вымени, ства на период до 2030 года, учитывая пре- простудных и других заболеваний [4-8]. имущества беспривязного содержания коров При внесении материалов для создания в России, прогнозируется довести долю бес- слоя глубокой подстилки применяют зару-привязного содержания до 60% [1, 2, 3]. бежные технические средства TAMAHAVK,
При беспривязном содержании коров обе- EVO COMFORT, B-Max и отечественные спечивается свободное перемещение их по РВС-1500, ИРК-145. Указанные технические коровнику и выгульным площадкам. Глав- средства осуществляют процесс внесения ма-ным достоинством беспривязного содержа- териала подстилки из кормовых проходов, агния коров является возможность автоматиза- регатируются с мобильными энергосред-ции процессов их обслуживания, повышение ствами мощностью от 40 до 60 л.с. Практиче-производительности труда [4, 5]. Опыт экс- ски все они имеют дальность выброса ма-
териалов от 15 до 25 м. Выброс материалов происходит с высокой скоростью, что представляет опасность для здоровья животных, приводит к повышенной запыленности и загазованности в помещении [9, 10]. Существующие технические решения не обеспечивают возможность регулируемого внесения подстилки в зоны наибольшего загрязнения и повышенной влажности поверхностного слоя, имеют высокую энергоемкость процесса, что технологически не оправдано.
Для устранения отмеченных недостатков существующих технологий формирования слоя глубокой подстилки предлагается создать комплект оборудования с интеллектуальной системой управления для распределения подстилочных материалов непосредственно из зоны отдыха животных. При этом распределитель подстилочных материалов постоянно находится в производственном помещении, имеет электропривод рабочих органов, возможность перемещаться по оси зоны отдыха животных, сканировать поверхностный слой подстилки и дози-рованно распределять материал подстилки [10, 11, 12]. Для обоснования конструктивных параметров создаваемого распределителя подстилки был создан макетный образец фрагмента линии формирования слоя глубокой подстилки и начаты экспериментальные исследования процесса.
Цель исследований: изучить влияние конструктивных параметров разбрасывающего устройства на равномерность распределения подстилочного материала по поверхности зоны отдыха животных.
Материалы и методы исследований. Исследования проводились на макетном образце фрагмента линии формирования слоя глубокой подстилки, общий вид которого представлен на рисунке 1. Линия состоит из двух опор 1 , на которых закреплена специальная балка 2. На балке размещена каретка 3 с тягами, обеспечивающими возможность регулирования высоты расположения над полом бункера для подстилочного материала 4
и разбрасывающего устройства 5. Бункер 4 оснащен шнековым выгрузчиком подстилочных материалов на диск разбрасывающего устройства 5. Разбрасывающее устройство - в виде диска диаметром 340 мм с четырьмя лопастями высотой по 35 мм. Скорость вращения диска разбрасывающего устройства изменяли с помощью частотного преобразователя Веспер Е2-8300-007Н в диапазоне от 274 до 1135 об/мин., измеряли цифровым тахометром МЕГЕОН 18005.
Рис. 1. Общий вид фрагмента линии формирования слоя глубокой подстилки:
1 - опора; 2 - специальная балка; 3 - каретка с тягами; 4 - бункер для подстилочного материала; 5 - разбрасывающее устройство
Насыпную плотность подстилочного материала в виде древесной щепы определяли расчетным путем по формуле:
Р
т2-т1 V
(1)
где р - насыпная плотность подстилочного материала, г/л; т1, т2 - соответственно масса мерной емкости без подстилочного материала и с подстилочным материалом, г; V -объем мерной емкости, л.
Равномерность распределения материала подстилки по фронту перемещения установки определяли методом «мерного шаблона».
Показатель изменения распределения материала подстилки по ширине определяли в процентах по формуле:
Пр =
5;
Мг,
100,
(2)
где Пр - показатель равномерности распределения материала подстилки, %; 81 - масса пробы в определенной ячейке мерного шаблона, г; Мтах - суммарная масса проб во всех ячейках мерного шаблона, г.
Массу проб подстилочного материала определяли на электронных весах МТ6 МЖА. На рисунке 2 показана схема размещения ячеек мерного шаблона.
Рис. 2. Схема размещения контрольных ячеек мерного шаблона: 1, 2, 3, 4, 5 - контрольные ячейки
Результаты исследований и обсуждение. Насыпная плотность материала подстилки р составляла 218,0 кг/м3, гранулометрический состав представлен в таблице 1. Максимальный размер частиц подстилочного материала составлял 35,2 мм, в общей массе подстилочного материала наибольшее количество приходится на частицы размером до 5,0 мм, их доля достигает 41,3%. Результаты экспериментальных исследований по определению влияния скорости вращения диска разбрасывающего устройства на равномерность распределения подстилочного материала представлены в таблице 2 и на рисунке 3.
Таблица 1. Гранулометрический состав подстилочного материала
Размер частиц, мм Доля частиц в общей массе, %
до 5,0 41,3
5-10 17,4
10-15 19,3
15-20 11,0
20-30 11,0
Таблица 2. Влияние скорости вращения диска разбрасывающего устройства на равномерность распределения подстилочного материала, % от общей массы
31%
22% 23%
12% 12%
12345 Номер
контрольной ячейки
Рис. 3. Степень заполнения контрольных ячеек материалом подстилки при скорости вращения диска разбрасывающего устройства 812 об/мин.
Анализ полученных данных показывает, что наилучшая равномерность достигается при скорости вращения диска разбрасывающего устройства, равной 812,0 об/мин. При этом максимальная разница в массе подстилочного материала в контрольных ячейках составляет 19%, а при скорости вращения диска 274,0 об/мин. этот показатель достигает 35%. Увеличение скорости вращения диска до 1135 об/мин. не приводит к улучшению распределения подстилочного материала, максимальное отклонение составляет 28%.
В дальнейших исследованиях следует за счет изменения конструкции разбрасывающего устройства добиться снижения неравномерности распределения подстилки по ширине фронта до 6-8%. Кроме того, необходимо установить аналогичные зависимости для других материалов подстилки, энергоемкости процесса при различных режимах работы, в целом обосновать рациональные параметры установки для формирования слоя глубокой подстилки с интеллектуальной системой дистанционного управления.
Выводы. Равномерность распределения подстилочного материала по ширине фронта при принятой конструкции разбрасывающего устройства в значительной мере зависит от скорости вращения диска данного устройства. Лучшие показатели по равномерности распределения подстилочного материала в виде древесной щепы отмечаются при скорости вращения разбрасывающего диска, равной 812 об/мин. При этом максимальная разность в массе заполнения контрольных ячеек составляет 19%. При увеличении скорости
Скорость вращения Номер контрольной ячейки
диска, об/мин. 1 2 3 4 5
274,0 10 25 41 18 6
675,0 13 20 37 22 8
812,0 12 22 31 23 12
1135 8 23 36 23 10
вращения разбрасывающего диска до 1135 об/мин. не отмечается улучшения распределения подстилочного материала, максимальная разница в массе по ячейкам мерного шаблона составляет 28%.
Литература:
1. Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 г. М., 2015. 149 с.
2. Цикунова О.Г., Серяков И.С. Влияние способа содержания и технологии доения на молочную продуктивность коров // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2017. № 20-2. С. 64-70.
3. Лебедько Е.Я. Научно-методические основы создания высокопродуктивных стад в молочном скотоводстве. Брянск, 2014. 96 с.
4. Фокин А.И. Влияние способа содержания коров на продолжительность хозяйственного использования. URL: http://agropost.ru/skotovodstvo/soderganie-krs/vli-yanie-sposoba-soderzhanie-korov-na-phi.html
5. Легошин Г.П. Совершенствование технологии и организации производства на фермах с беспривязным содержанием и доением коров в доильных залах // Молочное скотоводство России. М., 2006. С. 150-185.
6. Шульга Л.В. Влияние разных способов содержания коров на продолжительность производственного использования // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства. 2015. № 18-1. С. 210-216.
7. Шабунин С.В. Проблемы сохранения продуктивного здоровья высокопродуктивного КРС // Инновационные пути развития АПК. Зерноград, 2012. С. 530.
8. Гамко Л. Теоретические основы кормления высо-ко-продуктивных коров // Гл. зоотехник. 2012. № 4. С. 19.
9. Тимошенко В. Освещение в коровнике // Животноводство России. 2015. № 3. С. 39-41.
10. Кудрин М. Микроклимат на фермах в зависимости от сезона года // Зоотехния. 2011. № 9. С. 25-27.
11. Лебедько Е.Я. Факторы повышения продуктивного использования молочных коров. Брянск, 2013.
12. Давыдова О.А. Эффективность производства молока от коров разного возраста и происхождения // Аграрный вестник Урала. 2012. № 2. С. 39-41.
Literatura:
1. Strategiya razvitiya mekhanizacii i avtomatizacii zhi-votnovodstva na period do 2030 g. M., 2015. 149 s.
2. Cikunova O.G., Seryakov I.S. Vliyanie sposoba soder-zhaniya i tekhnologii doeniya na molochnuyu produktiv-nost' korov // Aktual'nye problemy intensivnogo razvitiya zhivotnovodstva. 2017. № 20-2. S. 64-70.
3. Lebed'ko E.YA. Nauchno-metodicheskie osnovy soz-daniya vysokoproduktivnyh stad v molochnom skotovod-stve. Bryansk, 2014. 96 s.
4. Fokin A.I. Vliyanie sposoba soderzhaniya korov na prodolzhitel'nost' hozyajstvennogo ispol'zovaniya. URL: http://agropost.ru/skotovodstvo/soderganie-krsMiyanie-sposoba-soderzhanie-korov-na-phi.html
5. Legoshin G.P. Sovershenstvovanie tekhnologii i organi-zacii proizvodstva na fermah s besprivyaznym soderzha-niem i doeniem korov v doil'nyh zalah // Molochnoe sko-tovodstvo Rossii. M., 2006. S. 150-185.
6. SHul'ga L.V. Vliyanie raznyh sposobov soderzhaniya korov na prodolzhitel'nost' proizvodstvennogo ispol'zova-niya // Aktual'nye problemy intensivnogo razvitiya zhi-votnovodstva. 2015. № 18-1. S. 210-216.
7. SHabunin S.V. Problemy sohraneniya produktivnogo zdorov'ya vysokoproduktivnogo KRS // Innovacionnye puti razvitiya APK. Zernograd, 2012. S. 530.
8. Gamko L. Teoreticheskie osnovy kormleniya vysokop-roduktivnyh korov // Gl. zootekhnik. 2012. № 4. S. 19-21.
9. Timoshenko V. Osveshchenie v korovnike // ZHivotno-vodstvo Rossii. 2015. № 3. S. 39-41.
10. Kudrin M. Mikroklimat na fermah v zavisimosti ot se-zona goda // Zootekhniya. 2011. № 9. S. 25-27.
11. Lebed'ko E.YA. Faktory povysheniya produktivnogo ispol'zovaniya molochnyh korov. Bryansk, 2013.
12. Davydova O.A. Effektivnost' proizvodstva moloka ot korov raznogo vozrasta i proiskhozhdeniya // Agrarnyj vestnik Urala. 2012. № 2. S. 39-41.
JUSTIFICATION OF THE DEEP LITTER LAYER FORMATION TECHNOLOGY AT COWS' TIE FREE KEEPING P.I. Gridnev, doctor of technical sciences T.T. Gridneva, candidate of technical sciences IMJ - a filial of FGBNY FNAC VIM
Annotation. In recent years, the world and domestic dairy farming development's experience shows the share of tie free cows keeping increasing. In accordance with the Strategy of the Russian livestock mechanization and automation development up to 2030, it is planned this share of tie free cows keeping to 60% to increase. The analysis of existing tie free cows keeping's technologies shows that the best indicators at keeping on a deep litter are achieved. However, the known technologies of deep litter layer forming have a number of significant drawbacks: the litter is introduced from the feed lane by mobile energy means using; animals' injury possibility to is not excluded; there is increased dustiness and contamination in the premises. It is possible the noted shortcomings to eliminate by deep litter layer forming technology directly from the animal recreation area creating. Experimental studies of the litter on a model sample of line fragment process inputting had showed that the best performance of the uniform distribution is achieved when the drive spin spreader device is 812 rev/min. At the same time, the maximum difference of the control cells mass filling is 19%. Further research they should focus on the spreading device design, litter distribution uniformity requirements, and an intelligent remote control system creation improving. Keywords: tie free cows keeping, deep litter, bedding materials distribution.
