CC BY
14
The article discusses a positive innovative experience of intensive use of dairy goats in commercial farms abroad.
УДК 631.22.01:636.2.084
Keywords: commercial goat breeding, goat breeding abroad, innovations in goat breeding, technology of long-term heavy use of dairy herd without insemination.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОТОЧНО-КОНВЕЙЕРНОЙ СИСТЕМЫ КОРМЛЕНИЯ
И.И. Тесленко, доктор технических наук Кубанский социально-экономический институт И.Н. Тесленко, заместитель директора НПФ «Джурак» E-mail: iiteslenko@mail.ru
В статье приведен процесс использования кормового конвейера, где определяющим условием эффективности его эксплуатации является обеспечение процесса поточности с целью исключения возможных простоев смежной поточно-конвейерной технологии доения.
Ключевые слова: кормовой конвейер, производительность, технологический цикл, степень заполнения, исходные параметры, натяжение цепи.
В процессе применения кормового конвейера определяющим условием эффективности его эксплуатации является обеспечение процесса поточности с целью исключения возможных простоев смежной поточно-конвейерной технологии доения. При этом происходит совмещение их технологических циклов [3]. Наступает момент, когда одновременно осуществляется процесс кормления и доения. В данной ситуации определяющим параметром, обеспечивающим непрерывный процесс стыковки двух технологий, является производительность.
Показатель производительности кормового конвейера зависит от ряда технологических особенностей его технического устройства [1,2]. С целью определения данных особенностей выполняется расчет основных параметров поточно-конвейерной технологии индивидуального кормления коров.
При исследовании новых способов и средств технологического программирования на основе конвейерных систем многократного действия применяется комплексная методика постановки экспериментов с учетом особенностей молочного животноводства, трудоемкости обслуживания, изготовления и ремонта конвейера в целом и каждой его составляющей. Теоретический анализ параметров, надежность механизмов, технологическая оснастка рабочих постов, ритмичность процесса, реализация способа объединения и разъединения потоков подтверждены экспериментальными, а также расчетными данными.
Организация процесса кормления на основе поточно-конвейерной технологии осуществляется на специализированной площадке, изолированной от зоны отдыха коров [4]. Здесь применяется нетиповой технологический способ - синхронное совмещение потока движущихся животных с подвижной технологической зоной подвесного конвейера.
Процесс технологического продвижения животных осуществляется в следующей последовательности: боксы для содержания -кормовой конвейер - доильный конвейер -боксы для содержания.
Технологический цикл конвейера включает в себя заправку кормушек кормами, поэтапную загрузку конвейера, связанную с началом его работы, процесс кормления,
Journal of VNIIMZH №4(16)-2014
109
объединение и разъединение потоков животных, поэтапное освобождение конвейера, связанное с окончанием работы.
При этом годовая загрузка кормового конвейера в виде количества обслуженных животных N за данный промежуток времени определяется по формуле
N = 365птц 2косВрс ,
где птц - количество технологических циклов за одну рабочую смену; кос - общее число секций конвейера; Брс - количество рабочих смен использования кормового конвейера в сутки.
Особенностью эксплуатации кормового конвейера является процесс постепенного заполнения его секций животными. Среднее время, за которое животные в непрерывном потоке заполнят все секции кормового конвейера, составляет 48 минут, тогда как на доильном конвейере это время находится в пределах 6-10 минут. По истечении 48 минут с кормового конвейера сойдет первая пара коров и по проходам направится на доение. Начиная с данного момента, кормовой конвейер будет задействован полностью. Освобождающиеся секции в непрерывном потоке заполняются животными, поступающими из боксов. Следующие 48 минут кормовой конвейер будет работать на полную мощность. При завершении работы в течение третьего цикла на конвейере вновь появятся свободные секции, их количество будет постоянно расти до полного выхода животных и завершения процесса кормления.
Таким образом, степень заполнения кормового конвейера определяется по следующей формуле
7кк = кос - кзс = ксс ,
где кзс - число секций конвейера, занятых животными; ксс - число свободных секций конвейера, находящихся в зоне предварительных и заключительных технологических операций.
Степень заполнения кормового конвейера животными за второй технологический цикл определяется следующим образом
за п технологический цикл
^ = к.
+ к„
с(п-1)
за конечный цикл
7
= к - к + к
КК(п+1) ос сс(п+1) зс(п+1)
При завершении последнего цикла из секций конвейера выйдут только те коровы, которые оставались в них после каждого предыдущего цикла. Таким образом, формула степени занятости кормового конвейера за смену примет вид
К(п+1)
X 7 кк = 7 КК1 + 7 КК2 + 2 + 7 ккп + 7 1
= к +(к + к ) + 2 + (к + к )+ к
сс1 V зс1 сс2 / V зс(п+1) ссп ) зс(п+1)
Первый и последний технологические циклы конвейера по своим показателям отличаются от всех промежуточных. В сумме их производительность равна одному любому промежуточному циклу кормового конвейера, что в формуле отражено значением п + 1. На установившейся часовой производительности поточно-конвейерной линии это не сказывается. Но суммарная сменная продолжительность работы конвейера будет всегда больше на величину одного временного цикла кормления.
Свободные секции конвейера в зоне выполнения предварительных и заключительных технологических операций (очистка кормушек, заправка кормовыми рационами, вход и выход животных) на конечную производительность не влияют. Пропорции увеличения или уменьшения их сказываются на лимите чистого времени кормления коров -продолжительности производственного цикла. Для учета этого показателя в расчеты вводится коэффициент полезной занятости конвейера, который можно определить из следующих формул
Пз =
к - к к Т - Т Т
^ос ^сс _ ^зс _ пц по _ дм
к
к
Т
Т
где Тпц - общее время на полный технологический цикл конвейера; Тпо - время на выполнение предварительных и заключительных технологических операций (из расчета на каждый рабочий цикл конвейера); Тдм -лимит машинного времени кормления коров на конвейере.
110
Вестник ВНИИМЖ №4(16)-2014
Значение Пз колеблется от 0,9 до 0,98. Коэффициент полезной занятости конвейера будет выше, чем меньше секций-ячеек находится в зоне предварительных и заключительных технологических операций.
Формула установившейся часовой производительности Qкк кормового конвейера первоначально имеет следующий вид
3600 , Q =-к п .
Х-^кк т ос I з
лм
Учитывая дополнительные параметры кормового конвейера - его длину и линейную скорость, формула производительности будет выглядеть
3600^
-Пз = т„ п ,
Q = 3600Л,,,
ности, тяговый расчет такого конвейера для комплекса на 2500 коров формируется в следующей последовательности.
Нагрузки кормового конвейера определяются из постоянных составляющих на его
О„ о„
тяговой ветви а = —— + -
Чг I' I'
ш к
Таблица 1. Исходные данные для тягового расчета
к- + Оц .
т I " т V г,
лм ш лм кк I
где 1ш - шаг расстановки подвесок; Ькк -общая длина конвейера; ¥кк - линейная скорость кормового конвейера; г, - время, за которое конвейер проходит путь, равный длине его секции.
Окончательно с учетом всех технических и технологических параметров формула часовой производительности Qкк двухлинейной параллельно-поточной линии кормления представляется в следующем виде
^^ = 2 • 3600Ькк
^^кк т V г по '
лм к I
где /по - коэффициент производственных отклонений и задержек, возникающих в ходе работы кормового конвейера (всегда/по < 1).
Кормовой конвейер имеет пространственную конструкцию. В ходе его эксплуатации подвижная часть конструкции испытывает как переменные, так и постоянные нагрузки, которые зависят от ряда параметров - протяженности трассы, числа подвесок, шага расстановки подвесок, коэффициента сопротивления на вертикальном перегибе трассы и поворотах. Переменными нагрузками являются масса корма, находящегося в кормушках, усилие, оказываемое животными на подвеску кормового конвейера в процессе движения.
Основные исходные показатели для расчета параметров кормового конвейера определяются из экспериментальных данных технологической части (таблица 1). В част-
Наименование параметров исходных данных Числовое значение параметра Обозначение параметра
Число подвесок с парными кормушками, шт. 156 к ^ос
Шаг расстановки подвесок, м 2,8 1' 1 ш
Масса корма в кормушке, кг 30 Ог
Масса подвески, кг 140 о„
Усилие на подвеску, создаваемое животным при поедании кормов, Н 16 Од
Скорость движения кормового конвейера на первом режиме, м/с 0,075 VKKl
Скорость движения кормового конвейера на втором режиме, м/с 0,1 кк 2
Скорость движения кормового конвейера на третьем режиме, м/с 0,15 ^
Масса каретки цепи, кг 4,5 О к
Масса 1 погонного метра цепи, кг 5 О ц
Шаг расстановки кареток 0,4
Коэффициент сопротивления движению цепи на вертикальном перегибе трассы кормового конвейера под углом р = 30о 1,02 Р30
Коэффициент сопротивления движению цепи на роликовой батарее с углом поворота X45 = 45о 1,03 Х 45
Коэффициент сопротивления движению кареток цепи на роликовой батарее с углом поворота X90 = 90о 1,05 Х 90
Коэффициент сопротивления движению кареток цепи на роликовой батарее с углом поворота X180 = 180о 1,09 Х180
Протяженность участков трассы конвейера, м и
Коэффициент сопротивле- 0,02 Ссд
Лоигпа! оГ VNIIMZH №4(16)-2014
111
ния движению кареток цепи на прямолинейном участке трассы кормового конвейера
Минимальное натяжение цепи кормового конвейера, Н 1000 S ^кк min
Максимальное усилие на приводной звездочке, Н 12500 S ^ кк max
Нагрузка qri на грузовой ветви от точки 2 до точки 10 (рис. 1)
2Gr
qr 2...10 = qr +—•
Рис. 1. Конфигурация трассы кормового конвейера: Т - подъем по трассе; - спуск
на повороте трассы в точке 6
Я6 = Л45 Я5; в точке 7
Я7 = Яб + ссд#г2...10 16...7;
в точке 8 ¿8 = Л45 Я 7;
на перепаде высот трассы конвейера: в точке 9
Я9 = ^30 (>30 Я8 + СсдЦ_т2...10 18...9 + ^г2...10 ^кк),
где Лкк = 2,22 м - перепад высот трассы, в точке 10
Яю = (Рзо (РЗ0Я9+ С ■ </■•:... И>
19...10 - qт2...10 ькк);
в точке 11
Яц = Яю + Ссдqтlo...ll 110...11;
в точке 12 Я12 = ^180 Яц + СсдЦт11...12 111...12;
в точке 13 Я13 = Я12 + Ссдqт12...13 112...13;
в точке 14 Я14 = ^180 Я13 + Ссд^т13...14
113...14;
в точке 15
S15 = S14 + Ccdqr14.A5 114...15; в точке 16
Переменная часть нагрузки q'тi на грузовой ветви определяется графически по
участкам от 10...11 до 16...17. Суммарная Я16 = ^18° Я15 + С«^т15...16 115 нагрузка на грузовой ветви по участкам от qTlo...ll до qт16...17 определяется по формуле
Ол
.16,
qn = qrг + qт + у •
ш
Натяжение цепи в отдельных точках кор мового конвейера (рис. 2) составит: в точке 0
Я0 = Ят1п; Я0 = 1000 Н; в точке 1
Я1 =Яо + СсдЦ 17...20 А)...Ь £[т-2 Яг,
в точке 2
Яг = А90 Я1; в точке 3
Яз = Яг + С-сд <72...10 /2...3; в точке 4
Я4 = А180 Яз;
в точке 5 Я5 = Я4 + Ссс)<7г2...10 /4...5;
в точке 17
517 = S16 + Ccdqr16...17 116...17, в точке 18
518 = (рзо (0 S17 + Ccdqr 117...18 + qr hкк); в точке 19
519 = (30 (рзо S18 + Ccdqr 118...19 - qr hкк); в точке 0
S0 = S19 + C сд qr 119...0 ;
усилие на приводной звездочке
112
/О,52G
/0,52В
(9, 782
/8.476
Р кк max ( So - So ) k с •
Рис. 2. График нагрузок по трассе кормового конвейера: 1 - qr; 2 - qr2...10; 3 - qr10...n = 535 Н/м; 4 - qr11...12 = 463,5 Н/м; 5 - qr12...13 = 386,1 Н/м; 6 - qr13...14 = 308,7 Н/м; 7 - qr14...15 = 23 Н/м; 8 - qr15...16 = 145 Н/м; 9 - qrt6...17 = 64,2 Н/м Расчетная мощность электродвигателя WKK привода кормового конвейера определяется по следующей формуле
W„„ =
k Р V
с кк max кк
60 • 102п„,
где кс = 1,1 - коэффициент неучтенных сопротивлений;
Ппр = 0,7 - КПД привода. При первом скоростном режиме кормового конвейера ЖккУкк1 = 1,3 кВт, втором ЖккУкк2 = 1,8 кВт, третьем - ЖккУкк3 = 2,7 кВт. Исходя из расчетных данных, привод конвейера принят гусеничный 100-11-Л с заменой электродвигателя АО2-32-4 на электродвигатель АО2-61-8/6/4 мощностью 6 кВт.
Электрическая схема этого двигателя обеспечивает возможность регулирования числа оборотов и получения заданных режимов движения кормушек по технологическим проходам кормового конвейера: при поб1 = 710 об/мин, Укк1 = 0,075 м/с; п об2 = 950 об/мин, Укк2 = 0,1 м/с; п об3 = 1420 об/мин, Укк3 = 0,15 м/с. Проведенные аналитические исследования позволили определить основные факторы, влияющие на формирование производительности кормового конвейера, выделить его основные производственные циклы, рассчитать нагрузки, воздействующие на тяговую цепь в процессе эксплуатации и осуществить выбор мощности и тип электродвигателя приводной станции поточно-конвейерной системы индивидуального кормления коров.
Значимость применения программируемых поточно-конвейерных технологий подтверждается шестилетней эксплуатацией животноводческих комплексов промышленного типа в колхозе им. Ленина и поселке Кудьма Нижегородской области. Это, преж-
де всего, совершенство организации процессов скотоводства, рост производственных возможностей при меньших затратах труда, энергии и средств.
В результате проведенных расчетов основных параметров кормового конвейера определилась зависимость его производительности от шага расстановки подвесок, общей длины трассы и линейной скорости. Тяговая цепь находится под воздействием постоянных и переменных нагрузок. Общая сменная продолжительность работы кормового конвейера всегда увеличивается на один цикл за счет времени на постепенное заполнение и выход животных после кормления.
Литература:
1. Тесленко И.И., Тесленко И.И., Рудь А.И. Зоотехнические параметры поточно-ковейерной технологии индивидуального кормления коров // Главный зоотехник. 2006. №2.
2. Тесленко И.И., Тесленко И.Н., Тесленко И.И. Практическое обоснование способа размещения животных в потоке на кормовом конвейере // Главный зоотехник 2008. №11.
3. Тесленко И.И., Тесленко И.Н., Тесленко И.И. Метод объединения поточно-конвейерных технологий в единый технологический комплекс // Главный зоотехник 2008. №12.
4. Тесленко И.И., Тесленко И.Н., Тесленко И.И. Поточно-конвейерная система кормления животных // Главный зоотехник. 2009. №5.
5. Система технологий и машин для механизации и автоматизации производства продукции животноводства и птицеводства на период до 2020 года / Иванов Ю.А., Морозов Н.М., Гриднев П.И. и др. М., 2013.
6. Методические рекомендации по реконструкции и техническому переоснащению животноводческих ферм / Н.М. Морозов и др. М., 2000.
The article presents the process of using the feed conveyor, which is a prerequisite for the efficiency of its operation is to ensure that the process of threading in order to avoid possible delays adjacent thread-pipeline milking technology.
Keywords: feed conveyor performance, technological cycle, the degree of filling, the initial settings, the tension chain.
Journal of VNIIMZH №4(16)-2014
113
