CC BY
39
УДК 636.085
СТРАТЕГИЯ РАЗРАБОТКИ СМЕСИТЕЛЕЙ КОРМОВ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
В.М. Косолапое, член-корреспондент РАН, доктор с.-х. наук, директор А.В. Шевцов, кандидат технических наук, зам. директора А.Д. Милев, старший научный сотрудник
Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса E-mail: [email protected]
Аннотация. Смесители кормов для животноводства отличаются большим разнообразием конструкций, что создает определенные неудобства при эксплуатации этих машин. Как правило - это смесители периодического действия, имеют лопастные или ленточные (шнековые) рабочие органы, параметры и режимы работы которых изучены и описаны. На основе анализа по приведенным показателям современных смесителей-раздатчиков кормов с одновальными лопастными рабочими органами выбран аналог для базовой модели технологического ряда кормосмесителей, обоснована и разработана базовая модель семейства смесителей кормов для КРС, свиноводства, птицеводства и звероводства с высоким техническим уровнем, в т.ч. - уровнем унификации. Базовая модель - смеситель-раздатчик к трактору МТЗ-82, предназначена для приема по весу объемистых (зеленые корма, силос, сенаж, сено, солома, корнеплоды) и концентрированных кормов, смешивания и раздачи их во время движения непрерывным регулируемым потоком на кормовой стол или в кормушку с высотой борта не более 750 мм или подачи в загрузочные воронки стационарных кормораздатчиков на фермах крупного рогатого скота. Для эффективного применения новой разработки на птицефабриках, в зверохозяйствах и свиноводческих фермах, ротор смесителя имеет варианты исполнения. В стационарном исполнении смесители вместимостью 12-18 м3 и более могут применяться в качестве установок для получения компостной смеси на животноводческих комплексах, ферментаторов для получения субстрата при производстве грибов или для производства белковых кормов из растительных отходов (биоферментация малоценного растительного сырья и отходов переработки зерна путем их микробиологической обработки дрожжеванием, с использованием универсальной закваски Леснова П.А. и др.).
Ключевые слова: смесители кормов, семейство машин,унификации.
Введение. Система кормления коров с высокой молочной продуктивностью полнорационными кормосмесями, называемая за рубежом TMR или Unifeed («единый корм»), обеспечивает стабильное протекание процесса переваривания кормов по всему пищеварительному тракту без колебаний величины рН в рубце и приводит к более эффективному использованию кормов. Непосредственно реализовать высокоэффективную систему кормления на фермах КРС позволило применение кормосмесителей [1].
В технологиях приготовления и раздачи кормов в свиноводческих и звероводческих хозяйствах также применяются кормосмеси-тели. Как правило, это смесители периодического действия, имеют лопастные или ленточные (шнековые) рабочие органы, параметры и режимы работы которых изучены и
описаны [2]. Смесители кормов, применяемые в настоящее время в животноводстве, отличаются большим разнообразием конструкций и странами-производителями, что создает определенные неудобства при эксплуатации этих машин.
Цель разработки. Обосновать и разработать базовую модель семейства смесителей кормов для КРС, свиноводства, птицеводства и звероводства с высоким техническим уровнем, в том числе уровнем унификации.
Состояние вопроса. В советское время для механизации раздачи кормов на фермах КРС и овцеводческих комплексах изготавливали в год около 3500 раздатчиков-смесителей РСП-10 (рис.1, а). Три горизонтальных шнека раздатчика с износостойкими витками и днищем кузова обеспечивали высокую надежность и долговечность машины.
а) б)
Рис. 1. Раздатчик-смеситель кормов прицепной РСП-10 (а) и стационарный смеситель кормов С-12 (б)
Агрегатировались раздатчики-смесители с тракторами класса 14 кН. Смеситель выпускался в автомобильном варианте - АРС-10 и в стационарном - СКС-Ф-10.
Автомобильный раздатчик-смеситель кормов АРС-10 предназначался для приема, транспортирования, смешивания и раздачи кормосмеси на крупных откормочных площадках. Управление работой машины - из
кабины водителя. Смеситель СКС-Ф-10 предназначался для приема, взвешивания заданной дозы компонентов рациона (концентрированных кормов с добавками, измельченных сена, соломы, сенажа, силоса, гранул, жома) и подачи кормо-смеси в мобильные кормораздатчики и другие транспортные средства; состоял из следующих основных частей: кузова, нижнего и двух верхних шнеков, выгрузного транспортера, привода рабочих органов - шкафа управления, весового устройства и опор.
Технические характеристики СКС-Ф-10 и РСП-10 приведены в таблице 1. По результатам испытаний Прибалтийская МИС в 1983 г. рекомендовала смеситель кормов СКС-Ф-10 поставить на производство.
Таблица 1. Сравнительные техническо-экономические показатели отечественных смесителей кормов
Наименование показателей Значения показателей
Изготовитель - "Актюбинсксельмаш" (СССР)
Модель СКС-Ф-10 РСП-10
Тип машины стационарный прицеп
Установленная мощность, кВт 22 около 60 (трактор кл. 14 кН)
Объем смешивания, м3 10 10
Масса машины, кг 3650 3695
Удельная материалоемкость, кг/м3 365 369,5
Удельная энергоемкость, кВт/м3 2,2 6,0
Изготовитель - ОАО «Уманьферммаш» (Украина)
Марка С-12 СКО-Ф-6 СКО-Ф-3 КЗП-3
Тип Стационарный Стационарный Мобильный
Тип рабочего органа Двухвальный, лопастной Одновальный, спиральный
Вместимость, м 12 6 3
Установленная мощность, кВт 11,3 9,37 7,3 около 60 (трактор кл. 14 кН)
Масса, кг 4470 2200 1520 1580
Удельная материалоемкость, кг/м3 372,5 366,7 506,3 536,5
Удельная энергоемкость, кВт/м3 0,942 1,56 2,43 -
Изготовитель - ЗАО «Эртильский механический завод» (Россия)
Модель Г7-С2К-6,5 или Г7-СЗ2К-6,5 Г7-СК-3 или Г7-СЗК-3 Г7-К2А-30
Тип Стационарный Стационарный Мобильный, устанавливается на тракторный полуприцеп либо на базу автомобиля
Вместимость, м 6,5 3 6,5
Установленная мощность, кВт 11 7,3 ВОМ трактора
Масса, кг 2450 1520 1380
Удельная материалоемкость, кг/м3 376,9 506,6 212,3
Удельная энергоемкость, кВт/м3 1,69 2,43 -
Украинское предприятие ОАО «Умань-ферммаш» производило несколько типов смесителей, предназначенных для приготовления кормовых смесей влажностью 60-80% из измельченных кормов с запариванием (пар подается по трубам непосредственно в бункер для смешивания) и без запаривания на животноводческих и птицеводческих фермах.
Из таблицы 1 видно, что удельная материалоемкость у стационарного двухвального лопастного смесителя С-12 всего лишь на 2% выше, однако удельная энергоемкость в 2,3 раза ниже, чем у стационарного трехшнеко-вого смесителя СКС-Ф-10. В условиях постоянного повышения цен на электроэнергию низкая энергоемкость снижает эксплуатационные затраты, поэтому применение шнека в качестве рабочего органа смесителя кормов не обоснованно.
ЗАО «Эртильский механический завод» (Воронежская обл.) производит несколько типов смесителей (таблица 1), предназна-
Как видно из таблицы 2, для отечественных животноводов предлагаются в основном мобильные смесители-раздатчики кормов с энергоемкими шнековыми горизонтальными и вертикальными рабочими органами.
Алогизм конструкции последних заключается в консольно-вертикальной установке шнека и способе перемешивания кормов "снизу-вверх". Консоль всегда приводит к утяжелению конструкции, а способ переме-
ченных для перемешивания мясокостного фарша с различными добавками в зверохо-зяйствах, приготовления кормовых смесей влажностью 60-80% из измельченных кормов с запариванием (пар подается в рубашку бункера для смешивания) и без запаривания на животноводческих и птицеводческих фермах.
Используемые в животноводстве тракторы типа МТЗ-80/82 ограничивают возможности применения смесителей-раздатчиков с емкостью бункера в пределах 9-12 м . В основном на молочных фермах применяют доение в ведра или в молокопровод, сами фермы построены по устаревшим проектам, что накладывает дополнительные ограничения на габаритные размеры, а применение кормушек ограничивает минимальную высоту выдачи смесителей-раздатчиков.
В таблице 2 приведены технические характеристики раздатчиков-смесителей, наиболее популярных в сельскохозяйственном производстве Российской Федерации.
шивания - к увеличению затрат энергии на преодоление гравитационных сил.
По результатам испытаний в хозяйствах Ленинградской области, представленных на сайте ФГУ "Северо-Западная МИС", установлено, что трактор МТЗ-82 (с мощностью двигателя 80 л.с.) агрегатируется с одношне-ковым кормосмесителем А-М1Х9/11 (частота вращения шнека до 30 об/мин) на пределе -загрузка двигателя до 96%.
Таблица 2. Сравнительные техническо-экономические показатели раздатчиков-смесителей
Наименование показателей Значения показателей
Изготовитель «Бобруйск-агромаш» «Запэнерго-маш» (РБ) «Де Лаваль» «Юнккари», Финляндия ЗАО «Колнаг» ОАО «Слободской МСЗ»
Модель РСК-12 ИСРК-12 Опти-Микс 8Т А-М1Х9/11 8о1от1х АКМ-9
Вместимость, м 12 12 12 9 8 9
Грузоподъемность, кг 4300 4000 - 3500 - 2,5
Масса, кг 4400 4400 5000 3491 3300 3175
Тип и количество рабочих органов Два горизонтальных шнека Три горизонтальных шнека Один вертикальный шнек
Удельная материалоемкость, кг/м3 366,7 366,7 416,7 387,9 412,5 352,8
Удельная энергоемкость, кВт/м3, не менее 3,8 6,4
При увеличении оборотов вертикального шнека (кормосмеситель КИС-8 имеет частоту вращения шнека 32 об/мин) - наступает перегруз двигателя.
При эксплуатации кормосмесителей с горизонтально расположенными шнеками режимы более щадящие и загрузка двигателя составила 41-76%. При комплектации кор-мосмесителя самопогрузкой (фреза) загрузка двигателя возрастает до 96%. Отмечается недостаточная надежность ВОМ трактора МТЗ-82, так как нагрузка на ВОМ при работе с кормосмесителями составляет от 80 до 93% от общей потребляемой мощности. Одним из решений вопросов по агрегатированию кормосмесителей с тракторами МТЗ-82 в хозяйствах Ленинградской области является замена двигателя на больший по мощности - Д-245 мощностью 100 л.с., но надежность ВОМ при этом не повышается.
По результатам испытаний смесителей-кормораздатчиков А-М1Х-9/11, А-М1Х-15, "Опти-Микс", ИСРК-12, КИС-8, РСК-12 установлено, что все они имеют низкую равномерность раздачи корма - 50,2-88,7%.
Анализ конструкций смесителей-раздатчиков [1] показал, что существует тип машин, которые менее энергоемки, чем вышеперечисленные (табл. 2), а качество приготовления и раздачи кормосмеси (по данным Государственного саксонского института сельского хозяйства) не уступает горизонтальным трех-четырех шнековым [3]. Это -смесители-раздатчики кормов с одноваль-ным лопастным рабочим органом [4], на основе анализа конструкций которых в табл. 3 приведены сравнительные техническо-эко-номические показатели. Методика проведения исследований - анализ современных смесителей-раздатчиков кормов с одноваль-ным лопастным рабочим органом по приведенным показателям и выбор аналога для базовой модели технологического ряда кор-мосмесителей для животноводческих ферм.
Результаты исследований. Из анализа по приведенным показателям конструкций европейских фирм можно выделить модельные ряды смесителей-раздатчиков фирмы «Kidd» и «Scheffczik s.r.o.».
Вести разработку и изготовление всего модельного ряда нерационально, необходимо выбрать один образец (базовый), на основе которого создать свой модельный ряд с применением отечественных материалов и комплектующих. В таблице 3 минимальным значениям приведенных показателей соответствуют технические характеристики смесителя-раздатчика вместимостью 9 м3 (рис. 2). Известно, что на отечественном рынке наибольшим спросом пользуются кормораздатчики вместимостью 9-10 м , такие, как КТ-Ф-9, КТ-10, КТУ-10 и РКТ-10.
Рис. 2. Смесит ель-(атчик кормов 19 фирмы сИеА'с^к з.г.о.»
На основе анализа мировых тенденций в развитии кормораздающей техники для ферм КРС и проведенных теоретических исследований разработана конструкторская документация на смеситель-раздатчик роторного типа тракторный с системой весоизмерения ---— шостью
,/>< Ь ИС-3)-
Рис. 3. Смеситель-раздатчик кормов тракторный роторного типа
Предназначен смеситель-раздатчик для приема по весу объемистых (зеленые корма, силос, сенаж, сено, солома, корнеплоды) и концентрированных кормов, а также полнорационных кормовых смесей, транспортирования, измельчения, смешивания и раздачи их во время движения непрерывным регулируемым потоком на кормовой стол или в кормушку с высотой борта не более 750 мм или подачи в загрузочные воронки стационарных кормораздатчиков на фермах КРС.
Таблица 3. Сравнительные техническо-экономические показатели роторных смесителей-раздатчиков
Наименование показателей Значения показателей
Изготовитель - «Kidd» (Англия)
Модель КБ 411 КБ 414
Вместимость, м 10,5 14,0
Установленная мощность, кВт 30 40
Масса (М), кг 3910 4500
Материалоемкость, кг/м3 372 321
Энергоемкость, кВт/м3 2,86
Изготовитель - «Redrock» (Нидерланды)
Модель 8ЕО 11ЕО 14ЕО
Вместимость, м 8 11 14
Установленная мощность, кВт 30 37 44
Энергоемкость, кВт/м3 3,75 3,36 3,14
Изготовитель - «Ьиеаз.О» (Франция)
Модель М1хшах 10 М1хшах 14 М1хшах 16 М1хшах 18
Вместимость, м 10 14 16 18
Установленная мощность, л.с. 60 70 85 100
Энергоемкость, л.с./м3 6 5 5,3 5,6
Изготовитель - «^^аЬпкеп» (Дания)
Модель РА 12 РА 15 РА 19
Вместимость, м 12 15 19
Установленная мощность, кВт 45 60 80
Масса, кг 5000 6300 8000
Материалоемкость, кг/м3 417 420 421
Энергоемкость, кВт/м3 3,75 3,36 3,14
Изготовитель - «8еЬеГ1^к s.r.o.» (Чехия)
Модель РМ 3 РМ 6 РМ 9 РМ 10 РМ 12
Вместимость, м 3 6 9 10 12
Мощность, кВт 25 30 36 35 45
Масса (М), кг 1600 2500 3250 4000 4200
Грузоподъемность кг 1000 2800 3600 4000 5000
Цена в Чехии, $ США 8325 13275 16425 19800 23400
Материалоемкость, кг/м3 533 417 361 400 350
Энергоемкость, кВт/м3 8,3 5 4 3,5 3,75
Приведенная цена, $/м3 2775 2212,5 1825 1980 1950
Смеситель-раздатчик имеет технические характеристики [4], соответствующие лучшим мировым образцам (табл. 4). В конструкции применены только отечественные комплектующие и материалы. Смеситель-раздатчик может работать в животноводческих помещениях с кормовым проходом шириной 2,2 м [5]. Необходимо в ближайшее время изготовить опытную партию из 10 смесителей-раздатчиков для проведения Государственных приемочных и сертификационных испытаний.
На базе смесителя-раздатчика вместимостью 10 м3 разрабатывается типоразмерный ряд смесителей вместимостью 3-18 м в мобильном (с приводом от трактора) и в стационарном (с электроприводом) исполнениях.
Таблица 4. Техническая характеристика смесителя-раздатчика кормов роторного типа
Тип Полуприцепной
Агрегатируется С трактором класса 0,9...1,4
Грузоподъемность, т, не более 3,0
Вместимость, м3 10,0
Потребляемая мощность от ВОМ
трактора, кВт, не более 13,0
Габаритные размеры, мм, не более: - длина 5635
- ширина - высота 2234 2550
Колея, мм 1600 ± 16
Скорость, км/ч, не более:
- по грунтовым дорогам 10
- по дорогам с покрытием 20
Рабочая скорость, км/ч, не более 5
Масса, кг 3930
Обслуживающий персонал, чел. 1 (тракторист)
Для эффективного применения новой разработки на животноводческих фермах ротор смесителя можно конструктивно изменять с минимальными затратами на доработку. В стационарном исполнении смесители вместимостью 12-18 м и более могут применяться в качестве установок для получения компостной смеси [6], ферментаторов для получения субстрата при производстве грибов или для производства белковых кормов из растительных отходов.
Таким образом, обоснована и разработана базовая модель семейства смесителей кормов для КРС, свиноводства, птицеводства и звероводства с высоким уровнем унификации. Разработка базовой модели технологического ряда импортозамещающих и адаптированных к отечественным условиям эксплуатации кормосмесителей для животноводческих ферм, в основе которых будут лежать единство конструкторских и технологических решений, обеспечит массовость производства и широкий круг потребителей.
ФГБНУ ВНИИМЖ в настоящее время является головной научной организацией в стране по проблемам механизации и автоматизации животноводства. Институтом разработана система технологий и машин для механизации процессов в животноводстве до 2020 года. [7]. При создании системы машин до 2030 года предлагается переходить к созданию не отдельных машин или их типо-размерных рядов, а семейств машин, объ-
единенных конструкторскими и технологическими решениями.
Литература:
1. Милев А.Д. Agritechnica-99 // Тракторы и с.-х. машины. 2000. №5. С. 48-52.
2. Леонтьев П.И., Земков В.И., Потемкин В.М. Технологическое оборудование кормоцехов. М., 1984. 157 с.
3. Total gemischt oder total daneben? // Dlz. 2000. №11.
4. Милев А.Д. Создание смесителя-раздатчика кормов роторного типа для ферм КРС // Актуальные проблемы заготовки, хранения и использования кормов. М., 2009.
5. Опыт реконструкции и технологической модернизации молочных ферм / Ю.А. Цой и др. М., 2010.
6. Милев А.Д. Новая технология приготовления ком-постов мобильными средствами // Тракторы и с.-х. машины. 2003. №12. С. 14-15.
7. Система технологий и машин для механизации и автоматизации производства продукции животноводства и птицеводства до 2020 г. / Морозов Н.М. и др. М., 2013.
Literatura:
1. Milev A.D. Agritechnica-99 // Traktory i s.-h. mashiny. 2000. №5. S. 48-52.
2. Leont'ev P.I., Zemkov V.l., Potemkin V.M. Tekhnolo-gicheskoe oborudovanie kormocekhov. M., 1984. 157 s.
3. Total gemischt oder total daneben? // Dlz. 2000. №11.
4. Milev A.D. Sozdanie smesitelya-razdatchika kormov rotornogo tipa dlya ferm KRS // Aktual'nye problemy zagotovki, hraneniya i ispol'zovaniya kormov. M., 2009.
5. Opyt rekonstrukcii i tekhnologicheskoj modernizacii molochnyh ferm / YU.A. Coj i dr. M., 2010.
6. Milev A.D. Novaya tekhnologiya prigotovleniya kom-postov mobil'nymi sredstvami // Traktory i s.-h. mashiny. 2003. №12. S. 14-15.
7. Sistema tekhnologij i mashin dlya mekhanizacii i avto-matizacii proizvodstva produkcii zhivotnovodstva i pti-cevodstva do 2020 g. / Morozov N.M. i dr. M., 2013.
THE FARMS MIXER FEEDERS DEVELOPMENT'S STRATEGY V.M. Kosolapov, RAN corresponding member , doctor of agricultural sciences, director A.V. Shevtsov, candidate of technical sciences, department head A.D. Milev, senior research worker
All-Russian research Institute of forages named after V.R. Williams
Abstract. Livestock mixer feeders have so a great designs' variety that it creates the definite disadvantages in these machines' operation. As a rule, they are the periodic action's mixer feeders, have a blade or tape (screw) working body, parameters and operation modes, that had studied and described. Based on the modern mixer-distributor feeders with single-blade working bodies indicators' analysis, some analogue has selected for the basic model of the feeder mixers' technological range, as well as has justified and developed the basic model of the cattle, pigs, poultry and fur animal farming mixer feeders' family, with high technical level, including the unification level. The base model is the mixer-distributer for MTZ-82 tractor, it is used for weight's accept of bulky feed (green forage, silage, haylage, hay, straw, roots) and compound feed, mixing and distributing of them while they move as continuous regulated flow into the feed table or manger with a high board less than 750 mm or giving feed into stationary feeders' loading bunker on cattle farms. For the new development's effective application the on poultry, fur and pig farms, the rotor of the mixer has options. Like stationary option the mixer feeders with 12-18 m3 or more capacity can be used as the compost mixture device on farms, digesters for substrate receiving at the mushrooms production or the plant waste protein feed production (biofermentation of low-value vegetable raw materials and grain waste processing by microbiological yeast treatment, with the use of universal leaven Lesnova P.A. etc.). Keywords: mixer feeder, machine family, unification.
