Обзор научных исследований процесса раздачи грубых кормов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Обзор научных исследований процесса раздачи грубых кормов

Выполнил:

Жеруков А.В.

Работа посвящена обзору научных исследований процесса раздачи грубых кормов, сформированных в рулонные тюки и различным способам механизированной загрузки корма в бункер.

Полноценное кормление - один из основных путей повышения продуктивности животных, увеличения их производства, при одновременном снижении себестоимости. Поэтому рациональное использование кормов предусматривает их скармливание животным только в подготовленном виде, а также в смеси с другими компонентами и при высоком качестве приготовления. В настоящее время перспективной считается технология заготовки грубых кормов в прессованном виде. Использование корма, заготовленного в таком виде, невозможно без предварительной подготовки к скармливанию (разворачивание рулона, измельчение, дозированная выдача). Одним из этапов подготовки корма, заготовленного в рулоны, является измельчение, в результате чего получаются частицы корма, имеющие значительно большую поверхность. Это обеспечивает интенсивное воздействие слюны на корм, у животных экономится энергия, затрачиваемая на разжевывание и усвоение пищи.

Анализ работы существующей кормоприготовительной и раздающей техники показал, что серийно выпускаемые машины металлоемки, энергоемки, используются с низкой эффективностью, вследствие недостатков организационного, технического и технологического характера.

Настоящая статья посвящена решению данной проблемы. Это:

- теоретические основы обоснования технических средств для приготовления и раздачи грубых кормов животным из рулонов;

- технологические схемы приготовления и раздачи стебельных кормов;

- аналитические и экспериментальные зависимости процессов дозированной раздачи стебельных кормов, сформированных в рулоны;

- аналитические зависимости по обоснованию конструктивно-режимных параметров машин и оборудования, реализующих указанные процессы, а также новые технические и технологические решения, позволяющие повысить эффективность производства животноводческой продукции.

Ключевые слова: корм, животные, бункер.

The work is devoted to the review of the scientific research process distribution of forage, formed into roll bales, and different ways of mechanized loading of feed into the hopper.

Full feeding is one of the main ways of increasing the productivity of animals, increasing their production, while reducing cost. Therefore, rational use of feed provides for the feeding of animals only in prepared form, and also in a mixture with other components and high quality of cooking. Currently considered to be promising technology for harvesting roughage in pressed form. The use of forage harvested in such a form is impossible without a preliminary preparation for feeding (roll-roll, crushing, batching issue). One of the stages of preparation of forages harvested in rolls is grinding, resulting in particles of food having a considerably large surface. This provides intensive exposure to saliva on food, animals saves energy expended on chewing and digestion.

Analysis of the existing feed processor and distributing art has shown that the mass-produced machine-intensive, energy-intensive, used with low efficiency, due to weaknesses in organizational, technical and technological character. The present article is devoted to solving this problem is: theoretical substantiation of technical means for preparation and distribution of fodder for animals from the rolls; technological scheme of preparation and distribution of feed stem; analytical and experimental dependences of the processes metered dispensing stem forage, formed into rolls; analytical dependence on the substantiation of constructive-regime parameters of machinery and equipment required to implement such processes, and new technical and technological solutions to improve the efficiency of livestock production.

Key words: forage, animals, bunker.

Введение. Исследования рабочего процесса кормораздающей техники посвятили свои труды В.Г. Коба, И.З. Барфаков, В.В. Гопка, С.М. Доценко, В.Ф. Дмитриев, В.А. Силагин, Ю.Ф. Новиков и многие другие. При этом все исследователи сходятся во мнении, что серийно выпускаемые кормораздатчики КТУ-10 и РММ-5 имеют большую неравномерность выдачи корма, которая зависит от ряда факторов.

Ширина бункера кормораздатчика может считаться постоянной в течение всего процесса. Высота бункера зависит от способа загрузки бункера и характера перемещения корма в нем при раздаче. Механизированная загрузка корма в бункер любым способом, не сопровождающаяся любым принудительным выравниванием его, приводит к существенному колебанию высоты. При выдаче корма из бункера эта величина колеблется еще больше. При плохо сформированном корме в бункере не полностью используется его объем, и значительно увеличивается неравномерность дозирования, то есть кормовая масса неравномерно подается к рабочим органам в единицу времени. Режим работы и конструктивные параметры подающего устройства, а также физико-механические свойства дозируемого корма оказывают значительное влияние на равномерность дозирования [1].

Исследования, проведенные Киевским ГСКБ по машинам для комплексной механизации работ на животноводческих фермах, позволили выявить характер изменения формы кормовой массы при движении вдоль бункера (кузова КТУ-10) и влияние ее на равномерность дозирования. По результатам исследования весь процесс перемещения массы в бункере может быть разделен на три периода.

В первый период движения масса сохраняет вертикальную форму задней стенки. Этот период соответствует движению массы примерно на 1/3 длины бункера и длится до тех пор, пока касательные усилия от воздействия рабочих органов дозирующего устройства на кормовую массу не превышают силы внутреннего трения в самой массе.

Во втором периоде вертикальная форма задней стенки корма нарушается, и верхние слои массы нависают над нижними. Это связано с уменьшением силы трения внутри массы, что соответствует снижению количества корма в бункере, при котором касательные усилия от воздействия рабочих органов начинают превосходить силу внутреннего трения. Подающее устройство, стремясь захватить массу корма планками, вызывает увеличение бокового давления в ней до значения, большего силы внутреннего трения, что, в свою очередь, приводит к торможению верхних слоев и их отставанию. Такая закономерность наблюдается также на 1/3 длины бункера [2].

В последующий период верхние слои массы осыпаются. Корм в бункере располагается под углом естественного откоса. Длина полосы, рассыпанной по дну кормовой массы после обрушения ее стенки, зависит от сыпучести корма и может достигать половины длины бункера [2]. Таким образом, в последний период при погрузке масса переваливается в бункер, что значительно изменяет норму выдачи и увеличивает время выгрузки.

Кроме того, исследованиями доказано, что применение одного продольного транспортера не обеспечивает точного дозирования выдачи стебельных кормов. В связи с этим рекомендуется уменьшать зазор между концом подающего транспортера и пальцами битера до возможного минимума.

Плотность корма в бункере изменяется в зависимости от высоты бурта. Это обусловлено тем, что давление на нижние слои кормового монолита в бункере кормораздатчика значительно выше, чем на верхних и средних, то есть, чем выше располагается слой, тем плотность его ниже.

Таким образом, равномерность дозирования одним и тем же рабочим органом зависит от колебаний высоты и плотности отделяемого от бурта корма, а также его влажности.

Существенное влияние на равномерность дозирования корма оказывают кинематические параметры дозирующего устройства.

К кинематическим параметрам дозирующего устройства относятся: скорость рабочих органов дозирующего устройства, скорость подачи кормовой массы к дозирующему устройству и соотношение этих скоростей. При большой скорости рабочих органов увеличивается расход мощности на холостой ход и снижается эксплуатационная надежность дозирующего устройства. При малой скорости кормовая масса не срезается рабочими органами дозирующего устройства, а вырывается неравномерными порциями. Малая скорость подачи может не обеспечить требуемую производительность раздатчика-дозатора. При большой скорости перегружается дозирующее устройство, в результате чего снижается равномерность дозирования.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что на равномерность дозирования влияют следующие основные факторы:

- равномерность распределения массы в бункере;

- плотность кормового бурта;

- кинематические параметры: скорость рабочих органов дозирующего устройства, скорость подачи кормовой массы к дозирующему устройству и соотношения этих скоростей.

На равномерность дозирования кормов существенное влияние оказывает работа битеров. Битерные кормоотделители работоспособны лишь при раздаче измельченных стебельных кормов, а выдавать прессованное сено, гранулы или брикеты с требуемым качеством не могут.

Устранение указанных недостатков мобильных кормораздатчиков посвящены многие исследования. Так, пусковой момент и выброс корма рекомендовалось уменьшить путем поочередного включения битеров или путем замены серийных образцов битерами с пальцами переменной длины. В последнем случае удалось не только уменьшить пусковой момент и ликвидировать выброс корма в начальный период работы, но и сделать раздатчик более универсальным (рис. 1 а); появилась возможность выдавать не измельченный корм, в том числе и прессованный в рулоны.

Наибольшее число работ посвящено исследованиям функционирования раздатчиков в установившемся режиме. Испытывали различные варианты классической схемы дозирующего устройства раздатчика: искали оптимальные конструктивно-технологические параметры рабочих органов битерного типа для стебельчатых масс. Но, к сожалению, данные лабораторных исследований не подтвердились в производственных условиях, где корм в бункере вручную не выравнивают. Практика еще раз показала, что не рабочие органы дозатора, а характер распределения плотности корма в бункере оказывает самое существенное влияние на равномерность выдачи корма.

Были также предложены устройства, которые дополняли классическую схему формирования кормового бурта в бункере раздатчика с помощью выравнивающего транспортера (рис. 1 б). Наилучшее качество формирования бурта было получено в случае принудительного распределения корма в бункере с использованием передвижного битера (рис. 1 в).

Аналогичные работы выполняются и за рубежом. В описанном устройстве, монолит корма в бункере формируется принудительно с помощью транспортерного устройства (рис. 1 г).

Рисунок 1 - Конструктивно-технологические схемы бункерных дозаторов с принудительной подачей корма к кормоотделителям

Чтобы сохранить бурт от разрушения, предлагалось заднюю стенку бункера наклонить по ходу движения корма. Это позволило более длительно сохранить устойчивость бурта, но полностью исключить разрушение так и не удалось. Мобильный раздатчик КТУ-10 можно сделать более универсальным, если битера заменить на счесывающие транспортеры (рис. 1 д). Неравномерность выдачи кукурузного силоса в этом случае составила лишь 9% (при ручном выравнивании корма в бункере).

Замена верхнего счесывающего транспортера битером с эксцентриковым механизмом (рис. 1 е) позволила повысить устойчивость работы дозатора на длинностебельных кормах, а особенно на прессованных. Длинностебельчатая масса, в данном случае, не наматывается на верхний рабочий орган.

Характер распределения корма у этого раздатчика такой же, как и у серийно выпускаемого раздатчика КТУ-10. Но если на поворотной раме разместить счесывающие транспортеры (рис. 1 ж), то можно существенно снизить пусковой момент (на 80-90%) и улучшить равномерность выдачи корма в начальный период работы. Пусковой момент снижается благодаря извлечению пальцев счесывающих транспортеров в начальный период работы раздатчика из пограничного слоя кормового бурта.

Энергоемкость раздачи можно частично снизить, если бункер расширить по направлению к рабочим органам.

Все перечисленные недостатки серийных кормораздатчиков связаны с тем, что корм перемещается подающим транспортером к неподвижным рабочим органам. Если схему мобильного раздатчика изменить таким образом (рис. 1, з), чтобы корм в бункере был неподвижен, а рабочие органы дозатора с выгрузным устройством перемещались на встречу корму, то последний не будет обрушаться в заключительный период работы. Как показали эксперименты, этим раздатчиком можно раздавать не только стебельчатые корма (измельченные и не измельченные), но и корнеплоды, гранулы, брикеты.

Кроме того, установлено, что в данном случае снижается энергоемкость раздачи, поскольку на перемещение счесывающего транспортера требуется значительно меньше энергии, чем на перемещение всего бурта.

Для дозирования стебельных кормов на практике получили распространение дозаторы с фрезерующими (рис. 2 а, б) рабочими органами [2]. Подача кормового материала к рабочему органу может осуществляться под действием собственной тяжести кормовой массы, при нижнем расположении рабочих органов (рис. 2 б) или при помощи специального механизма при боковом расположении рабочих органов (рис. 2 а).

Рисунок 2 - Дозаторы стебельных кормов:

а) с принудительной подачей корма; б) с гравитационной подачей корма

Дозатор (рис. 2 б) состоит из бункера, ворошилок и шнека. Ворошилки представляют собой роторы, на которых радиально на определенном расстоянии друг от друга в шахматном порядке укреплены пальцы. Неравномерность дозирования составляет 10%. Она зависит не только от исправности рабочих органов, но и от высоты загрузки бункера и зазора между вершинами пальцев ротора.

Однако, такая конструкция дозатора малопригодна при больших нормах выдачи корма. Для бункеров небольших размеров достаточно два ротора. При разовой выдаче одному животному около 20 кг силоса необходимо установить не менее четырех роторов, что значительно повышает металлоемкость.

На рисунке (2 а) показана схема роторного дозатора с боковым расположением рабочих органов.

Приведенные выше конструктивно-технологические схемы направлены на отделение корма путем отрезания (фрезерования) последнего от бурта. В последнее время широкое распространение получила технология заготовки грубых кормов в рулонные тюки. Данная технология, при формировании рулона, предполагает относительно одинаковую площадь поперечных сечений и плотность слоя грубого корма. Однако отечественной промышленностью не выпускаются машины способные раздавать, предварительно отделяя путем отрезания от монолита, грубый корм, сформированный в рулонные тюки.

В отечественной практике существует линия измельчения грубых кормов (соломы) ЛИС-3.01 на базе ИСК-3, предназначенная для измельчения грубых кормов любой влажности и заготовленных в любом виде (тюках, рулонах, рассыпных).

Данная линия работает в режиме двухступенчатого измельчения. Первичное (грубое) измельчение осуществляется во время взаимодействия ножевого барабана питателя-дозатора ПЗМ-1,5 с массой корма, которая отделяется путем отрезания частиц корма от монолита. Вторичное измельчение происходит в измельчителе-смесителе ИСК-3. Режим двухступенчатого измельчения энергоемок (60 кВт), поэтому необходимо создавать машины, которые при первичном отделении корма от монолита путем отрезания удовлетворяли бы зоотехническим требованиям.

Современные измельчающие машины, в зависимости от их типа рабочего органа, измельчают стебельчатую массу путем резания, разрыва, излома, перетирания и расщепления. С точки зрения зоотехнии предпочтительней четыре первых воздействия, так как корм тогда становится более подготовленным к усваиванию и не вызывает отрицательных эффектов пищеварительного тракта [3].

Из существующих измельчающих аппаратов с режущими рабочими органами наибольшее распространение получили в практике три основных типа: радиально-дисковый, барабанный, роторный, реже цилиндрический.

Особенностью работы дисковой соломосилорезки является неравномерность нагрузки на вал. Момент резания за время работы одного ножа изменяется от нуля да максимума и обратно, в этом основной недостаток соломосилореза. Этого недостатка лишены режущие аппараты барабанного типа (например, кормоуборочные машины КСК-100, Е-281). Данные машины обеспечивают широкий диапазон длины резки от 5 до 120 мм и выдают растительную массу, пригодную для различных видов кормов [4].

В последние годы на кормоуборочных машинах многих зарубежных фирм стали применять измельчающие аппараты с рекаттерными приспособлениями к измельчающим аппаратам (подбарабанные деки), обеспечивающими равномерное измельчение растительной массы.

Такие машины, несмотря на низкую производительность, обеспечивают более широкий качественный диапазон измельчения. Однако расщепление стебельных частиц кормов вдоль волокон не производится измельчающим рабочим органам этих машин [1].

Дальнейшее совершенствование конструкций измельчающих органов должно идти по пути улучшения конструкций, как режущего аппарата, так и рекаттера.

Таким образом, исследованию процесса раздачи и дозирования грубых кормов с целью повышения его эффективности уделяется самое пристальное внимание ученых. Теперь уже недостаточно рассматривать в отдельности тот или иной фактор, влияющий на работу машины, а следует увязывать его по возможности со всей технологической линией приготовления и раздачи кормов.

Для раздачи и дозирования прессованных кормов, сформированных в рулонные тюки, существует ряд зарубежных раздатчиков-измельчителей. К ним относятся: измельчитель-раздатчик рулонов ВР-20 фирмы Нesston (США), измельчитель Sekо (Италия), кормораздатчик для рулонов Feеdeг-100 фирма Кidd (Великобритания), стационарный раздатчик-измельчитель Рrimor РР фирмы Qudureau (Франция), кормораздатчик модели Роlipaillе фирмы Lucas (Франция), а также машины, выпускаемые фирмой Аudureeu (Франция). Однако, раздатчики на базе измельчителей бункерного типа (ВР-20, Sekо) высокоэнергоемкие, а по габаритным размерам не могут эксплуатироваться в животноводческих помещениях с проходом шириной менее 2300 мм. Анализ же конструкций кормораздатчиков с двухступенчатым измельчением показывает, что они универсальны, малоэнергоемки, но из-за значительных габаритных размеров по ширине и высоте использование их в животноводческих помещениях ограничено.

Отечественной промышленностью проблема измельчения рулонных тюков решается всего двумя машинами: ИРТ-165(80) и ЛИС-3.01. Если зарубежные машины совмещают в себе две или три технологические операции (измельчение и раздача, погрузка-измельчение и раздача), то для отечественных необходим набор машин, осуществляющих погрузку, транспортировку, дозированную выдачу, т.е. образуется технологическая линия приготовления и раздачи грубых кормов, сформированных в рулоны.

Так, технологическая линия приготовления и раздачи грубых кормов с использованием измельчителя ИРТ-165 включает следующий набор машин: измельчающий агрегат Т-150+ИРТ-165; погрузчик ПЭ-0,8Б; кормораздатчик КТУ-10, агрегатируемый с трактором МТЗ-80.

При влажности 9-10% производительность измельчителя ИРТ-165 достигает 15 т/ч, а при 30% снижается в 4-5 раз, что ведет к значительному потреблению энергии. Использование измельчителя ИРТ-165, имеющего привод от автономного электродвигателя мощностью 132 кВт, целесообразно лишь на крупных животноводческих комплексах, имеющих высокий показатель энергообеспеченности. Установленная мощность машин составляет 266,5 кВт при пропускной способности 8 т/ч. Обслуживают линию три человека.

Линия измельчения соломы ЛИС-3.01 предназначена для измельчения соломы в тюках, рулонах, в рассыпном виде различной влажности, а также для обеспечения непрерывной подачи грубого корма при приготовлении рассыпных кормосмесей кормоцеха КОРК-15.

Линия включает в себя следующие машины: самосвальное транспортное средство, сама линия ЛИС-3.01, раздатчик КТУ-10, агрегатируемый с трактором МТЗ-80, обеспечивают поточную работу линии измельчения соломы 3 человека.

Анализ отечественных технологических машин приготовления и раздачи грубых кормов, сформированных в рулоны, показывает, что последние отличаются высокой металлоемкостью. Как правило, все они энергоемкие, вследствие чего требуют больших материальных затрат; на обслуживание линии используется не менее трех человек; возникают неоправданные потери корма вследствие взаимодействия машин; неэффективность оборудования при работе с кормами повышенной влажности, в результате - резкое снижение производительности; односторонность линии, т.е. выполнение только одной технологической операции. стебельный корм прессованный кормораздатчик

Область применения результатов. Механизация сельского хозяйства, растениеводство, кормопроизводство.

Выводы. Возникает потребность в разработке более универсальной конструктивно-технологической схемы кормораздатчика, способного осуществлять следующие технологические операции: погрузку, транспортировку, измельчение, дозированную выдачу грубых кормов, сформированных в рулоны. Кроме того, необходимо, чтобы новая машина была лишена вышеперечисленных недостатков, которые присущи как зарубежным, так и отечественным образцам.

Литература

1. Доценко С.М., Фролов В.Ю. Научные основы разработки энергосберегающих технологий производства продукции на малых фермах крупного рогатого скота // Сб. научн. тр. Благовещенск, 1996.

2. Доценко С.М., Фролов В.Ю. Обоснование параметров раздатчика грубых кормов, сформированных в рулоны // Сб. научн. тр. Благовещенск, 1996.

3. Жеруков А.В. Исследование процесса приготовления и раздачи грубых кормов рулонной заготовки: магистерская диссертация. Нальчик: КБГАУ им. В.М. Кокова, 2013. С. 59-66.

4. Попов А.П. Исследование процесса резания стебельных кормов // Сб. научн. тр. Саратов: СИМЭСХ, 1978.

5. Сарбатова Н.Ю. Повышение технологической эффективности процессов приготовления и раздачи грубых кормов, сформированных в рулоны. М.: НИИТЭИагропром, 2006.

References

1. Dotsenko S.M., Frolov V.Y. Nauchnye osnovy razrabotki energosberegayuschikh tekhologij proizvodstva produktsii na malykh fermakh krupnogo rogatogo skota // Sb. nauchn. tr. Blagoveschensk, 1996.

2. Dotsenko S.M., Frolov V.Y. Obosnovanie parametrov razdatchika grubykh kormov, sformirovannykh v rulony // Sb. nauchn. tr./ Blagoveschensk, 1996.

3. Zherukov A.V. Issledovanie protsessa prigotovleniya i razdachi grubykh kormov rulonnoj zagotovki: magisterskaya dissertatsiya. Nalchik. KBGAU im. V. M. Kokova. 2013. S. 59-66.

4. Popov A.P. Issledovanie protsessa rezaniya stebelnykh kormov // Sb. nauchn. tr. Saratov. SIMESKH, 1978.

5. Sarbatova N.Yu. Povyshenie tekhologicheskoj effektivnosti protsessov prigotovleniya i razdachi grubykh kormov, sformirovannykh v rulony. M.: NIITEIagroprom, 2006.

6. Доценко С.М., Фролов В.Ю. К обоснованию теоретических параметров раздатчика рулонных тюков // Научно-техни-ческое предприятие «Технология»: сб. научн. тр. Благовещенск, 1994.

7. Рощин П.М., Агеев Л.Е., Андреев П.В. [и др.] Эксплуатация технологического оборудования животноводческих ферм и комплексов; под ред. С.В. Мельникова. М.: Колос, 1980. 287 с.

6. Dotsenko S.M., Frolov V.Y. K obosnovaniyu teoreticheskikh parametrov razdatchika rulonnykh tyukov // Nauchno-tekhnicheskoe predpriyatie «Tekhnologiya»: sb. nauchn. tr. Blagoveschensk, 1994.

7. Roshcin P.M., Ageev L.E., Andreev P.V. [I dr.] Ekspluatatsiya tekhnologicheskogo oborudovaniay zhivotnovodcheskikh ferm i kompleksov; pod red. S. V. Melnikova. M.: Kolos, 1980. 287 s.

Размещено на Allbest.ru