Поточно-конвейерные технологии в молочном животноводстве

Для анализа процесса функционирования поточно-конвейерных технологий кормления и доения построена циклограмма (рис. 20). Общий цикл совместной работы включает в себя четыре этапа: первый – начало работы кормового конвейера; второй – полная загрузка поточно-конвейерных технологий; третий – завершение работы кормового конвейера; четвертый – завершение работы доильного конвейера.

Полный цикл кормления состоит из трех этапов: первый – цикл заполнения кормового конвейера; второй – цикл полной загрузки кормового конвейера; третий – цикл освобождения конвейера.

Заполнение доильной установки длится 8 минут, поэтому полному циклу доения характерна более равномерная загруженность оборудования в сравнении с кормовым конвейером. Циклограмма отражает поэтапное объединение поточно-конвейерных технологий – животные зоны А (рис. 20) кормового конвейера переходят в зону Б для обслуживания на доильной установке и так далее В – Г, Д – Е до полного завершения всех процессов.

С точки зрения производительности кормовой конвейер и доильный соответствуют друг другу (рис. 21). Если в ходе объединения возникает отставание кормового конвейера от доильного, его можно компенсировать предварительным накоплением животных в проходах, имеющих значительную протяженность.

Рисунок 20 – Циклограмма метода объединения поточно-конвейерных технологий кормления и доения коров

Рисунок 21 – Фрагмент графика производительности поточно-конвейерных технологий кормления и доения в момент объединения

Объединение поточно-конвейерных технологий в единый комплекс в рамках одного цеха или фермы возможно при соблюдении порядка и технологии, а также ряда параметров объединяемых звеньев. Объединение осуществляется по следующей схеме движения: боксы – технологические проходы – кормовой конвейер – кормление – технологические проходы – доильный конвейер – доение – технологические проходы – боксы. При этом обслуживание коров начинается с бокса, наиболее удаленного от входа на кормовой конвейер, при наличии двух проходов для животных.

В пятой главе «Внедрение поточно-конвейерных и смежных технологий в молочном животноводстве» рассмотрены результаты внедрения двухлинейного параллельно-поточного кормового конвейера, поточно-конвейерной технологии доения коров, послойного способа уборки навоза при подпольном навозохранении и температурного компенсатора.

Поточно-конвейерная система кормления животных на фермах молочного направления предназначена для осуществления процесса индивидуального кормления коров, расширения диапазона среды их обитания при большой концентрации поголовья и круглогодовом содержании в помещении ферм, принудительного моциона, обеспечения процесса поточности при наличии поточно-конвейерной технологии доения, создания исполнительной части средств механизации для перехода к автоматизированным системам управления технологическим процессом, основанным на принципах ресурсосбережения.

Устройство поточно-конвейерных систем кормления животных независимо от конструктивных и технологических особенностей (косое расположение животных, однорядный и двухрядный конвейеры) имеет следующие общие технические составляющие: тяговая цепь 5, на которой закрепляются подвески с кормушками 1, зоны входа 18 и выхода 21 животных, где для этого имеются участки подъема конвейера 19, система внутренних 4, внешних 3 и разделительных 2 перегородок, непосредственно трасса конвейера 8, поворотные звезды 31, электропривод 9, 10, 12, натяжное устройство 11, участок очистки кормушек 24, участок загрузки кормушек 14, устройства принимающее 7 и подающее корма 6, предохранительные датчики 13, 27-30 и электроаппаратура управления конвейером 25, 26 (рис. 22).

Рисунок 22 – Общая схема двухлинейной поточно-конвейерной технологии кормления коров экспериментального комплекса на 1000 голов колхоза

им. Ленина Нижегородской области (обозначения в тексте)

Кормовые конвейеры были разработаны Горьковским проектно-конструкторским технологическим институтом (ГАЗ, г. Нижний Новгород) при участии и под руководством Тесленко И.И. (ст.). Горьковский автозавод изготовил данные конвейеры, а их монтаж выполнила бригада треста «Верхневолгохиммонтаж». Данные поточно-конвейерные системы находились в эксплуатации в колхозе им. Ленина и п. Кудьма («Буревестник») Нижегородской области более десяти лет. В ходе монтажа и эксплуатации конвейеров автором данной диссертационной работы были проведены исследования параметров поточных линий кормления.

Доильные установки серии ДКТ типа «Карусель», разработанные нами, могут использоваться в любой зоне страны и при различных формах организации молочного животноводства: на небольших фермах и при пастбищной системе содержания от 50 до 400 коров - универсальная установка на 12 станков с косым расположением в мобильном и стационарном исполнении ПДКТ-12 (рис. 23); при стойловом содержании на 400-800 коров - на 24 станка с косым расположением животных ДКТ-24; для ферм и комплексов от 600 до 2400 коров - на 50 станков с косым расположением ДКТ-50; для комплексов от 1500 до 4000 коров - конвейерная установка на 74 станка с косым расположением ДКТ-74. По способу размещения животных на конвейере кольцевые доильные установки имеют конструкцию с последовательным расположением станков на 16 мест, а с косым - на 12, 24, 50 и 74 станка.

С целью обеспечения высокой культуры обслуживания отрасли молочного животноводства в агрофирмах и фермерских хозяйствах, увеличения сменной нагрузки на оператора машинного доения в полевых условиях до 400 коров конструкторским бюро Тесленко был разработан универсальный передвижной доильный конвейер ПДКТ-12 «Карусель».

Рисунок 23 – Передвижная поточно-конвейерная доильная установка ПДКТ-12, п. Кудьма, Нижегородская область

Основанием для разработки послужили: научно-техническая программа «Нечерноземье 95» 05.Р.02, материалы опытно-производственных проверок в хозяйствах Омской, Нижегородской и Пермской областей, а также Краснодарского края. Технологическая новизна передвижной доильной установки защищена авторским свидетельством № 1335268.

Установка ПДКТ-12 была собрана в условиях Павловской «Райсельхозтехники» Нижегородской области и успешно эксплуатировалась на летних лагерях животноводческого комплекса поселка Кудьма («Буревестник») Богородского района Нижегородской области (рис.23). Здесь же автором данной работы были проведены аналитические и экспериментальные исследования параметров передвижной доильной установки ПДКТ-12 в условиях летних лагерей для животных. Учитывая аспекты развития сельскохозяйственного производства, можно отметить особую актуальность использования из всего модельного ряда доильных конвейерных установок типа «Карусель» передвижной доильной установки ПДКТ-12.

Послойный способ уборки навоза при подпольном навозоудалении предназначен для приема, накопления и консервации навозной массы, хранения ее в течение значительного промежутка времени и внесения в качестве органических удобрений на поля севооборота путем послойной выгрузки. Данный способ навозоудаления является смежной технологией поточно-конвейерного комплекса экспериментальных ферм промышленного типа.

В двух хозяйствах Нижегородской области было построено и введено в эксплуатацию три животноводческих комплекса, где использовалась система подпольного навозохранения (рис. 24) при температурном компенсаторе с послойным способом уборки навоза.

Рисунок 24 – Схема подпольного навозоудаления на экспериментальном моноблоке на 2700 голов телят, колхоз им. Ленина Большемурашкинского района Нижегородской области

Навоз во время содержания животных попадает на решетчатые полы и протаптывается через них конечностями в подпольную часть. Находясь в подпольном хранилище значительное время (календарный год), навозная масса разделяется по структурным свойствам на пять слоев.

Из-за отсутствия опыта эксплуатации крупных комплексов со зданиями, совмещенными с навозохранилищами, на начальной стадии внедрения возникли трудности технологического плана - уборка разнородной навозной массы из подполья. Наиболее сложным оказался процесс выгрузки жидких фракций. Но в конечном итоге эта часть технологического эксперимента завершилась успешным решением, а его новизна защищена авторским свидетельством № 1445579. Внедрение машинной выгрузки было осуществлено сразу же после ее разработки.

Температурный компенсатор при подпольном навозохранении предназначен для обеспечения основных параметров микроклимата в животноводческом помещении, при этом используются нетрадиционные источники энергии - низкопотенциальная тепловая энергия земли и тепло, выделяемое животными.

Внедрение данного способа вентиляции выполнено на трех животноводческих объектах – экспериментальном комплексе на 1000 коров и экспериментальном моноблоке на 2700 голов телят колхоза им. Ленина Большемурашкинского района, экспериментальном молочном комплексе на 1600 коров п. Кудьма («Буревестник») Богородского района Нижегородской области. Новизна внедренной системы вентиляции защищена авторским свидетельством № 1341462.

Отделом капитального строительства колхоза имени Ленина Большемурашкинского района Нижегородской области при участии автора данной диссертационной работы был разработан проект экспериментального производственного блока на 2700 телят, который в течение года был построен и сдан в эксплуатацию.

Путь разработки новых технологических способов и технических решений, учитывающих все аспекты промышленного производства, привел к созданию комплексной поточно-конвейерной технологии содержания коров и явился новым этапом в развитии мегаферм.

Наиболее комплексными крупномасштабными экспериментами в данном направлении являются работы, выполненные в Нижегородской области. В основу исследований положены творческие изыскания И.И Тесленко (ст.), специалистов колхоза им. Ленина во главе с председателем Героем Социалистического Труда П. М. Соколовым и два индивидуальных проекта институтов «Горьковгипросельхозстрой» и «Горьковколхозпроект». Проектирование, строительство, изготовление экспериментального оборудования, внедрение этих комплексов осуществлено за 1,5 года в колхозе им. Ленина и п. Кудьма («Буревестник»).

Технологическая сущность предлагаемых способов заключается в комплексной системе содержания, кормления и доения скота посредством применения поточно-конвейерных установок многократного действия (рис. 25). Процесс осуществляется непрерывным совмещением движущегося потока животных с движением подвесного грузонесущего кормового конвейера и непрерывным самостоятельным входом коров на кольцевой доильный конвейер.

Выносимые на защиту ресурсосберегающие технологии объединены в данном случае в один животноводческий комплекс (мегаферму), где процесс кормления осуществляется посредством кормового конвейера, доение – на конвейерной доильной установке (авт. св. № 1333268), навозоудаление выполнено в виде послойного способа уборки навоза при подпольном навозохранении (авт. св. № 1445579), микроклимат обеспечивается температурным компенсатором (авт. св. № 1341462).

Рисунок 25 – План молочного комплекса на 1000 коров

колхоза им. Ленина

Проект мобильно-полевого комплекса для доения с применением ПДКТ-12 и система вентиляции с температурным компенсатором включены в каталог паспортов научно-технических достижений, рекомендуемых для использования в сельском строительстве Северного Кавказа (СевкавНИПИагропром).

В шестой главе «Технико-экономические показатели поточно-конвейерных и смежных технологий в молочном животноводстве» представлены расчеты годового экономического эффекта от применения поточно-конвейерной технологии индивидуального кормления животных, поточно-конвейерной доильной установки, послойного способа уборки навоза при подпольном навозохранении и температурного компенсатора (в ценах 2009 г.).

Применение поточно-конвейерной технологии обеспечивает процесс кормления животных на молочных комплексах при крупной концентрации поголовья. При этом сменная нагрузка на одного оператора достигает 1000 голов. Небольшая установленная мощность конвейера позволяет снизить энергопотребление в целом на животноводческой ферме. В качестве сравнения используются мобильные и стационарные средства раздачи кормов. Площадь, занимаемая стационарной системой, составляет Sсрк = 1406,4 м2, мобильной системой раздачи кормов - Sмрк = 1425 м2, поточно-конвейерной технологией индивидуального кормления коров Sпктк = 1074 м2.

Учитывая технико-экономические расчеты, капитальные затраты на приобретение основных средств базовой Кмрк и предлагаемой Кпктк технологии, а также эксплуатационные затраты Имрк, Ипктк, годовой экономический эффект от использования поточно-конвейерной технологии кормления составляет 466136 рублей.

Таким образом, годовой экономический эффект от использования поточно-конвейерной технологии индивидуального кормления животных составляет 460 тысяч рублей.

Поточно-конвейерные доильные установки серии ДКТ обеспечивают процесс доения на различных животноводческих объектах – от небольших ферм с поголовьем 200…400 коров до промышленных комплексов при крупной концентрации поголовья 1000…4000 коров. С учетом показателя пропускной способности (производительности) доильных установок для обслуживания 400 коров на площадке требуется две установки УДС-3А или одна ПДКТ-12.

Годовой экономический эффект от применения передвижного доильного конвейера с учетом капитальных (Кудс, Кпдкт) и эксплуатационных (Иудс, Зудс, Ипдкт, Зпдкт) затрат составляет 1685983 рублей.

Таким образом, годовой экономический эффект от использования передвижного доильного конвейера ПДКТ-12 составляет 1680 тысяч рублей.

При расчете технико-экономического эффекта от внедрения послойного способа уборки навоза при подпольном хранении в качестве базовой технологии используется система скребковых транспортеров и мобильных средств транспортировки к открытому хранилищу. Для обеспечения процесса навозоудаления на комплексе с поголовьем 1000 коров необходимо 7 комплектов навозоуборочных транспортеров типа ТСН, один мобильный силовой агрегат МТЗ-80 и две тележки для транспортировки навоза в открытое хранилище.

С учетом капитальных затрат на строительство навозохранилищ Кох (открытое хранилище), Кпх (подпольное хранилище), затрат на приобретение транспортеров Ктсн, мобильных средств Кмтз и металлических решеток Кмр и эксплуатационных затрат (Итсн, Имтз, Зтсн, Змтз) годовой экономический эффект от применения послойного способа подпольного навозоудаления составляет 1115883,08 рублей.

Таким образом, несмотря на то, что капитальные затраты на обустройство системы послойного навозоудаления при подпольном навозохранении на 28,4 % выше базовой системы, за счет незначительных эксплуатационных затрат годовой экономический эффект от применения предлагаемого способа составляет 1110 тысяч рублей.

Температурный компенсатор – система обеспечения параметров микроклимата в заданных зоотехнических нормах, основанная на использовании нетрадиционных источников энергии. Данный способ вентиляции является ресурсосберегающей технологией, так как исключает применение традиционных видов энергии, при этом не требует значительных капитальных вложений.

Для обеспечения процесса воздухообмена в корпусе, рассчитанном на 1000 голов коров необходимо установить двадцать US – больших вентиляторов BIG-ASS-FAN фирмы Arntjen, семь комплектов регуляторов Fan-Control и двенадцать электрокалориферов типа СФОА-16.

С учетом капитальных затрат на приобретение вентиляторов Кв, регуляторов вентиляции Кр, электрокалориферов Кэк, воздуховодов Квв, а также годовых эксплуатационных затрат на электроэнергию (Ив,. Ир, Иэк) годовой экономический эффект при использовании температурного компенсатора составляет 933079,36 рублей.

Таким образом, годовой экономический эффект от применения ресурсосберегающей системы температурного компенсатора составляет 930 тысяч рублей.

Общие выводы

1. Исследованиями показана перспективность использования для анализа структуры энерго- и ресурсозатрат процесса производства животноводческой продукции алгебры логики, которая может стать основой методологии при комплексной оценке энерго- и ресурсосберегающих технологий.
2. Исследованиями технических, технологических и экономических параметров поточно-конвейерных систем кормления коров установлено: оптимальная технологическая скорость движения кормового конвейера может быть задана в пределах 0,075…0,15 м/с; лимит машинного времени на поедание суточного рациона обусловлен качеством кормовых компонентов и колеблется от 1,6 до 3 часов; минимальный радиус поворота трассы конвейера по оси внутренней линии потока коров составляет 3000 мм, шаг расстановки подвесок с индивидуальными кормушками – 2800 мм, ширина технологического прохода на прямолинейном участке трассы кормового конвейера равна 800 мм, а на поворотах 900 мм.

3. По результатам исследований определены следующие технологические параметры поточно-конвейерной организации доения коров: скорость движения по внешнему периметру конвейера, при которой сохраняется целостность потока, технологические условия процесса доения и смены коров находится в пределах 0,08…0,16 м/с; временной цикл вращения в рамках технологического диапазона машинного доения коров рассчитан на 6, 8 и 10 минут за один полный оборот установки; тангенциальное ускорение при скоростном режиме в пределах 0,08…0,16 м/с составляет 0,0007…0,0075 м/с2 и не выводит животных из равновесия в момент пуска и остановки кольцевого конвейера, центробежные силы, возникающие в процессе движения на кольцевом конвейере, не оказывают ощутимого воздействия на животных и находятся в пределах 0,3…3,4 Н.

Конструкция конвейера с «косым» расположением станков повышает коэффициент полезной занятости конвейера, сокращает межоперационную зону обслуживания коров, обеспечивает условия для роста производительности (от 100 до 600 коров в час), культуры и безопасности труда, формирует основу для снижения удельных затрат из расчета на одно скотоместо.