CC BY
80
УДК 631.22.018
Комбинированный агрегат для подгона коров на доение и уборки навоза на пастбищных доильных центрах
ЮДИН Александр Александрович, магистрант инженерного факультета e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина
ТУВАЕВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры графики и теоретической механики e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина
Аннотация: В данной статье предлагается эффективное использование пастбищных доильных центров. В ней описаны устройство и принцип работы комбинированного агрегата для подгона коров на доение и уборки навоза на пастбищных доильных центрах с круглыми преддоильными и последоильными площадками. Устройство иллюстрируется двумя рисунками. В статье приведены экспериментальные исследования для подгона скота и математическая модель оптимизации параметров и режимов его работы.
Ключевые слова: Пастбище; устройство; скребок; гурт.
Повышение эффективности использования пастбищных доильных центров зависит от рациональной планировки преддоильно-последоильных площадок и организации подгона животных на доение.
В связи с этим определенный интерес представляет конфигурация преддо-ильных площадок. Существующие летние доильные площадки делают прямоугольной формы. Однако опыт в создании и совершенствовании пастбищных доильных центров доказывает, что наиболее рациональной формой являются круглые и полукруглые площадки. При этом механизируется подгон и возвращение коров с доения, а также уборка навоза.
При организации подгона коров на доение операторы применяют принудительное воздействие на животных, что отрицательно сказывается на проявление животными рефлекса молокоотдачи и ведет к снижению удоя.
Для сокращения затрат труда и улучшения организации подгона животных на пастбищных центрах предлагается специальное подталкивающее устройство, оснащенное скребком для удаления навоза, которое двигается по всему фронту круглой последоильной площадки и направляет группу коров к месту доения.
Агрегат для подгона коров и уборки навоза с круглых площадок, содержащее поворотную вокруг центральной опоры ферму, на которой закреплена радиальная изгородь, а также жесткими поводками и гибкими тягами закреплены навозоуборочные скребки параллельно оси фермы в два ряда с расположением скребков одного ряда в промежутках между скребками другого ряда, частично перекрывая друг друга, снабжено радиально установленной неподвижной перегородкой, а скребки выполнены с возможностью их переворачивания с двумя рабочими поверхностями, причем центральный угол между рабочими поверхностями скребка, каждая из которых представляет нож, находится в пределах 100-110°. [1] Благодаря наличию этих признаков устройство может работать в реверсивном возвратно-поступательном режиме.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на рис. 1, 2.
На рис. 1 показан общий вид устройства.
На рис. 2 - поперечный разрез устройства в крайнем положении.
Устройство (рис. 1) содержит радиально установленные неподвижную перегородку 1 и поворотную ферму 2 с возможностью реверсирования направления движения поворотной фермы 2, опирающейся на центральную опору 3 и ведущее ходовое колесо 4, и набор скребков 5. Скребки 5, имеющие жесткие поводки 6, присоединены к ферме 2 гибкими тягами 7 параллельно оси фермы 2 в два ряда, с расположением скребков 5 одного ряда в промежутках между скребками 5 другого ряда, частично перекрывая друг друга. Скребки 5 выполнены с возможностью их переворачивания, с двумя рабочими поверхностями 8 (рис. 2), причем центральный угол между двумя рабочими поверхностями 8 скребка 5, каждая из которых представляет нож, составляет 100-110°. Рядом с неподвижной перегородкой 1 расположен радиальный навозоприемник 9 в виде закрытого решетками (на рис. 1 и 2 не показаны) канала для навозоуборочного транспортера типа ТСН-160.
Работа осуществляется следующим образом. Коровы перед доением поступают на совмещенную преддоильно-последоильную площадку в преддоильный загон, затем поворотной фермой 2 подгоняются в доильный зал, выдаиваются и переходят в последоильный загон, где находятся до конца доения всего стада. Поворотная ферма 2 и неподвижная радиальная перегородка 1 разделяют совмещенную
Рисунок 1.
преддоильно-последоильную площадку на два загона, в которых накапливается навоз. При вращении радиально установленной поворотной фермы 2 вокруг опоры 3 скребки 5 захватывают навозную массу в преддоильном загоне одной рабочей поверхностью 8 скребка 5, представляющей нож, и производят уборку навоза с площадки в радиальный навозоприемник 9, перемещаясь до неподвижной радиальной перегородки 1. После окончания процесса доения происходит реверсирование направления движения поворотной фермы, при этом скребки 5 переворачиваются и устанавливаются в рабочее положение и перемещают навоз другой рабочей поверхностью 8 скребка 5, представляющей нож, в обратном направлении в тот же навозоприемник 9.
Предлагаемое устройство для подгона коров и уборки навоза позволяет реверсировать направление движения скребков и исключает холостой ход, при его использовании достигается необходимое качество уборки от навоза круглых площадок и помещений, не имеющих сквозного прохода.
Для анализа данного механического устройства и выбора оптимального режима его работы провели исследования с использованием статистических методов планирования экспериментов.[2] Различные технологические решения устройств по организации подгона коров на доение позволили регулировать в широком диапазоне управляемые факторы: базу подгонщика - 1_,м и скорость движения - V,м/
Базу исследуемых опытных образцов подгонщика рассчитываем по формуле:
1_=[(К-Р)хО,7+12,5]/2п, (1)
где 1_- база подгонщика, равная радиусу преддоильно-последоильной площадки,м;
К- количество коров в гурте, ограничивается максимально допустимой длительностью доения гурта, равной 2 часам;
О- вместимость доильной установки;
0,7- длина фронта кормления для взрослого скота, м/гол;
12,5- длина окружности, по которой доильный блок примыкает к круглой пред-доильной площадке, м [3].
Скорость движения подгонщика меняем с помощью сменных звездочек цепной передачи привода. Интервалы и уровни варьирования факторов приведены в таблице №1.
В качестве критерия оптимизации принято время, затраченное на подгон животных в доильный зал ^мин, равное длительности доения гурта.
Методика исследования - общепринятая при испытании сельскохозяйственной техники. Время регистрировалось с помощью секундомера. Число повторений опытов исследования равнялось трем. В процессе исследования применена матрица двухфакторного ортогонального планирования экспериментов, которая приведена в таблице №2.
Таблица 1. Факторы при определении режима работы подгонщика
Наименование Факторы
1-,М \/,м/мин
Верхний уровень 22,5 1,075
Нижний уровень 12,3 0,540
Основной уровень 17,4 0,807
Интервал варьирования 5,1 0,267
Кодовое обозначение XI Х2
Таблица 2. Матрица планирования экспериментов 22
Точка плана после рандомизации Факторы Критерии оптимизации
ХО XI Х2 У
1 + 120
2 + + - 240
3 + - + 60
4 + + + 120
5 + 0 0 120
6 + + 0 160
7 + - 0 80
8 + 0 + 90
9 + 0 - 180
После реализации матрицы (табл. 2) вычислили коэффициенты уравнения регрессии, которые приведены в таблице №3 и получили адекватную математическую запись, описывающую изучаемый процесс в закодированном виде:
У=120,3+43,4Х1 - 45Х2 - ^вХ^ + 16,ЗХ22 - ^Х^. (2)
В натуральных значениях факторов уравнение регрессии приняло вид:
1= 75+ 20,И - 340У - 0,0691_2 + 229,6 V2 - 11,391_У. (3)
Для проверки совпадения расчетных данных с опытными были определены множественный коэффициент корреляции 13=0,91 и коэффициент детерминации [3=0,837, что говорит об адекватности модели.
Максимально допустимая длительность доения гурта, равная 2 часам, лежит в исследуемой области. Это позволяет выбрать при заданной длине подгонщика соответствующую оптимальную скорость подгона коров на доение.
Так для гурта в сто голов и при производительности доильной установки УДС-ЗБ 50 коров-доек/час длительность доения гурта с механическим подгоном составит 2 часа (2 доярки). База подгонщика и соответственно радиус преддоильно-по-следоильной площадки равны 12,3 м, скорость подгона скота - 0,540 м/мин.
Проведенные исследования могут позволить получить сравнительные данные по затратам труда в реально существующих производственных условиях эксплуатации подгонщика коров. К примеру, если для гурта в 150 голов пастбищного центра с доильной установкой «Елочка» (20 станков, производительностью 90 коров-доек/час), база подгонщика 14,85 м, длительность доения 100 мин, значит, скорость подгона должна быть 0,668 м/мин. А скорость подгонщика с существующим приводом - 6 м/мин, то есть значительно превышает оптимальную скорость.
Поэтому подгонщик работает в режиме ручного подгона, то есть оператор, как и при ручном подгоне, время от времени отвлекается для включения привода подгонщика на время подгона очередной группы коров в доильные станки. При таком использовании подгонщика падает производительность доильной установки до 75 коров-доек/час, а длительность доения увеличилась до 120 мин, то есть затраты труда увеличились в 1,2 раза, чем это должно быть при скорости подгонщика 0,668 м/мин.
Список литературы:
1. Устройство для уборки навоза с круглых площадок : Пат. 2201077 Рос. Федерация / Туваев В. Н., Туваев А. В. - Опубл. 27.03.2003.
2. Туваев, В. Н. Выбор оптимального режима работы механического устройства для подгона коров на доение на пастбищных центрах / В. Н. Туваев, В. А. Седунов // Совершенствование технологии производства молока и кормопроизводства в северном регионе: сборник научных трудов. - Вологда, 1992. - С. 113-119.
3. Авторское свидетельство СССР 1020091, кл. А 01 К 1/00, опубл. 30.05.83.
4. Пат. 94005714 Рос. Федерация, кл. А 01 К 1/00, опубл. 13.12.95.
Combined aggregate bringing a cow to the milking unit and removing manure on pasture milking centres.
Yudin A. A., M.Sci. ( engineering faculty)
Tuvaev V. N., Doctor of Engineering Sciences, Professor of the Chair of Drawing and Mechnical Theory
Abstract: The effective using of the pasture milking centres is shown. The working principle of the aggregate bringing a cow to the milking unit and removing manure on pasture milking centres with the round pre- milking and post-milking place is described. The equipment is illustrated by two figures. In the article there are the experimental researches for the livestock moving, the mathematical pattern, the optimization of parameters and the regimes of its parameters are analysed.
Keywords: pasture, aggregate, scraper, herd
