Обоснование методики выбора измельчителей-смесителей-раздатчиков

Результаты научных исследований и производственный опыт широкого применения круглогодичного кормления скота полнорационными смесями, приготовленными многофункциональными кормовыми агрегатами, подтвердили рост продуктивности и снижение расхода кормов на единицу продукции до 15%, уменьшение кратности кормления до 2-3 раз, увеличение обслуживаемого поголовья [ 1, 2].

Эти результаты возможны только при должной технико-технологической подготовке подсистемы кормопроизводства в хозяйстве и создании необходимых условий функционирования агрегатов на основе структурно-функционального анализа производственных процессов на ферме крупного рогатого скота (КРС) [3].

Анализируя структурные схемы кормовых линий на фермах крупного рогатого скота по четырем основным технологиям, Л.П. Кормановский и М.А. Тищенко доказали, что для решения задачи кормления скота полнорационными смесями, без применения ручного труда, необходимо иметь более 30 единиц техники и оборудования, 5 типов хранилищ и складских сооружений. Для реализации одной из них требуется от 16 до 18 наименований техники и инфраструктурных объектов [2]. Поэтому приобретение измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов (ИСРК) для перевода системы кормообеспечения скота на новый качественный уровень потребует модернизации технологии всего производства животноводческой продукции с минимальными затратами на «встраивание» его в машинную и инфраструктурную составляющие конкретного хозяйства [10].

Эффективность применения ИСРК определяется соотношением его стоимости и эксплуатационных затрат на единицу объема работы, в конечном итоге прибылью от реализации производственной продукции [4].

Экономико-математическая модель производства животноводческой продукции, с учетом некоторых ограничений на выбор технологии, регламента, коэффициентов ожидаемых эффектов и основных параметров процессов, предлагаемая учеными, содержит более 20 основных показателей, многие из которых требуют теоретического обоснования, экспериментальной проверки и апробации на модельных объектах и поэтому не может служить основанием для принятия управленческого решения [5].

Результаты испытаний ИСРК, приведенные в отчете членов Ассоциации Британских фермерских хозяйств KINGSHAY, включают горизонтально- и вертикальношнековые, лопастные и барабанные модели, пятибалльное ранжирование которых выполнено по девяти функциональным показателям - скорость и качество смешивания, измельчение и раздача, их равномерность, а также чистота выгрузки и точность взвешивания, простота конструкции и обслуживания [6].

Большая часть этих показателей -функции множества внешних факторов. Поэтому результаты, полученные в единых сопоставимых условиях, не суть воспроизводимы или повторимы в других - конкретного животноводческого объекта.

Потенциального потребителя ключевого базисного звена интенсивной и высокой машинной технологии могут удовлетворить обобщенные характеристики ИСРК:

• -    энергоресурсосбережение;

• -    энергонасыщенность системы и технологического процесса;

• -    заданная производительность в условиях конкретной инфраструктуры кормообеспечения имеющегося поголовья [2, 3, 5].

Методика определения параметров линии подготовки и раздачи кормосмеси для КРС предполагает наличие полной ин- формации о кормовой базе хозяйства, структуре стада и технологии производства, необходимой для расчета годовой Gr, суточной Gc, и максимальной разовой Gp.max потребности детализированного рациона с учетом qi, его компонентов, С производственной группы животных численностью Hi в течение периода содержания или физиологического цикла обслуживания по каждому виду корма [1, 3].

Разовая максимальная выдача принимается за расчетную для определения Ут требуемой технологической емкости ИСРК с учетом Z кратности раздач или массы максимальной доли рациона в суточной норме потребления лимитирующего потребителя:

Қ , (2) PV где р - плотность кормосмеси, кг/м3, рекомендуемая для силосо-сенажных рационов в диапазоне 350-380 кг/м3; гр - коэффициент использования емкости ИСРК: 0,7-0,8 - вертикально-, 0,9 - горизонтально-шнековых и барабанных моделей [ 1 ].

В качестве дополнительных аргументов обоснования объема целесообразно выполнить хронометраж составляющих рабочего цикла ИСРК, планируемого для эксплуатации на реальной ферме (рисунок 1), использовав при этом имеющийся раздатчик достаточной емкости.

Операция

О 5 Ю 15       20       25       30       35 f-MUK

ЮТО ИСРК.

2. Подъезд к силосной траншее.                              Добавление патоки.

3. Погрузка силоса и рулонироВанного сена (МЗС) (т=2000 кг) 7. Переезд 6 коробник №1

4. Переезд к траншее с жомом (концентраты).                8. Раздача корма б коровнике № 1.

5. Погрузка жома (т~2700 кг)                             9. Переезд В коровник №2.

11. Предварительная распакобка и разрыхление рулона (МЗС). 10. Раздача корма В коробник №2.

13. Предварительный подогрей патоки.                      12 Подготовка к погрузке жома

15. Время измельчения при загрузке целого рулона           1^- Общее Время измельчения смешиВания.

Рисунок 1 - Результат хронометража ИСРК в условиях МТФ СПК «Колхоз им. С.Г. Шаумяна»

В результате хронометража ИСРК на молочнотоварной ферме СПК «Колхоза им. С Г. Шаумяна» Мясниковского района

Ростовской области и обработки 5 повторностей установлено, что время рабочего цикла агрегата составляет 25±2 мин.

Представленные на графике составляющие цикла будут соответствовать параметрам генерального плана фермы, расположения объектов подсистемы хранения кормов, дорожным условиям и сложившемуся регламенту процесса раздачи соответствующим технологическим и возрастным группам скота. Полученная продолжительность рабочего цикла позволит определить Ор технологическую производительность ИСРК расчетной емкости Ут.

Q_P = ^р, О)

Ец здесь /ц - время от захода на позицию 3 до возвращения на нее, ч.

По данным исследований ученых СКНИИМЭСХ время погрузки кормов в общем балансе технологического цикла составляет 70-80%, переездов агрегата между хранилищами, к местам раздачи и обратно - 6-15%, собственно раздачи - 1417% [2, с. 75]. При этом время переезда агрегата от мест стоянки в рабочую зону не превышает 1%.

Для молочнотоварных ферм с поголовьем до 500 голов объем бункера ИСРК более 10 м3, а для ферм до 1000 голов - более 15 м3 считается нецелесообразным [ 1 ].

Результаты морфологического, энергетического и технологического ранжирования ИСРК

К Y К

Z-iT.v.g

	Фирма (страна)	Марка (модель)	Параметры оценки			Показатели оценки						Результаты ранжирования
			N, кВт	ш, т	V. м3	Кт, кВт/Т		кВт/м3		Kg, т/м3		Ко = KTKvKg		Кр ^KT,v,g
						Вел.	№	Вел.	№	Вел.	№	Вел.	№	Вел.	№
№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	«Mannix» (Италия)	Superuni 3 гор. шн.	25.7 44.1	2.3 3.4	5 9	11.17 12.97	8 10	5.14 4.90	5 3	0.46 0.78	8 14	26.41 49.54	5 14	27 41	6 12
2	Zago (Италия)	CD 4 гор. шн.	36.8 36.8	4.5 4.7	7 9	8.17 7.82	2 1	5.25 4.08	6 1	0.64 0.52	13 11	27.45 16.59	6 1	27 14	7 1
3	«De Laval» (Швеция)	Optimix SC гор. шн.	45.0 40.0	5.05 4.0	8 8	8.91 10.0	4 6	5.62 5.0	8 4	0.63 0.50	12 10	31.54 25,0	8 4	32 24	9 5
4	«Triolet» (Нидерланды)	Solomix 1 верт. шн.	35.0 50.0	2.56 3.50	7 10	13.67 14.28	11 12	5.0 5.0	4 4	0.36 0.35	4 12	24,6 25,0	3 4	22 22	4 3
5	Tatoma (Испания)	МТ 1 гор. шн. MTS	50 60 98	2.7 3.5 9.3	7 10 10	18.51 17.14 10.54	18 15 7	7.14 6.0 9,8	14 10 17	0.39 0.35 0.93	6 2 16	51.54 36,0 96,0	15 10 18	53 37 58	17 11 18
6	«Unifast» (Италия)	WS верт. шн. фреза	78 78	8.5 8.9	6 10	9.17 8.74	5 3	13.0 7,8	18 15	1.42 0.89	17 15	169.3 60,7	19 16	59 49	19 16
7	«Колган» (Россия)	Triolet Серии Solomix	55	3.35	10	16.42	14	5,5	7	0.345	1	30.25	7	29	8
8	«ноэзно» (Россия)	КИС-8 К-10А К-10 Б	45 45	3.9 3.9	8 10	11.54 11.5	9 9	5.63 4.5	9 2	0.489 0.39	9 6	31,8 20,3	9 2	36 19	10 2
9	«ИжЛайн» (Россия)	8В 10В 5Г 9Г	55 65 48 57	3.05 3.56 2.25 3.95	8 10 5 9	18.03 18.26 21.33 14.43	16 17 19 13	6.88 6.50 9.60 6.33	13 11 16 12	0.381 0.356 0.45 0.439	5 3 8 7	47,3 42,2 92,2 40,1	13 12 17 11	47 43 60 43	15 14 20 13

Тогда задача выбора модели ИСРК по требуемому объему технологической емкости, при условии соответствия требованиям качества выполнения перечня основных функций, может быть сведена к их сравнению по удельным критериям производным технической характеристики, минимизация которых однозначно свидетель ствует о ее преимуществе в ряду равных сравниваемых объемов или одинаковых схем - это:

• -    удельная металлоемкость на единицу рабочего объема

К —,\W;       (4)

У

• -    удельная энергоемкость технологического объема

^Kv=^ кВт/м³; (5)

• -    энергонасыщенность технологического комплекса

Кт=—, кВт/Т, (6) т М где N, К М - соответственно мощность энергосредства, агрегируемого с ИСРК, кВт; объем технологической емкости, м3; общая масса конструкции, т, представленной в технической характеристике.

Условиям энергоресурсосбережения, оптимальности технико-технологических решений, априори, отвечают минимальные значения этих критериев, их сумм, произведений, сумм мест в базе сравнения или модельном ряду [7].

Для модели, отвечающей требованиям потребителя, исходные данные и результаты хронометража выбираются по данным таблицы.

Места в графах 7, 9, И, 13 и 15 присвоены по нарастанию значений критериев, их произведений и сумм мест в графах 6, 8, 10, 12 и 14 построчно.

Из данных таблицы следует, что на первом месте в «табели рангов» находится модель ZagoCD (Италия) емкостью 9 м3 с четырьмя горизонтальными шнеками, занявшая три первых места из четырех оце нок. На втором месте модель «НОЭЗНО» КИС-10А (Россия), на третьем - «Triolet» -«Solomix» (Нидерланды). Замыкает десятку модель «НОЭЗНО» КИС-8 (Россия), занявшая все четыре девятых места (позиция 8 верхняя строка).

В таблице приведены результаты сравнения ИСРК объемом от 5 до 10 м3, рекомендуемые к применению на фермах с поголовьем от 200 до 1000 голов [1, 3].

Наличие пар оценок в суммах мест целого ряда моделей, составивших первую десятку, свидетельствует об их более высоком техническом и технологическом уровне в табели рангов и позволяет сформулировать направление совершенствования по «упущенным» критериям.

На возможность дальнейшего совершенствования ИСРК указывают диапазоны варьирования удельных показателей (графы 6, 8, 10): Кт (7,82-21,33) при среднем значении 13,13; Ку (94,08-13,0) при среднем значении 6,43; K_g (0,345-1,42) при среднем значении 0,531.

Эти же вариационные ряды свидетельствуют о сложности выбора требуемой модели. В этой ситуации графическое представление результатов ранжирования (рисунок 2) позволяет сформулировать направление совершенствования и отдать предпочтение той или иной модели [8, 9].

• 1,2,3- трехмерные характеристики ИСРК с минимальными, средними и максимальными значениями критериев

Рисунок 2 - Графическое представление произведения критериев оценки в прямоугольных координатах

Параметрическая плоскость ХҮ (кВт/т и кВт лг ) позволяет оценить соответствие рабочих органов ИСРК требова ниям оптимальности в его технологическом объеме, плоскость YZ (кВт/т и т/м3) - оценить целесообразность энергонасыщения технологического объема и транспортного средства, наконец плоскость XZ (кВт/м3 и т/м3) позволяет оценить схемотехническое решение многофункционального комплекса с позиции энергосбережения на единицу технологического объема.

Заключение. Исходя из результатов имитационного хронометража (рисунок 1), предметно-функциональной оценки инфраструктуры фермы и технических возможностей ее влияния на основные составляющие рабочего цикла и, в целом, на его продолжительность, не в ущерб сложив шемуся регламенту, определяется технологическая производительность ИСРК по условию:

Qt=2Vtjl>^,tI1l

в котором ti - суммарное время транспортной составляющей цикла; t₃ - суммарное время загрузки технологической емкости компонентами рациона; t_p - время раздачи; Т₃ - время, отведенное регламентом на выполнение цикла.

При этом, в границах допустимого регламентом Т₃, величина Qt - может быть уточнена другим Ут - в пределах модельного ряда не в ущерб месту модели в сравниваемой выборке.