Введение к работе
Актуальность темы. За последнее время состояние овцеводства в стране катастрофически ухудшилось. Резко снизилась численность поголовья овец, объемы производства шерсти сократились в 2,6 раза.
Анализ существующих в стране технологий производства продукции овцеводства показывает, что в настоящее время из всего многообразия видов продукции, производимых овцой, хозяйства в основном используют шерсть и баранину, что ограничивает гибкость отрасли и затрудняет выход ее из тяжелого кризиса. При этом, такой важный резерв в повышении эффективности овцеводства, как овечье молоко и продукты его переработки, которые по содержанию питательных веществ и лечебным свойствам значительно полноценнее молока других сельскохозяйственных животных, не используются. Вместе с тем, наши исследования и опыт таких стран как Франция, Турция, Иран, Италия, Болгария и др. показывает, что при реализации овечьего молока и продуктов его переработки хозяйства получают прибыли в 1,5...2 раза больше, чем от реализации баранины и шерсти, вместе взятых.
Потери отрасли из-за неиспользования овечьего молока и продуктов его переработки по Российской Федерации исчисляются суммой 2,5-3 триллиона рублей (по ценам конца 1996г.) Основными причинами, сдерживающими их производство на овцеводческих предприятиях России являются: высокая трудоемкость процессов, которые до сих пор осуществляются, в основном, вручную; недостаточная полнота выдаивания; значительный процент заболевания овец маститом; низкое качество продукции; отсутствие высокопроизводительных, специализированных и эффективных технических средств для доения овец.
Анализ всех аспектов проблемы создания и внедрения установок для доения овец показывает, что существующие исследования и разработки не создают достаточной научной базы для комплексного решения этой проблемы в целом, частный характер исследований и их взаимное несоответствие по технологическим, физиологическим, этологическим, организационным и технико-экологическим параметрам приводит к снижению производительности установок, продуктивности животных, ухудшению качества молока, увеличению затрат труда и, соответственно, себестоимости продукции.
Изложенное дает основание утверждать, что разработка механизированных технологий и технических средств для доения овец
4 является актуальной проблемой и имеет большое народнохозяйственное значение в повышении эффективности отрасли за счет использования дополнительного резерва (овечьего молока), обеспечения населения страны высококалорийными продуктами питания и сохранения имеющегося в России ценного генофонда овец.
Связь выполненных исследовании с государственными программами. Исследования выполнены в соответствии с планами ГКНТ СССР №226 по программам 0.51.28 Ц (1981...1985гг.), 0.51.3307 (1986...1990гг.), планами НИР ВНИИМЖа на 1984...1994гг., выполняемых по государственному заказу в виде договоров с Россельхозакадемией (ВАСХНИЛ) и Минсельхозпродом России (МСХ СССР).
Завершение дальнейших исследований, выполняется в рамках "Федеральной программы машиностроения для АПК России" (в том числе программы "Фермер"), и программы Россельхозакадемии на 1996-2000гг. по механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства, задание 03. "Разработать научные основы создания техники нового поколения для отраслей сельскохозяйственного производства на базе использования достижений в смежных областях знаний".
Результаты работы (в основном в виде исходных требований, рекомедаций, технических заданий, конструкторской документации) приняты к разработке серийных образцов и реализованы при участии автора головными организациями промышленности. Установки поставлены на серийное производство, внедрены и внедряются в овцеводческие хозяйства (см. главу 6).
Использование установок с новой технологией для доения овец с использованием принципа самообслуживания животных на основе их мотивационных проявлений, позволяет исключить стрессовые реакции овец, снизить общий объем ручных операций до 10%, повысить полноту выдаивания до 96% и производительность установки по сравнению с ручным доением - в 2,5...3 раза, а по сравнению с лучшими зарубежными образцами - в 1,9...2,2 раза, получить молоко высокого качества.
Цель работы. Разработать научно-обоснованную механизированную технологию и технические средства для доения овец на основе новых закономерностей их функционирования и принципов создания, оптимизации параметров и режимов работы, обеспечивающих увеличение производства молочной продукции и
5 рост эффективности отрасли за счет использования дополнительного резерва - овечьего молока.
Объект исследования: физиологические, морфологические, конституционные (технологические) параметры овцематок и средства механизации процесса доения овец.
Научную новизну работы составляют:
- схема биотехнической системы (БТС) процесса доения овец, включающая подсистемы "оператор - доильная установка - животное", отличающаяся от существующих тем, что подсистема "доильная установка" принята как состоящая из двух независимых звеньев: звена "организации потока и фиксации овец" и звена "доильный аппарат";
-математическая модель функционирования биотехнической системы процесса доения овец, учитывающая динамику изменения состояний всех подсистем и обеспечивающая адекватность их воздействий на биологическое звено;
-математическая модель функционирования биологического звена, основанная на динамике изменения психофизиологических состояний овцематки в процессе функционирования БТС, косвенными критериями оценки которых являются внутривыменное давление, скорость молокоотдачи и полнота выдаивания;
-предложенные автором постановка и решение задач по обоснованию принципиально новых технологических схем доильных установок с системой подачи, расстановки и фиксации овец при доении, основанные на принципе самообслуживания животных с использованием мотивационных проявлений при свободном или полувольном способе формирования условных рефлексов;
-теория расчета технологических параметров установок для доения овец, основанная на анализе диаграмм молоковыведения у овец и регламентируемых операций, выполняемых дояром;
-теория расчета кинематических, динамических, геометрических и режимных параметров и технических средств для организации непрерывного потока животных к местам обслуживания с использованием механических и пневмо - вакуумных систем, в которой учитываются упорядоченный вход овец, последовательная расстановка в индивидуальных полубоксах с автоматической их фиксацией и групповой расфиксацией;
-теория расчета испольнительного органа доильного аппарата для овец и обоснование основных параметров и режимов его работы.
Технологические схемы и технические решения по созданию рабочих органов и оборудования защищены 5-ю авторскими свидетельствами на изобретения.
Практическая ценность работы состоит в том, что предложенные в диссертации системные принципы моделирования, оптимизации параметров и режимов функционирования технических подсистем являются научной основой:
- создания и внедения в производство трех типов установок для
доения овец (стационарных УДО-Ф-24-1, УДО-Ф-24-1М, переносной
УДО-Ф-12 и передвижной УДОП-16) с упорядоченным входом,
последовательной расстановкой животных в индивидуальных
полубоксах, с автоматической фиксацией и расфиксацией,
позволяющих исключить ручной труд;
-результатов исследований математической модели
функционирования биологического звена, процесса выведения молока, физиологических и поведенческих особенностей овец позволили обосновать основные технологические, геометрические и эксплуатационные параметры станков, получить аналитические зависимости для их расчета, обеспечивающие свободный или полувольный непрерывный поток овец на установку и из нее и позволяющие исключить стрессовые реакции овцематок;
- результаты исследований морфологических и физиологических
параметров овцематок позволили обосновать основные
геометрические и режимные параметры исполнительных органов
доильного аппарата и получить аналитические зависимости для их
расчета, обеспечивающие высокую скорость доения и полноту
выдаивания;
разработанные с использованием результатов исследований рекомендации по доению овец утверждены НТС МСХ СССР (протокол №33/56 а/8 от 26.05.85);
разработанные с использованием результатов исследований зоотехнические требования на стационарную и передвижную установки для доения овец утверждены МСХ СССР (протоколы №11 от 26.02.86г. и №1520 от 25.09.84г. соответственно);
практические рекомендации по созданию и эксплуотации установок для доения овец в овцеводческих хозяйствах, разработанные с использованием основных положений и выводов диссертации, способствуют эффективному использованию дополнительного резерва
7 в овцеводстве и повышению эффективности отрасли
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами приемочных испытаний разработанных доильных установок и их эффективным использованием в овцеводческих хозяйствах России, Украины, Молдавии и Казахстана.
Апробация. Материалы диссертации, начиная с 1982г, ежегодно докладывались на научно-производственных конференциях ВИЭСХ (1982...1984гг) ВНИИМЖ (1984...1997гг), НПО Углич (1993), ВНИИМОЖ (г.Киев, 1987), на VIII Всероссийском и IX Международном симпозиуме по машинному доению сельскохозяйственных животных - (г.Оренбург, 1995-1997гг), СибНИПТИЖа (1985г), объединенных заседаниях секций НТС Минсельхоза СССР, Минживмаша СССР и Госкомсельхозтехники СССР (1983, 1985), на объединенных научно-практических конференциях Россельхозакадемии, Минсельхозпрода России, Комитета России по машиностроению (1992...1996гг). Отражены в научно-технических отчетах ДагНИИСХ за 1979...1981гг, ВИЭСХа за 1982...1984гг, ВНИИМЖ за 1985...1996гг.
Научно-методическими основами настоящего исследования явились труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным аспектам механизации сельскохозяйственного производства Авокяна Г.И., Агеева Л.Е., Атаева И.М., Арановича Н.М., Артюшина А.А., Белянчикова Н.Н., Билибина Е.Б., Бородина И.Ф., Брагунов Б.Я., Бремера Г.И., Вагина Б.И., Вальдмана Э.К., Городецкой Т.К., Горячкина В.П., Дэвидсона Е.И., Джапаридзе Т.Г., Дзлиев Х.С., Димова С.Л., Драгомирова А.Н., Дугричилова Д.М., Ерохина А.И., Жирякова A.M., Заритовского, Карташова Л.П., Кармановского Л.П., Кавешникова К.И., Келписа Э.А., Кокориной Э.П., Королева В.Ф., Краморова A.M., Краснова B.C., Краснова Н.И., Крисюка В.И., Лаурса А.Р., Луценко М.М., Любимова Е.И., Мельникова СВ., Мусина A.M., Морозова Н.М., Омбаева A.M., Петухова Н.А., Плохинского Н.А., Погорелого Л.В., Похваленского В.П., Родоманского В.М., Салманиса А.Я., Сечкина B.C., Скробач В.Ф., Суюнгалиева Р.С., Стеценко Г.И., Сыроватка В.И., Смирнова А.И., Тесленко И.И., Текучева И.К., Тишанинова Н.П., Ужика В.Ф., Усаковского В.М.,Феодосьева В.И., Цоя Ю.А., Шевцова В.В., Жирякова A.M., Эрнста Л.К., Яблочкина A.M. и других.
Публикация. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 43 печатных работах (в том числе 5 авторских свидетельств на изобретение), объемом более 20 печатных листов.
Внедрение результатов исследований. Рекомендации, сформули-рованные в диссертации, использованы при формировании Общесоюзных систем машин: на 1981...1990 гг. (было включено 2 позиции Ж-3.5.01 и Ж-3.5.02); на 1995...2005 гг. (3 позиции Ж-3.4.01; Ж-3.4.02 ; Ж-3.4.03), системы машин для комплексной механизации животноводства Нечерноземной зоны РСФСР на 1981... 1990гг (одна позиция Ж.3.5.01), Федеральной системы технологий и машин для производства и переработки сельскохозяйственной продукции, одобренной постановлением коллегии Минсельхозпрода Р.Ф. и президиумом Россельхозакадемии от 5 декабря 1996г. №11-9/12 (приказ Минсельхозпрода Р.Ф. и Россельхозакадемии «о реализации Системы технологий и машин» от 27 февраля 1997г. №73/15).
Предложенные в диссертационной работе конструктивно-технологические схемы, рекомендованные оптимальные параметры и режимы работы рабочих органов, использованы:
-в зоотехнических требованиях на стационарные доильные установки для овец (№11 от 26.02.8бг), на передвижные установки для доения овец на пастбищах (№1520 от 25.09.84г);
- в технических заданиях, по которым ГСКБ г. Рига с участием автора созданы и прошли государственные приемочные испытания (протоколы №1-88 от 14.03.89; №08-51-87 от 3.09.87; №29-14-87-1 от 11.09.87; 29-47-88 от 3.06.88) и поставлены на серийное производство (протокольное решение по выпуску промышленной партии доильной установки УДО-Ф-24-1, Госагропром СССР №36 от 10.11.86), протокольное решение по выпуску промышленной партии доильной установки УДО-Ф-12, Госагропром СССР №11 от 22.12.88г., акт приемки модернизированной доильной установки УДО-Ф-24-1 М от 5.12.1991г), акт приемки передвижной доильной установки УДОП-16, утвержденной межведомственной комисией Минсельхозпрода России №2-26/479 от 05.07.91г. В установках использованы авторские свидетельства на изобретения №№1107807; 1186172; 1365388; 1613071 полученные автором;
-в концепциях развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на 1995г и на период до 2000года (раздел 7.4 механизация овцеводства, Российская
академия сельскохозяйственных наук, М.,1992г);
-в научно-технических программах НИР и ОКР на 1996-2005гг по проблеме "Разработать научные основы, создать и внедрить в производство высокомеханизированные, экологически чистые технологии с комплектами технических средств нового поколения для овцеводства".
-в государственных программах развития машиностроения для агропромышленного комплекса России, Ч.1.М..1992 (утверждена распоряжение Правительства России от 25.05.92, №932-р), раздел "Доение овец" - доильная установка передвижная для доения овец на пастбищах на 12 станкомест УДО-Ф-12-01 и мини-цех для переработки овечьего молока производительностью 50-100кг в смену;
-в постановлении Правительства о программе создания машин для крестьянских и фермерских хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов №930 от 16.11.92г., поз. 148;
-в концепциях Федеральной программы 'Техника для продовольствия России", раздел "Основные направления развития инженерно-технической сферы сельскохозяйственного производства России" (Минсельхозпрод России, Минпром России, ГКНТ- России, Россельхозакадемия, структуры АПК субъектов Российской Федерации, М., 1997г.);
-в проекте Федеральной целевой программы «Стабилизация и развитие инженерно-технической сферы агропромышленного комплекса России» («Техника для продовольствия России») на 1998?2005гг.
Измаильским заводом РТИ Одесской области выпущена опытная партия в количестве 50шт. установок, которые внедрены в хозяйствах Одесской области. Челно - Вершинским машиностроительным заводом выпущены опытные партии в количестве 32 шт. доильных установок, которые внедрены в хозяйства России. Рижским ГСКБ, ОПКБ ВНИИМЖ и ВИЭСХ изготовлены и внедрены в хозяйствах 14 установок, (см главу 7).
Место выполнения работы. В диссертации приведены результаты исследований, проводившихся соискателем и при его непосредственном участии во ВНИИМЖе в лаборатории разработки перспективных технологий в животноводстве и в лаборатории механизации производственных процессов в овцеводстве. В проведении исследований и во внедрении их результатов принимали участие также сотрудники следующих организаций и предприятий:
ВИЭСХ (г. Москва), ВИЖ (г.Подольск), ВНИИОК (г.Ставрополь), ВНИИМОЖ (Украина), НПО Каз.каракуль (г.Чимкент), КазМИС (г.Алма-Ата), ДагНИИСХ (г.Махачкала), ГСКБ (г.Рига), КомплектЖивмаш (г.Кишинев), Машиностроительный завод (г.Челно-Вершины), Механический завод (г.Резекне), завод РТИ (г.Измаил), завод Точ.мех. (г.Одесса), ОПХ "Хунзахское", совхоз Чиркейский (Дагестан), колхоз "Прогресс" (Одесская область), колхоз "Путь Ильича" (Камратский район Молдова), Горно-Карпатская опытная станция (Закарпатская область), племсовхоз "Задарьинский" и колхоз "Жанакудук" (Чимкентская область, Казахстан).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Основной текст содержит 417 страниц машинописного текста, 88 рисунков, 30 таблиц, список использованной литературы, включающий 430 наименований, из которых 42 на иностранных языках. В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение разработок, материалы статистической обработки, справки об использовании результатов исследований и другие документы.
