Введение к работе
Актуальность проблемы. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986...1990 годы и на период до 2000 г., одобренными ХХУП съездом КПСС, предусмотрено последовательно проводить намеченную Продовольственной программой СССР линию на полное удовлетворение потребностей страны в продуктах питания, и преяде всего в мясных и молочных продуктах. Причем весь прирост производства животноводческой продукции намечено получить за счет интенсивных факторов: укрепления кормовой базы, существенного увеличения производства грубых и сочных кормов; создания в каадом хозяйстве необходимой бази хранения кормов и приготовления их к скармливанию: значительного роста продуктивности животных путем более полного использования генетического потенциала продуктивности; пбОбвода животноводства на инпустбияльную 6a3у itvtgm щи— тюкого внедренияинтенсивныхТехнологий комплексной механизации и автоматизации производстш. ,
Однако в настоящее время животноводческие фермы и комплексы зачастую обеспечены кормами собственного производства лишь на 60...70^ от потребности, в стране ощущается острый дефицит хранилищ сочных и грубых кормов, что вместе с применяемыми в хозяйствах машинами для заготовки кормов приводит к значительным их потерям и неоправданным затратам. Типовые проекты хранилищ кормов имо.ят недостаточную Номенклатуру, а существующие кормоприготови-тельные цеха не обеспечивают реализацию научно обоснованных программ кормления по полноценности приготавливаемых кормосмесей и допускаемым отклонениям выдаваемых порций кормов от норм, заданных рационами.
Поэтому создание кормовой'зоны животноводческих предприятий, оснащенной хранилищами кормов и комплексами машин для их заготовки, обеспечивающими повышение качества, сокращение потерь кормов и затрат дефицитных ресурсов, поточными технологическими линиями для приготовления и раздачи кормов, обеспечивающимя улучшение их использования и нормированное кормление животных, является весьма актуальным в деле увеличения производства животноводческой продукции и повышения эффективиости отрасли.
Предметом исследования является повышение качества функционирования технических систем хранения и приготовления кормов на животноводческих предприятиях.
Исследования, отраженные в диссертации, выполнялись в соответствии с государственными научно-техническими программами, утвераденными Государственным Комитетом по науке и технике Совета Министров СССР 0.51.525 (I97I...I975 гг.), 0.51.08 (1976..,1980ГГ 0.51.25 (1981...I985 гг.), 0.51.12 (1986...1990 гг.) и ведомствен ными координационными планами по решению научно-технических пройдем 16.07, 16.09. 16.18, 16.19 и 0.CX.I02.
Цель исследования - разработка научно обоснованных рекомендаций по повышению качества функционирования технических систем хранения и приготовления кормов на животноводческих предприятиях на основе новых закономерностей их построения и оптимизации параметров и режимов работы.
Научную новизну работы
составляют:
усовершенствованные эконоыико-математическая модель и алгоритм оптимизации параметров хранилищ кормов кормовой зоны ферм и комплексов как технической подсистемы общей системы кормообеспе-чения животноводческого предприятия, отличающиеся от известных использованием в качестве целевой функции минимума дифференциальных затрат на заготовку и хранение кормов, учитывающих дефицит животноводческой продукции, трудовых ресурсов и единовременные затраты на конструктивные элементы хранилищ, и обоснованные с их помощью тюкомвщщиии по расшитюнию номенкла.тлшы хтэанилищ kodmob траншейного и башенного типов;
предложенные автором новая постановка и решение задачи определения соответствия показателей качества работы поточных кормо-приготовительных линий технологическим требованиям на стадии проектирования на основе разработанной математической модели кормоцеха как технической подсистемы второго уровня системы кормообес-печения животноводческого предприятия, базирующейся на представлении его структурной схемы в виде соединенных определенным образом элементов с присущими им передаточными функциями, выдающих кормовые потоки как случайные функции на входе и преобразующих их через передаточные функции этих элементов в случайные сЬункпии на выходе позволяющей определять и сравнивать отклонения порций кормов выдаваемых каждому животному и однородности кормосмесей с допустимыми и проектировать технологическиелинии с заданным качеством работы;
усовершенствованная математическая модель технологических линий транспортироЁания, приема, накопления и выдачи кормов как технической подсистемы третьего уровня системы кормообеспечения животноводческого предприятия, учитывающая стохастический характер входных и выходных потоков кормов, соотношение их математических ожиданий, продолжительность работы транспортных средств и накопителя, допустимую продолжительность пребывания корма в потоке и непрерывность этого потока за цикл работы линии и позволяющая определять оптимальный объем бункеров питателей и дозаторов в линиях приготовления и раздачи стебельчатых кормов, корнеплодов и комбикормов и загрузки сенаяных башен при доставке кормов мобильным тшнспотэтом и в технологических линиях силоса, сенажа, кошеплодов и комбикормов при доставке кормов стационарными средствами мвхани-задаи;
новый математический аппарат для обоснования конструктивно-технологической схемы и параметров питателя-дозатора стебельчатых кормов как элемента системы кормообеспечения животноводческого предприятия, основанный на вероятностном подходе к описанию про- цесса формирования порций корма каадому животному, учете вклада в общую дисперсию выдаваемого питателем потока кормов дисперсий их фракционного состава, высоты насыпи в бункере и плотности корма, влияния кормоотделителей и площади поперечного сечения бункера и позволяющий обосновать необходимость разделения в машине функций накопления и дозированной выдачи кормов и определить оптимальные параметры и режимы работы дозатора стебельчатых кормов;
разработанная впервые методика определения статистических и динамических характеристик кормоприготовитвлышх машин с применением расходомеров и учетом влияния их амплитудно-частотных характеристик на случайные функции пйтоков материалов, позволяющая получать необходимую и достаточную информацию для принятия решения о соответствии показателей качества работы технических объектов технологическим требованиям.
Практическая ценность. Предложенные в диссертации системные принципы моделирования и оптимизации параметров и режимов функционирования технических систем хранения и приготовления кормов на животноводческих предприятиях являются научной основой создания объектов кормовой зоны ферм и комплексов:
результаты исследований экономико-математической модели кормовой зоны и оптимизации параметров хранилищ позволили рекомендовать расширение номенклатуры хранилищ силоса и сенажа, что позво-
лявт повысить качество кормов, свести к минимуму их потери при заготовке, хранении и выгрузке из хранилищ, сократить издержки на их строительство и эксплуатацию и за счет этого получить экономический эффект от 3,6 до 126 тыс.руб. в год на одной ферме или комплексе;
Б результате исследования математических моделей технологических линий и машин для приготовления кормов конструкторским организациям выданы рекомондации по типоразмерному ряду питателей стебельчатых кормов, методы инженерных расчетов, конструктивно-технологические решения и оптимальные параметры штателей-дозато-ров и дозаторов стебельчатых кормов и комбикорма, на основе кото-рых созданы и поставлены на производство новые машины и их комплекты давшие наводному хозяйству экономический эффект более 8 шшіруб. в год-
разработанные с использованием результатов исследований, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, общесоюзные и ведомственные нормы технологического проектирования хранилищ кормов и кормоцехов являются нормативно-методической основой для проектных организаций при разработке типовых и индивидуальных проектов объектов кормовой зоны животноводческих ферм и комплексов, а также проектов их реконстшкпйи и технического переоснащения и бла-годаря заложенным в них прогрессивным технологическим и техниче-ским шшенням позволили наБОлному хозяйству получить годовой эко-номический эффект около 4,5 шшруб. ;
практические рекомендации по созданию и эксплуатации кормоцехов в колхозах и совхозах, разработанные с использованием основ ных положений и выводов дисоертацди, споообствуют эффективному использованию кормовых ресурсов и повышению производства животноводческой продукции йа действующих предприятиях.
Таким образом, научно-техническая продукция, созданная в про цессе подготовки диссертации, доведена до состояния, пригодного для внедрения, широко используется в сельскохозяйственном производстве и дает народному хозяйству заметный экономический эффект.
Реализация результатов исследований. Рекомевдации, сформулированные в диссертации, использованы при формировании Общесоюзной системы машин: на 1976...1980 гг. было включено 7 наименований ма шин (II.2.06...II.2.10, Ж1.2.14, ЖІ.3.30)i на I98I...I990 гг. также 7 наименований машин и их комплектов (II.2.05, 11.3.04, Ж1.3.06. И..3.09, II.3ЛО, II.3.13 и 12.3.34); па 1986....1995 гг. включено 10 комплектов оборудования (Ш.3.0I, ЖТК1.6-01,
ГК1.6-10, ЖТК2.5-01...ЖТК2.5-04. ЖТК2.5-06...ЖТК2.5-088)
Предложенные в диссертадионной работе конструктивно-техноло-
1ческие схемы и рекомендованные оптимальные параметры питателей
дозаторов кормов использованы в зоотехнических (исходных) требо-
шиях и технических заданиях, по которым ВНИИживмашем и ГСКБ
.Умань с участием автора созданы и поставлены на серийное произ-
эдство комплекты оборудования для кормоцехов молочных ферм на
30...1200 коров КЦК-5-3 и на 1200...2000 коров КЦК-5-4, комплект
Зорудования кормоцеха для свиноферм КС-24 и комплект оборудования
ш термохимической обработки соломы КТО-5. В состав этих комплек-
эв включены 4 новые машины (бункер-дозатор стебельчатых кормов
1К-Ф-70.20 дозатор стебельчатых кошов ДСК-30 дозатор kom6hkod-
1 ДК-Ю и смеситель кормов непрерывного действия С-30), созданные
использованием исследований по диссертации и авторских СВИД6—
эльгтв на тобретение Ш 542098 728799 757183 919640 ТЛ20II4
12247 и II58I2I. , , , '
На основе новых машин и их комплектов совместно с Гипрони-эльхозом разработано 5 типовых проектов кормоцехов для молочных ерм и комплексов на 400...2000 коров (М 801-460, 801-461, Л-6-II.85, 801-6-20.87, 80I-6-2I.87), 2 типовых проекта блоков эрмовой зоны для комплексов по производству молока на 400 и DO...1200 коров 0i 80I-6-I и 801-6-2), типовой проект отделения ермохимической обработки соломы производительностью 3 т/ч B0I-6-25.86) и 3 типовых' проекта кормоцехов для свиноводческих ерм (Ш 802-6-23.87, 802-6-16.86 и 802-6-22.87).
Кроме того, республиканскими, краевыми и областными проект-ыми институтами разработано 8 типовых и индивидуальных проектов ормоцехов Ш 80I-6-6C.83, 801-6-3-83, 80I-6-7C.84, 80I-6-8C.84, OI-000/29, 801-000/37, 02787-15, К65-82) и два типовых проектных ешения кормовых дворов (801-09-15.84 и 801-09-17.84) с использо-анием указанных выше новых машин и их комплектов.
Основные положения, выводы и рекомендации, сформулированные о результатам исследований, использованы и реализованы в ведом-твенных нормах технологического проектирования кормоцехов для ивотноводческих ферм и комплексов (ВНТП 18-83 и ВНТП 18-85), в бщесоюзных нормах (ОНТП 7-85) и рекомендациях по проектированию ранилищ силоса и сенажа.
Предложенная в диссертации технология приготовления кормов рошла широкую производственную проверку в 141 кормоцехе колхозов совхозов, машиностроительными предприятиями выпущено 450 комл-
лектов оборудования КЩ-5, 1260 бункеров-дозаторов стебельчатых кормов БДК-Ф-70.20, 961 дозатор ДК-10, 2751 смеситель С-30, построено в введено в действие 95 кормоцехов по типовым проектам * 801-460 и 801-461, что вместе с нормативно-методическими документами позволило народному хозяйству получить экономический эффект более II млн.руб. в год, из них на долевое участие автора -около I млн.руб.
Апробация. Материалы диссертации, начиная с 1970 г., ежегодно докладывались на научно-производственных конференциях ЦНИШШЭЖ (1970...I98I гг.), ВНИИМЖ (1982...1990 гг.), ВИЭСХ (1975 и I981 гг, СИМСХ (1975 г.). Кировоградского института сельскохозяйственного машиностроения (1975 г.), ВНИИживмаш (1976 г.), отраслевых научно-технических конференциях Минживмаша СССР (г.Вильнюс, 1980 и 1984 гг.), на Всесоюзных совещаниях по индустриализации животноводства, механизации заготовки, хранения и приготовления кормов (Москва, I98I г.; Вологда 1984 г.), а также на Всесоюзной научно-практической конференции по обеспечению научно-технического прогресса в аітоіпюм^енном комплексе страны (Киев, УИИИМЭСХ, 1988 г.]
Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 77 работах (в том числе 21 авторские свидетельство на изобретение) объемом более 40 п.л., прошли Государственную регистрацию 3 научных отчета по выполненным НИР.
Объем работы. В диссертации,555 стр."*, в том числе 116 страниц приложений. Она состоит из 6 разделов, введения, основных выводов и рекомевдаций, В составе диссертации имеется 80 рисунков, 30 таблиц и список использованной литературы, включающий 499 наименований, из которых 42 на иностранных языках.
