WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

УДК 636.004.18

На правах рукописи

Поцелуев Александр Александрович

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Зерноград 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГОУ ВПО АЧГАА) Научный консультант – доктор технических наук, профессор Краснов Иван Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Богомягких Владимир Алексеевич доктор технических наук, профессор Некрашевич Владимир Федорович доктор технических наук, профессор Хозяев Игорь Алексеевич Ведущая организация – «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства» (ВНИИМЖ)

Защита состоится « 27 » декабря 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д.220.001.01 при ФГОУ ВПО АЧГАА по адресу:

347740, г.Зерноград Ростовской области, ул.Ленина, 21, в зале заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО АЧГАА.

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Н.И. Шабанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение темпов роста сельхозпродукции, особенно продукции животноводства, является одной из приоритетных задач в программе национального проекта «Развитие АПК». Продукция АПК должна быть конкурентоспособной как по качеству, так и по стоимостным показателям относительно продукции зарубежных стран. Это позволит снизить продовольственную зависимость нашей страны от других стран.

Учитывая, что поставки многих видов продукции животноводства из-за рубежа достигают 70%, увеличение производства животноводческой продукции и снижение ее себестоимости являются актуальными и неотложными.

На продуктивность животных, стоимость продукции непосредственно или косвенно влияет рациональное использование базовых ресурсных составляющих (корма, вода, энергетика, технологическое оборудование, трудовые ресурсы). Вода в этом перечне занимает особое место, так как ее использование непосредственно связано с продуктивностью животных и эффективным использованием кормовой базы. Учитывая, что водные ресурсы постоянно сокращаются, а сельскохозяйственное производство является одним из основных потребителей воды, вс острее становится проблема рационального использования водных ресурсов.

До настоящего времени проблема использования воды на животноводческих объектах решалась несистемно. Водообеспечение технологических процессов и использование средств механизации рассматривалось отдельно в рамках одного технологического процесса или операции, что не позволяло более полно использовать источники экономического эффекта. Это потребовало новых концептуальных подходов к эффективному использованию воды, как основной ресурсной составляющей.

Настоящая работа посвящена разработке технологических основ создания ресурсосберегающей системы водообеспечения основных процессов обслуживания КРС Работа выполнена в соответствии:

- с программой РАСХН фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006-2010 годы;

- тематикой НИР ФГОУ ВПО «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» 06.01.01 «Технологии и технические средства производства, хранения и переработки сельхозпродукции».

Цель исследований – снижение потерь воды, энерго- и трудозатрат за счет совершенствования и разработки эффективных ресурсосберегающих экологически чистых технологических процессов водообеспечения на фермах и комплексах крупного рогатого скота.

Объект исследований – технологические процессы обслуживания КРС, их структура, параметры и режимы функционирования.

Предмет исследований – закономерности, способы и средства обеспечивающие совершенствование, разработку и эффективное функционирование технологий и технических средств водообеспечения технологических процессов обслуживания КРС.

Методика исследований. Решение проблемы осуществлялось на основе базовых элементов системы водообеспечения КРС путем теоретического анализа с последующей экспериментальной проверкой их достоверности и работоспособности в лабораторных и производственных условиях.

В аналитических исследованиях использованы методы системного подхода, математического анализа, статистического моделирования, теории поточных линий, массового обслуживания, технической гидромеханики, теплотехники и теории вероятностей.

Экспериментальные исследования проводились по стандартным и специальным методикам с применением современной измерительной и регистрирующей аппаратуры, а также экспериментальных разработок технологических линий водоснабжения, их отдельных элементов и лабораторных установок.

Результаты исследований обрабатывались с помощью методов математической статистики с использованием ЭВМ.

Научную новизну работы составляют:

- системный анализ технологических процессов, комплексов машин и оборудования для водообеспечения КРС;

- структурная и обобщенная операторная схемы системы водообеспечения технологических процессов обслуживания крупного рогатого скота;

- статистические модели рабочего процесса системы автопоения и групповых средств автопоения КРС;

- закономерности распределения временных характеристик потоков требований по водообеспечению процесса обслуживания крупного рогатого скота;

- комплексные функционально-технологические модели по обоснованию режимов работы и параметров элементов системы водообеспечения;

- уточненные аналитические зависимости расходных, гидравлических и теплотехнических характеристик системы, отдельных подсистем и элементов водообеспечения процесса обслуживания крупного рогатого скота;

- рациональные параметры и инженерные методики расчета системы и ее составляющих элементов;

- статические и динамические характеристики датчиков с твердым наполнителем применительно к процессу управления тепловыми процессами и расходными характеристиками элементов системы водообеспечения.

Практическая ценность работы. Разработаны базовые принципы создания единой системы водообеспечения разнородных технологических процессов обслуживания крупного рогатого скота, адаптированной к технологическим особенностям животноводческого объекта.

Предложены методы расчета и совершенствования перспективных технологий, механизированных систем и средств водоснабжения, обеспечивающих снижение расхода воды, кормов, подстилки, электроэнергии и затрат труда на производство продукции крупного рогатого скота. Разработаны объемно-планировочные решения линий водоснабжения вновь проектируемых и реконструируемых ферм и комплексов КРС.

Реализация результатов исследований. Теоретические положения и технические решения использованы КБ ВНИПТИМЭСХ, ГСКБ «Минживмаш» для разработки опытных и серийных образцов базовых элементов линий водоснабжения КРС. Производство средств группового автопоения осуществлялось на заводе кузнечно-прессового оборудования, г. Сальск, на заводах Минживмаша (завод Челябинскживмаш; Чадыр-Лунгский опытноэкспериментальный завод).

Поилка АГТ-4 прошла Государственные испытания на Сев.-Кав. МИС (г. Зерноград), а результаты исследований термосиловых устройств использованы Ставровским заводом автотракторного оборудования при конструктивной доработке выпускаемых им устройств сельскохозяйственного назначения.

Результаты исследований процесса автопоения животных были использованы проектной организацией ООО «Гарант», г. Ставрополь, и АЧГАА при разработке проекта модульной фермы КРС на 100 голов, а также в учебном процессе Волгоградской сельскохозяйственной академии, Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии, Московского государственного института технологий и управления (филиал г.Ростов-на-Дону) и др.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях ВНИПТИМЭСХ (г. Зерноград, ), АЧГАА (г. Зерноград, ), Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, ), ВНИИМЖ (г. Подольск, ), РИПКК АПК (г. Зерноград, ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 83 работы, в том числе 11 работ в рекомендованных ВАК изданиях для докторских диссертаций, монография, учебное пособие, получено 17 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

На защиту выносятся:

1. Концептуальные аспекты разработки системы водообеспечения технологических процессов автопоения крупного рогатого скота и санитарной обработки вымени коров.

2. Математические модели рабочего процесса подсистем автопоения и санитарной обработки вымени коров.

3. Закономерности распределения временных характеристик потоков требований по водообеспечению процесса обслуживания КРС.

4. Закономерности процесса теплообмена и гидравлики в линиях водообеспечения.

5. Ресурсосберегающая технология санитарной обработки вымени коров.

6. Новые технические решения базовых элементов линий водообеспечения, накопительных емкостей, средств автопоения, транспортной магистрали и подмывочного устройства, устройств регулирования температурного режима потребляемой воды.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения (общих выводов), списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 403 страницах в компьютерном наборе и включает 223 рисунка, 19 таблиц, 7 приложений. Список использованной литературы включает 175 наименований, в том числе 20 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена краткая характеристика изучаемой проблемы, ее актуальность, определены объект и предмет исследований; обоснована научная новизна работы.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» проведен анализ технологических особенностей содержания крупного рогатого скота, водообеспечения технологических процессов по его обслуживанию, а также конструктивных решений линий водообеспечения, технологических и зоотехнических требований к ним.

Разработана классификация линий автопоения крупного рогатого скота и линий подмывания вымени коров, установлены технологические процессы, водообеспечение которых может быть осуществлено с помощью единой производственной системы, включающей в себя отдельные подсистемы и линии.

Выделены наиболее близкие по технологическим требованиям к основному продукту (воде) четыре технологических процесса: автопоения крупного рогатого скота, санитарной обработки вымени коров, санитарной обработки кожного покрова и обработки кормов водой. С учетом внешних факторов и внутренних технологических ограничений по процессам разработана общая структурная схема системы водообеспечения процессов (рис. 1).

Рис. 1. Общая структурная схема системы водообеспечения технологических процессов Создание единой системы водообеспечения базируется на конструктивно-технологической унификации. Ее основой является сам продукт технологического процесса – вода – и зоотехнические требования к нему. Основу конструктивной унификации составляют идентичность конструкторских решений и назначения элементов линии водообеспечения, что позволяет системы водообеспечения унифицировать с системами вентиляции животноводческого объекта и удаления навоза.

С учетом этого разработана и исследована система водообеспечения второго иерархического уровня, обслуживающая технологические процессы автопоения и санитарной обработки вымени коров (рис. 2).

3 4 5 11 6 10 7 3 4 5 11 6 10 7 16 16 14 15 19 14 15 19 1 – вакуумпровод молочной линии; 2 – вакуумная камера; 3 – вводной трубопровод;

4 – клапанно-поплавковое устройство; 5 – накопительная емкость; 6 – обратный трубопровод;

7 – магистральный трубопровод подачи подмывочной воды; 8 – рабочий трубопровод подачи подмывочной воды; 9 – подмывочное устройство; 10 – пневмопобудитель; 11 – пульсатор;

12 – трубопровод подачи подмывочной воды; 13 – магистральный трубопровод подачи питьевой воды; 14 – распределительный трубопровод питьевой воды; 15 – автопоилки; 16 – обратный трубопровод питьевой воды; 17 – запорные устройства; 18 – электронагреватель; 19 – рабочий трубопровод отвода подмывочной воды; 20 – магистральный трубопровод отвода загрязненной воды; 21 – вакуумный бак сбора загрязненной воды Рис. 2. Схема системы водообеспечения процессов автопоения и подмывания вымени коров В соответствии с поставленной целью, необходимо было решить следующие задачи:

- изучить потоки, обосновывающие режимы работы системы и е отдельных элементов;

- разработать математические модели и обосновать параметры и режимы работы базовых элементов системы;

- реализовать модели применительно к производственным объектам;

- провести экспериментальную проверку основных теоретических положений по решению проблемы;

- обобщить результаты исследований и разработать методику расчта исследуемой системы.

В решении их использован системный подход и анализ разработок известных ученых в области механизированных технологий (В.С. Оводов, В.М.

Карамбиров, Б.В. Карасев, В.С. Мисенев, Л.Д. Берман, И.Н. Краснов, В.П.

Бабкин, В.П. Карташов, В.Ф. Королев и др.), а также в области исследований технологических систем (В.В. Кафаров, Р.М. Славин, Э.И. Липкович, Ю.А.

Цой, В.Ф. Хлыстунов, Т.С. Гумаров, Б.И. Горбунов и др.) Во втором разделе «Теоретические исследования систем водообеспечения технологических процессов по обслуживанию КРС» сделан анализ потоков, характеризующих работу как подсистем водообеспечения, так и их базовых элементов.

С целью обоснования числа одновременно обслуживаемых животных и расхода воды линией автопоения при привязном содержании животных была разработана математическая модель процесса, в основе которой заложен математический аппарат поточных линий.

Предполагая, что животные, поступающие на обслуживание, образуют дискретный поток подачи 1(t), а обслуженные животные – дискретный поток расхода 2(t), линию автопоения можно рассматривать как накопительную емкость, где сосредоточивается регулирующая масса воды и животных, потребляющих ее.

Поскольку режимными характеристиками исследуемого процесса являются максимальная и минимальная частоты поступления животных для потребления воды, временнй интервал Т, через который поступают животные на обслуживание, является основной величиной. Дискретный поток подачи предполагается стационарным пуассоновским, тогда временнй интервал является случайной величиной, распределенной по показательному закону с параметром :

Ft PT t 1 et, (1) где F(t) – интегральная функция распределения интервала Т при t>0;

– средняя плотность потока, характеризующая среднее количество животных, поступающих в единицу времени на поение.

Параметр позволяет определить среднее значение временнго интервала Т:

Тср тt t D, (2) где тt – математическое ожидание случайной величины Т; t – среднеквадратическое отклонение; D – дисперсия.

С учетом Тср закон распределения Т будет:

t Tср Ft PT t 1 e.

(3) Учитывая закон распределения Т, с определенной вероятностью обосновываются граничные значения случайной частоты () востребованности линии и количество животных одновременно потребляющих воду (п):

lm lm min ; max , (4) f tk (1 k) f tk ln P(T Tmin ) lm tср n , (5) f tk ln P(T Tmin ) где lт – общий фронт поения; f – расчетный фронт поения на 1 животное;

tk – разовая длительность водопотребления животными технологической группы.

Для оценки качества процесса поения из групповых средств автопоения при беспривязном содержании животных была разработана математическая модель процесса, в основу которой положен аппарат теории массового обслуживания. Формализация процесса следующая: групповая поилка условно разделенная на п поильных мест, с интенсивностью обслуживает группу т животных, поступающих с интенсивностью . Определены средние значения числа животных в очереди (М1), числа животных в системе (М2), числа не занятых поильных мест (М3), коэффициенты простоя обслуживаемых животных (Та) и простоя поильного места (Тк):

k k nm! k n m! М1 Рo, M М1 (6) 2 k!m k! Рo, (7) nknn!m k! kn1 k1 k n1 nn k!m М3 Рo, n k pk (8) k!m k! k0 k0 k n1 n(n 1)! k nm Ta Рo, Tk (9) (10) Р - n k Pk, k n! nknm k! k0 kгде k – число требований в системе; Ро – вероятность того, что все поильные места свободны; Рk – вероятность того, что в системе находится k требований, из них п – обслуживаются, а k-п ожидает обслуживания.

При разработке новых и усовершенствованных проектных решений необходим целый ряд исходных данных. С этой целью разработана статистическая модель процесса автопоения, основой которой является логическая блок-схема, моделирующая взаимосвязь животных с групповой поилкой (рис. 3). Она позволяет при обосновании расходных характеристик по воде варьировать численностью животных в обслуживаемой технологической группе и их половозрастным составом.

При определении интенсивности отбора воды нами рассмотрен поток расхода воды, формируемый одним оператором машинного доения. Поток расхода воды принят дискретным, случайным с конечными элементами.

Предполагая, что на интервале времени То укладывается k циклов с продолжительностью Тц1, Тц2, …, Тцn, длительность этого интервала можно определить по формуле Т Тц1 Тц2 ... Тцп kТцср, (11) где Tцср – средняя продолжительность одного цикла, с.

В этом случае вероятность события P(q = a) может быть определена по формуле tp tpcp Рq a , k Tцср Tцср (12) tp tpcp где – средняя продолжительность подмывания вымени животного, с;

k tp – время подмывания одной коровы, с.

Учитывая, что расход воды может принимать значение q = a или q = и эти значения образуют полную группу событий, можно составить следующие равенства tpcp tocp 1.

Рq a Pq 0 1, (13) Tцср Tцср. (14) Рис. 3. Логическая блок-схема, моделирующая взаимосвязь животного с поилкой Тогда вероятность прерывания расхода воды:

tоср Pq 0, Тцср (15) где tocp–средняя продолжительность паузы между подмываниями вымени коров.

Отношения временных промежутков подмывания вымени коров и прерывания данной операции к среднему значению цикла являются оценочными показателями принятой технологии.

Если процесс подмывания вымени коров выполняется несколькими операторами, то основными показателями этой подсистемы являются: количество операторов, одновременно выполняющих операцию подмывания и длительность их совместной работы. При этом процесс характеризуется несколькими дискретными входящими потоками, расход воды (g) рассматривается в виде случайной величины, распределенной по биноминальному закону, а вероятность события Р(х=т) определяется по формуле:

m Р(X ) Cn pm qnm.

(16) m Cn где – биноминальный коэффициент; т – значение случайной величины;

п – количество опытов.

С учетом временных показателей зависимость (16) будет:

m nm nm tрср tоср tmср tоср m m Р(X m) Cn Cn р, tрср tоср tрср tоср (tрср tоср)n (17) где tpср – среднее время подмывания вымени коровы, с; tоср – среднее время прерывания процесса подмывания вымени.

Тогда крайние значения количества одновременно работающих операторов:

tоср tоср Xmin cр n 3 ср n, X cр n 3 ср n,, (18) max (19) Tцср Tцср где ср – относительная продолжительность работы оператора машинного доения tрср.

ср tрср tоср Поддержание заданной температуры воды в рассредоточенной системе автопоения при привязном содержании животных может осуществляться за счет периодической термосифонной или принудительной циркуляции воды через водонагреватель.

Производительность циркуляционной линии и требуемая мощность нагревателя взаимосвязаны между собой по формуле:

Р W c (t2 t1), (20) где W – производительность линии, м3/ч; – средняя плотность воды, кг/м3;

с – удельная теплоемкость воды, Вт/кг·оС; t2 – температура подогретой воды, о С; t1 – температура в трубопроводе охлажденной воды, оС.

Производительность линии составит:

Qт.п.

W , (21) с(t2 t1) где Qт.п. – суммарные теплопотери в циркуляционной линии, Вт/ч.

Для обоснования суммарных теплопотерь в одноконтурной линии автопоения (рис. 4) рассмотрен ее тепловой баланс:

Рис. 4. Схема теплообмена в одноконтурной системе автопоения dSнб dSб dSр.т dSп.и Zп dSп.к Zп dSк.п dSт.ох.в dSн.б dSт.п.в dSр, (22) где dSнб – количество тепла, вырабатываемого в теплоэнергетическом блоке, Вт/ч; dSб, dSр.т, dSп.и, dSп.к, dSк.п, dSт.ох.в, Sн.б, dSт.п.в, dSр – теплопотери с поверхности корпуса бака-накопителя, с поверхности распределительного трубопровода, с водной поверхности поилки за счет испарения, с водной поверхности поилки конвекцией, через корпус поилки, с поверхности трубопровода охлажденной воды, с поверхности нагревательного блока, с поверхности трубопровода подогретой воды, Вт/ч; Zn – количество поилок, размещенных на линии распределительного трубопровода, шт.; dSр – величина радиационного баланса поилок линии, характеризующегося разностью поглощенной водой солнечной радиации и эффективного излучения водой в естественных условиях, Вт/ч.

Анализ этого теплового баланса позволил установить зависимости по определению:

- количества тепла, воспроизводимого нагревательным блоком Qн.б qрас c(tбл t1) Fбл Кбл (tбл tв ), (23) где qрас – циркуляционный расход воды в системе, м3/ч (qрас=W); tбл – температура воды в блоке, оС; Fбл – площадь поверхности корпуса блока, м2; Кбл – коэффициент теплопередачи корпуса блока, Вт/м2·оС; tв – температура воздуха в животноводческом помещении, оС;

- падение температуры на элементарном участке циркуляционного трубопровода Куч F(tр.т tв ) dt dl, (24) qрас где Куч – коэффициент теплопередачи трубопровода, Вт/м2·с; F – площадь участка трубопровода (F=Дтр·dl), м2; Дтр – диаметр трубопровода, м; tр.т – температура воды в расчетной точке, оС; dl – длина рассматриваемого участка трубопровода, м;

- необходимого циркуляционного давления в напорной линии по рисунку 5:

Рц hц g (ох п) (Ре Рм), (25) где Рц – циркуляционное давление воды в системе, Н/см2; hц – высота столба воды, способствующая циркуляции воды, м; g – ускорение силы тяжести, м/с2; ох – плотность охлажденной воды, оС; п – плотность подогретой воды, о С; Ре, Рм – потери давления на преодоление сопротивлений движению воды по длине линии и на преодоление местных сопротивлений в линии, Н/см2.

1 – бак; 2 – поплавковое устройство; 3 – клапанное устройство; 4 – вводный трубопровод;

5 – обратный трубопровод подогретой воды; 6 –водонагревательный блок; 7 – обратный трубопровод охлажденной воды; 8 – средства автопоения; 9 – распределительный трубопровод;

10 – магистральный трубопровод Рис. 5. Расчетная схема напорной циркуляционной линии - и общих потерь давления в рабочем перфорированном трубопроводе (места присоединения индивидуальных поилок) в такой линии:

lтр , Рn 2 2 Н / м2, (26) 2 nп, d 2 где пп – количество поилок на рабочем участке трубопровода.

Аналогичное влияние на циркуляционное давление наблюдается в локальной подсистеме автопоения (групповая поилка по рис. 6).

1 – корпус поилки; 2 – водопойная чаша; 3 – клапанно-поплавковое устройство; 4 – перфорированный трубопровод воды; 5 – крышка; 6 – водопоильный стакан; 7 – трубопровод охлажднной воды; 8 – блок нагревательный; 9 – водопровод подводной Рис. 6. Расчтная схема термосифонной линии в локальной подсистеме автопоения В этих линиях не исследованы местные сопротивления в перфорированном трубопроводе подогретой воды. Анализ процесса подачи циркуляционной воды позволил получить аналитические зависимости по расчету общих сопротивлений в перфорированном трубопроводе к li Vi2 z Vi2 z Viп.т.г.

Ртр ;

(27) omi прi d 2g 2g 2g i1 i1 iк li Vi2 Vi2 п.т.г.

Ртр Z;

(28) omi 2g d 2g i где li – рассматриваемый участок трубопровода, м; Vi – скорость движения воды на дополнительном участке, м/с; d – диаметр трубопровода, м; i – номер участка или место сопротивления; К – количество участков; Z – количество местных сопротивлений (отверстий); – коэффициент гидравлического трения; – коэффициент сопротивления для отделяющегося потока в зоне отверстий; прi – коэффициент сопротивления отверстия.

В рассредоточенных линиях автопоения один из основных элементов – бак-накопитель воды. Его основное назначение – обеспечить необходимый запас, требуемый напор и заданную температуру воды. С учетом этого была разработана конструкция бака с повышенными теплоизоляционными свойствами его корпуса (рис. 7).

а б в а – бак с жсткими стенками воздушных камер; б – бак с наружной стенкой в виде гибкой диафрагмы; в – бак с воздуховодами;

1 – корпус бака; 2 – межстенная камера повышенного давления; 3 – межстенная камера (вакуумированная); 4 – вакуум-провод; 5 – воздуховод повышенного давления Рис. 7. Варианты конструктивных схем баков-накопителей В исследованиях бак рассматривался как поточное устройство, которое включало в себя питатель Н (клапанно-поплавковое устройство), накопительную емкость V и потребитель П (автопоилки – животные). Процесс характеризуется потоками подачи Фп(t) и расхода воды Фр(t).

Связь между потоками и регулирующей массой описывается зависимостью:

Q d z g1 d s dH, (29) 1000 10где Q – текущая подача воды через клапанно-поплавковый механизм, л/мин.;

z – количество животных, одновременно потребляющих воду, гол.; g1 – интенсивность потребления воды одним животным, л/мин.; d – элементарный промежуток времени; s – площадь поверхности воды в напорном баке, м2;

dН – элементарное падение (или рост) уровня воды в напорном баке, м.

Производительность клапанного устройства поилки будет:

H l1 P Q d 2g, (30) l2 где h – высота подъма клапана, м; – коэффициент расхода; g – ускорение силы тяжести, м/с2; Р – давление в транспортной магистрали подачи воды, кг/м2; – плотность воды, кг/м3; l1, l2 – длины плеч клапанно-поплавкового механизма, м.

В результате анализа сил, действующих в зоне клапанно-поплавкового механизма, определена подъемная сила поплавка 1 P dк lп Рп Pуп l1 Ml l1 Mкл Ml Mп Pg Pк.н., (31) 1 l2 где Pпп – подъмная сила поплавка, Н; Мп – масса поплавка, Н; Мl – масса короткого плеча, Н; Мl – масса длинного плеча, Н; Мкл – масса клапана, Н;

Руп – реакция силы уплотнения клапана на седле, Н; dк – диаметр клапана, м;

Р – сила от перепада давлений действующих на клапан, Н/см2.

С учетом особенностей рабочего процесса и конструкции бака-накопителя получена полная емкость его:

V Vo Vз.п. Vnн Vкн, (32) где Vо – регулирующая мкость, м3; Vз.п – запасная, расходная мкость, м3;

Vnн – мкость, обеспечивающая размещение незатопленной части поплавка, м3;

Vкн – мкость, обеспечивающая размещение конструктивной части насоса, м3.

Теплообмен между водой в баке и наружным воздухом для нестандартных конструктивных решений корпуса бака описывается зависимостями:

- при сферической стенке 1 2 3 4 н ст Qсф tв tп Fош.с tв tосн F1 сн 1 2 3 (33) 5 н ш ш.с ш Sвн.с tосн tвн.с Sн tвн tп , ср д где F1 – наружная поверхность многослойной плоской стенки бака, м2;

1, 2, 3, – коэффициент теплопроводности слов плоской стенки, Вт/моС;

Fош.с – площадь основания шарового сегмента, образуемого гибкой диафрагсн ш.с Fвн мой, м2; – поверхность внутренней оболочки шарового сегмента, м2;

Fнш.с – поверхность наружной оболочки шарового сегмента, м2; 4 – коэффициент теплопроводности основания шарового сегмента, м2; 5 – коэффициент теплопроводности воздушной прослойки, Вт/м·оС; ср – средняя толщина воздушной прослойки, м; 6 – коэффициент теплопроводности материала н ш.с tосн, tвн – темпераоболочки, Вт/моС; д – толщина материала оболочки, м;

тура на границах области слов, оС.

ст ст Qсф Ксф (2rh a2) (tв tп), (34) ст Ксф где – коэффициент теплопередачи сферической стенки, Вт/м2·оС; r – радиус шарового сегмента, м; h – высота сегмента, м; а – радиус основания о сегмента, а=h(2r-h), м; tв – температура воды в баке, С; tп – температура воздуха в помещении, оС.

- при образовании внутренней камеры из воздуховодов 2h(tв tп ) Q n, (35) ln RiRi ii где h – высота корпуса бака, м; tв – температура воды в баке (tв=12–18оС);

tп – температура воздуха в животноводческом помещении (tп=8–12оС);

n – число слов воздуховодов в многослойной стенке бака (n=8).

Разность приращений потоков подачи и расхода тепла (Рис.8) определяет приращение регулирующей массы dФ c GНВ dt, (36) где GН.В – масса нагреваемой для подмывания вымени воды в накопительной мкости, кг; с – тепломкость этой воды, Вт/кгоС; t – текущая температура воды для подмывания вымени, оС.

После преобразований зависимость (36) принимает вид dtн gт.с. К1Fр.ст. К2Fн.п. Qэ gмсtохл К1Fр.ст tп.з. К2Fн.п tпом tн . (37) d с Gн.в. с Gн.в где gм – «термосифонный» поток нагретой массы воды; К1, К2 – коэффициенты теплопередачи разделительной стенки и корпуса бака, Вт/м2·оС; Fр.ст. – теплоотдающая поверхность разделительной стенки, м2; Fн.п– наружная поверхность корпуса накопительной емкости для подмывочной воды, м2; tп.з. – температура питьевой воды, оС; tпом – температура воздуха в животноводчео ском помещении по зоотехническим требованиям, С; Gн.в – количество нагреваемой воды, кг; Qэ – поток тепла, создаваемый нагревателем.

Н – источник тепловой энергии; П1 – потребитель тепла (накопительная мкость для подмывочной воды); П2, П4 – потребитель тепла (окружающая среда животноводческого помещения); П3 – потребитель тепла (накопительная мкость для питьевой воды);

Ф, Ф/ – регулирующая масса по теплу в разрезе накопительных емкостей Рис. 8. Схема поточного теплового процесса с регулированием потока подачи тепла dtн Приравнивая в уравнении (37) нулю и рассматривая установившийся d режим работы, получим мощность нагревательного элемента м ми ср tзад (gтсtохлн К1Fр.ст tп.з К2Fн.п) Qэ , м ми ср мин (38) gт сtохлн К1Fр.ст tп.з К2Fн.п tпом м gт где tзад – заданная температура воды, оС; – максимальный расход подогми tохлн реваемой воды; – минимальная температура поступающей в нагревательср мин tп.з. tпом ный блок воды; – средняя температура питьевой воды; – минимально допустимая температура воздуха в животноводческом помещении.

Для циркуляции подогретой воды по схеме водонапорный бак – автопоилки – водонапорный бак и поддержания в линиях автопоения заданной температуры разработан мембранный насос-побудитель (рис. 9).

Эффективная работа линии возможна при равенстве производительностей самой линии, насоса, всасывающей и нагнетательной ее магистралей:

dтр Q Vpk nц f 2H v , (39) c (tн to) где Q – количество тепла, теряемого системой, Вт/ч; tн – температура подогретой воды, оС; ; tо – температура охлажденной воды, оС; Vр.к. – объем рабочей камеры насоса, м3; nц – число циклов работы насоса-побудителя (пульсатора привода) в минуту; f – площадь сечения впускного отверстия клапанного устройства, м2; – коэффициент истечения через отверстие клапана; Н – высота столба воды, м; dтр – диаметр нагнетательного трубопровода; – скорость подачи воды в систему нагнетания; – коэффициент производительности.

а б а – побудитель с возвратной пружиной; б – побудитель с тягой–амортизатором;

1 – корпус верхний; 2 – пружина возвратная; 3 – трубопровод подачи и откачки воздуха;

4 – обжимной диск верхний; 5 – мембрана; 6 – корпус нижний; 7 – трубопровод воды нагнетательный с клапаном; 8 – обжимной диск нижний; 9 – трубопровод воды всасывающий с клапаном; 10 – тяга-амортизатор; А – камера управляющая (воздушная);

Б – камера рабочая (всасывания и подачи воды в систему).

Рис. 9. Конструктивные схемы мембранных насосов-побудителей С учетом особенностей конструкции насоса, получены расчетные зависимости для определения производительности насоса-побудителя и диаметра его диафрагмы:

hn Wпоб (Dp Dp d1(2) d122)) nц;

(40) ( hn Dp d1 Dд 2 d1 (Dкн Dp ), (41) 2 где hп – полный ход мембраны, м; Dp – рабочий диаметр диафрагмы, м;

Dкн –диаметр корпуса побудителя, м; d1 – диаметр жесткого центра, м.

Усилие перемещения мембраны в таком насосе будет:

(1 )x 4 7 4 R1 P 2 сж Pобщ 1 Рпр, (42) 5xmax 5x2 Робщ где – общее усилие на перемещение мембраны при прямом ходе, кг;

s – суммарный межвитковый зазор пружины, равный рабочему ходу мембраны;

R1 – радиус рабочей части мембраны, м; Р – давление воздуха, действующее на мембрану; – показатель отношения радиуса жесткого центра к радиусу ст rРпр с s – сила сжатия пружины:

мембраны ( ); с – жесткость пружины;

Rв с s Vтр в Gм.д. 2 2 Fд х, (43) 2g в Vтр где – объем воды в камере насоса, м3; в – плотность воды при заданной температуре, кг/м3; Gм.д. – вес мембраны и обжимных дисков; – скорость транспортирования воды, м/с; – коэффициент местных сопротивлений (клапанного устройства, поворотов в линии транспортирования; Fд – сила, приходящаяся на единицу длины дуги; х' – скорость перемещения мембраны, м/с.

Автопоилки являются базовыми элементами в подсистемах автопоения, с которыми непосредственно контактируют животные, и которые требуют периодического их обслуживания. С целью снижения загрязненности автопоилок и повышения комфортности обслуживания животных разработана конструкция водопойного стакана с перфорированным жестким или гофрированным корпусом (рис. 10).

Элементарный объема воды, поступающей в стакан, с учетом площади выпускных отверстий в стенке стакана будет:.

dV Qж d f 2gHc d, (44) где Qж – интенсивность отбора воды животными, л/с; – коэффициент расхода воды через водовыпускные отверстия; Нс – высота столба воды в системе автопоения, м; f – общая площадь водовыпускных отверстий, м2.

Затраты времени на поступление элементарного объема воды в стакан зависят от формы водопойного корыта (чаши) по рисунку 10.

1 1 4 4 а) а) в) в) 1 – поплавок; 2 –гофрированный корпус; 3 – водовыпускное отверстие; 4 – верхний фланец;

5 – корпус индивидуальной поилки;6 –перфорированный куполовидный клапан; 7 – гибкий поводок; 8 – клапан подачи воды; 9 – подводной водопровод; 10 – корпус водопойного корыта групповой поилки Рис. 10. Схемы автопоилок с гофрированным водопойным стаканом В чашу в виде сферы (индивидуальная поилка в безнапорной линии автопоения) элементарный объем воды поступает за время:

Fc dz ах dH d , f 2g Нс.ж. f 2g Нс.ж. (45) Fс ах где Fc – площадь воды в рассматриваемом сечении ( ), м2; ах – ради2 ус сечения сегмента по оси Х, м; r – радиус по(ах 2r hz hz 2r z z2 ) верхности сегмента, м; hz – текущая координата по оси Z, м; z – координата оси Z, отражающая уровень воды в чаше, м; Нс.ж. – высота расположения водовыпускного отверстия, м.

Тогда площадь водовыпускных отверстий в ней будет:

8 rf . (46) 3 r g В процессе работы водопойного стакана (рис. 11) необходимо выполнение следующих условий: сила, прилагаемая животным, должна соответствовать зоотехническим требованиям; не должно быть самопроизвольного раскрытия гофры стакана при воздействии животного; по окончании процесса отбора воды усилие, создаваемое днищем стакана, должно обеспечивать возврат гофры в исходное положение. Математически эти условия представлены зависимостями:

Рж Рзоот Рп Рс Ра Рл Рк ;

(47) РN Рк Ра Рп Рс Р ;

(48) л Рп Рс Р РN Рк Ра Рм.с., (49) л где Рм.с – усилие для преодоления местных сопротивлений в зоне водовыпускных отверстий, кгс.

Рис. 11. Расчетная схема поилки с водопойным стаканом На их основе получены зависимости по определению толщины стенки и днища водопойного стакана:

- для напорной линии автопоения 2 (Рк Рж g V PaRдн Ннб Fа ) 2n Aд Rср ст , (50) Е(2х L) где Rдн – радиус днища водопойного стакана;

- для безнапорной линии автопоения (Рк Рж g V ) 2n Aд Rср ст ;

(51) Е(2х L) - для напорной линии автопоения 2 2 Ннб (cos Rдн) (РаRдн Рк Рмс Ест(2х L) дн ;

(52) 2 2 g Rдн g Rдн 2n Ag Rср - для безнапорной линии автопоения и групповых автопоилок Ннб cos Рк Рмс Ест (2х L) дн , (53) 2 2 g Rдн g Rдн 2n Ag Rср где V – объем воды, вытесненной днищем стакана; Rдн – радиус днища стакана; Ннб – высота расположения напорного бака; Fа – активная площадь поверхности гофры; п – число отверстий гофре; Аg – коэффициент, зависящий от параметров относительной глубины гофр; Rср – средний радиус стенки стакана; Е – модуль упругости материала стенки стакана; х – перемещение днища стакана; L – рабочий ход днища стакана.

Вместимость чаши как малоемкостной поточной системы составляет V Vо Vрег Vост, (54) Vо,Vрег,Vост – запасная, регулирующая и остаточная вместимости чаши где групповой автопоилки.

Обозначим далее Х(t) – дифференцируемый случайный процесс расхода воды из поилки, а – значение ординаты функции Х(t), выбросы за которую нужно определить, тогда искомая вероятность выброса будет:

РХ (t) a; X (t dt) a. (55) Предполагая, что рассматриваемая регулирующая масса является случайной функцией с нормальным распределением, среднее число ее выбросов в единицу времени определится по формуле (атХ )2 2 Х Х па Р(а) е 2 , (56) 2 Х где т – математическое ожидание случайной функции; – среднех Х квадратическое отклонение ординат случайной функции; – средХ' неквадратическое отклонение производной случайной функции.

На рассматриваемом промежутке времени Т выбросы должны быть редкими, их распределение может быть описано законом Пуассона, тогда значение уровня выброса определится по формуле:

X , Vрег f (a) 2ln lnT ln ln (57) X 2 Pрас X где Ррас – вероятность, что за время Т не произойдет ни одного выброса.

Регулирующая масса характеризуется геометрическими параметрами водопойной чаши, среди которых основным является фронт поения. Рассмотрев расположение животных относительно поилки (рис. 12), нами получены зависимости по определению фронта поения.

При линейном расположении животных вдоль поилки общий фронт поения будет:

fоб (пж 1) в6 2tg lж в4 К, (58) где в 4 – ширина головы животного в зоне рогов, м; lж – длина туловища животного, м; – угол расположения животного относительно края корыта, м;

К – коэффициент, учитывающий количество зон обслуживания у поилки.

а – групповая поилка прямоугольной формы;

б – групповая поилка круглой формы Рис. 12. Расчетные схемы загрузки групповых поилок При расположении животных по кругу удельный фронт поения составит:

(Dвс lк ) пж fуд rвс lк , (59) 180 2п где – угол между центрами водопойных стаканов; Dвс – диаметр водопойного стакана, м; lк – зазор между водопойными стаканами (lк =в4 – в1), м;

в 4 – размер головы животного в верхней части, м; в – размер «морды» животного в нижней части головы, м; пж – расчетное максимальное число живот lк ных, обслуживаемых поилкой; rвс – радиус водопойного стакана, м; – конструктивный зазор между краем водопойного стакана и корпусом водопойного корыта, м.

Эффективность групповых поилок во многом зависит от величины непроизводственного расхода воды на слив (поилки проточного типа) и расхода электроэнергии (поилки с электроподогревом).

Для поилок проточного типа, наряду с конструктивными решениями утепления корпуса поилки, важное значение имеет технологическое и конструктивное решение слива воды (рис. 13) и его регулирования в зависимости от изменения температурных показателей внешней среды.

Производительности приточного и сливного устройств должны находиться между собой в следующей зависимости:

Qпр.у. Qсл.у. (60) Приток воды может быть определен по формуле:

об Fв (tn tn) Qпр.у. , (61) c t где об – обобщающий коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·оС; Fв – площадь водной поверхности, м2; tп, t'п – средние температуры воды в поилке с теплоо вой нагрузкой и без нее, С; t – разность температур поступающей и сливаемой воды, оС.

Расход воды через сливное устройство будет:

3/ Qсл.у m в 2g H, (62) где т – коэффициент расхода сливного устройства; в – ширина водослива, м (в = D); D – диаметр сливного патрубка, м.

в=2R' в=D в=D 1 – днище водопойного корыта; 2 – водовыпускные окна; 3 – наружный патрубок; 4 – сливной патрубок; Р – высота порога водослива; Н – напор на гребне водослива; – толщина порога водослива; в – ширина водослива Рис. 13. Схема сливного устройства групповой проточной поилки Совместное решение зависимостей (61) и (62) позволяет обосновать основные конструктивные параметры устройств.

Анализ конструктивных решений термосиловых датчиков, обеспечивающих регулирование протоком воды, и теплового процесса в них позволил подтвердить справедливость зависимости по определению их статической и динамической характеристик.

Статическая характеристика датчика будет:

Gн M м ср 100 M 3D2 H м hк к t, м 4в rц (63) в rц в где h, hоб – перемещение штока или капсулы датчика; Gн – масса наполнителя; d – диаметр штока; в – ширина зоны начальной деформации капсулы;

rц – радиус центра тяжести сечения деформации капсулы; Мм – содержание металлического компонента в наполнителе; ср, ', к – коэффициенты объемного расширения воска, металлического компонента и линейного расширения материала корпуса; в, м – плотности воска и металлического компонента; t – диапазон изменения температуры.

Длительность переходного процесса до момента начала перемещения штока или капсулы может быть определена исходя из равенства:

tд Gд Сэ d tн.д tд tв Kд o, (64) э Fкд d tн.д tн.в где Gд – масса датчика; Сэ – приведенная теплоемкость датчика; д – коэффициент теплопередачи датчика; Fкд – поверхность корпуса датчика;

tд, tв – приращение температуры датчика и воды; tн.д, tн.в – исходные темпеtн.в ратуры датчика и воды; Kд – передаточный коэффициент ; , о – вре(Kд ) tн.д мя температурного возмущения и начало движения исполнительного элемента.

Н Р Практически это уравнение определяет чувствительность датчика.

Для групповых поилок с электроподогревом на период активного потребления воды (особенно после раздачи корма – = 2…2,5 ч) предложена система подсоса теплой воды из подогревателя с последующим смешением ее в зоне водовыпуска с вновь поступающей холодной водой. Для снижения теплопотерь через корпус такой поилки используется вакуумированный насосом 8 теплоизолятор в виде межстенной камеры 3 корпуса чаши 5 (рис. 14).

7 8 1 – подводной трубопровод холодной воды; 2 – наружный корпус поилки; 3 – вакуумированная камера; 4 – камера повышенного давления; 5 – водопойная чаша; 6 – крышка поилки; 7 – линия отсоса воздуха; 8 – мембранный насос; 9 – линия нагнетания воздуха;10 – водопойный стакан; 11 – устройство аварийного слива воды; 12 – линия термосифонной циркуляции; 13 – электронагревательный блок; 14 – ли12 14 ния подсоса теплой воды; 15 – клапанно-поплавковый механизм Рис. 14. Схема групповой поилки с электроподогревом Глубина вакуума, обеспечивающего подсос горячей воды, определяется с использованием основного уравнения Бернулли и конструктивных параметров узла смешения:

2 Рвак1 Pатм Р1 v2 Dn 2, (65) 2 2 2 2g (Dn d ) Dn d где Р1 – давление в зоне ввода подсасывающего трубопровода; – скорость воды в зоне выпуска; Dп – внутренний диаметр водовыпускного патрубка;

d – наружный диаметр всасывающего трубопровода.

Предположив, что изменение случайной величины Хi (количество обслуживаемых животных поилкой в данный момент) носит случайный характер, а ее значение т распределяется по нормальному закону, по теории выбросов можно определить вероятное количество животных т, одновременно обслуживаемых поилкой:

Хт 2 Рт Р(х т) е, (66) 2 где Хт=т-N·р – отклонение случайной величины Х от математического ожидания; т – число одновременно потребляющих воду животных; N – чисtо.ср ленность технологической группы животных в секции (загоне); Р – вероТц.ср ятность появления случайной величины Х; N p g – среднеквадратическое 1 p отклонение случайной величины; – вероятность противоположного события; tо.ср – среднее время отбора воды животным; Тц.ср – средняя продолжительность цикла (потока).

Рассматривая появление случайной величины Хт относительно заданного уровня а=т (рис. 15), устанавливают число совпадений потоков за временной интервал Т.

а=т Рис. 15. Схематическая интерпретация выбросов стационарного дискретного потока животных при поении После чего, задав объем межстенной камеры корпуса поилки Vр, определяют объем рабочей камеры насоса Vp 2 Vрк , (67) Хт 2 N e Nc где – коэффициент использования объема рабочей камеры насоса; Nc – нормативное число суток эксплуатации поилки до очередного технологического обслуживания; – средняя частота совпадений потоков на заданном уровне.

В подсистеме санитарной обработки вымени коров существующая двухцикловая (подмывание вымени и обтирание тканевой салфеткой) технология не полностью отвечает зоотехническим требованиям Нами предложена 3х-4хцикловая технология очистки вымени с использованием воды с различным рН и воздуха повышенного давления (рис. 16).

,сек,сек 1 1 2 2 ц ц - во з д у х ; - в о д а ; - во д о в о з д у ш н а я с ме с ь ;

- воздух; - вода; - водовоздушная смесь;

- во з д у х.

- воздух.

Рис. 16. Вариант цикла работы усовершенствованного подмывочного устройства Расход воздуха в первом цикле зависит от усилия Ротр отрыва механических загрязнений, скорости воздушного потока и длительности:

c 2Ротр Vв1ц Nж, (68) lз fотр где fотр – площадь отрыва (контакта загрязнений с кожным покровом вымени);

с – скоростной коэффициент; fо – площадь воздуховыпускных отверстий, м2;

lз – расстояние перемещений загрязнений, м; Nж – количество обслуживаемых животных, гол.

Расход воздуха в третьем цикле зависит от расхода подмывочной воды и корректируется долей воздуха в смеси:

2Ротр d0 3 (69) Vв3ц Nж, 4 где – коэффициент истечения водовоздушной смеси; dо – диаметр водовыпускных отверстий, м; 5 – длительность цикла обработки вымени водовоздушной смесью, с; п –показатель доли воздуха в смеси.

Расход воздуха в 4-м цикле зависит от влажности кожного покрова и предназначен для сушки вымени:

с ( Р1 Р2 )7 F Vв4ц Nж, (70) ( dн dк ) где с – коэффициент испарения; Р1 – давление пара при температуре испаряющейся воды; Р2 – парциальное давление пара в окружающем воздухе; 7 – время цикла подсушки вымени; F – площадь обрабатываемой поверхности вымени; dк – влагосодержание воздуха в конце операции; dн – влагосодержание воздуха в начале операции.

Тогда объем воды на очистку вымени будет:

2P 2Р d0 3 d0 5 1 ср Vр Nж, (71) 4 4 где Н – высота установки напорного бака, м; Р – давление, создаваемое в подсистеме, кПа; – доля воздуха в транспортируемой смеси.

Количество водовыпускных отверстий в чаше подмывочного устройства.

4Fоб.п п , Кк d0 где Кк – коэффициент коррекции диаметра.

В конструктивно-технологических решениях линий подмывания вымени коров (рис. 17-19) высота установки накопительного бака должна быть n Рн (lф.к l1 l2)2 2(1 42 nк 3 Ро б Н , у (72) 2g dтр 2g где Рн – нормативное давление воды на выходе из распылителя, кПа; Ро– давление на свободной поверхности воды в баке, кПа; – сумма коэффи циентов местных сопротивлений, 1 2 3 ; 1 – коэффициент сопротивления в зоне сужения потока (днище водонапорного бака – трубопровод);

2 – коэффициент сопротивления в полукольцах собранного гибкого трубо 2 42 nк 3 – коэффициент сопротивления в зоне распыла провода ( );

3 3 nот ( );

2 – коэффициент сопротивления колена с закруглением при =90о; nк – ко личество полуколец трубопровода; – коэффициент сопротивления в зоне водовыпускного отверстия; n – количество водовыпускных отверстий.

1 – емкость для питьевой воды; 2 – емкость для подмывочной воды;

3 – подвеска; 4 – подмывочное устройство; 5 – трубопровод подмывочной воды Рис. 17. Схема линии подмывания вымени коров 1 – емкость для питьевой воды; 2 – емкость для подмывочной воды; 3 – емкость сжатого воздуха;

4 – трубопровод подачи воздуха; 5 – трубопровод подачи подмывочной воды; 6 – подмывочное устройство; 7 – подвеска Рис. 18. Схема линии подмывания вымени коров водовоздушной смесью 1 – накопительная емкость; 2 – защитная решетка; 3 – предохранительный клапан; 4 – вакуумная линия системы доения; 5 – вакуумный регулятор; 6 – люк удаления органических загрязнений;

7 – фильтрующая решетка; 8 – подвеска; 9 – трубопровод загрязненной воды; 10 – подмывочное устройство Рис. 19. Расчетная схема линии отвода загрязненной воды Если в процессе подмывания вымени используется водовоздушная смесь, то давление воздуха в межстенной камере определяется по формуле Рем Рт Р1 Рр Рм, (73) где Рт – максимально допустимое давление, обеспечивающее комфортное состояние животного в процессе обмывания вымени, кг/м2; Рl – потери давления при движении воздуха в воздуховоде, кг/м2; Рр, Рм – потери давления воздуха на разгон капель воды за местом смешения и в местных сопротивлениях, кг/м2.

в Dтр Диаметр транспортного трубопровода и расход воздуха Qв кг воздуха :

кг воды Qвод 4Qв в Qв . (74) Dтр , в в Изучены варианты использования для подачи подмывочной воды мембранного насоса. Рассмотрены две схемы его работы. По первой насос непосредственно подает подмывочную воду к подмывочному устройству, по второй он обеспечивает повышенное давление в баке накопителе, за счет которого вода подается к подмывочному устройству.

Для линии отвода загрязненной воды получены зависимости и для определения необходимого вакуумметрического давления Рв, производительности Qсм и диаметра Dтр транспортного трубопровода:

Рв Ра з.в. (Нп hl hм), (75) где Ра – атмосферное давление; з.в – плотность загрязненной воды; hl – потери напора по длине линии транспортировки загрязненной воды; hм – местные потери напора в линии транспортировки загрязненной воды;

Vраз Gм.з.

Qсм м.з 3, (76) где Vраз – разовая порция подачи воды на очистку вымени одной коровы, м3;

Gм.з, м.з – объем и плотность механических загрязнений; 3 – затраты времени на цикл обмывания вымени коровы;

4Qсм Dтр , (77) в 2g Н у см q где – коэффициент расхода гидросмеси; Ну – разность уровней расположения подмывочного устройства и накопительной емкости, м.

Подвеска транспортного трубопровода и подмывочного устройства его рассмотрена как гибкая нить, работающая на растяжение под действием сосредоточенных сил и распределенной нагрузки (рис. 20).

Получены расчетные зависимости по определению силы натяжения троmax Упр са Нтч, его максимального провисания и диаметра dтр.

q L2 Рц L ттр .

Нтч (78) max max 16 упр 2 упр т q L2 Pц L (79) тр m , Упрax 4 dmр р mтр q L2 Pц L dтp .

(80) max 4 Упр p где ттр – масса одного метра трубопроводов, кг; L – расстояние между опорами подвеса, м; Рц – сила от веса подмывочного устройства, Н; [р] – допустимое напряжение материала троса на растяжение, Н/м2.

Рис. 20. Расчетная схема подвески на тросе шлангов системы подмывания вымени В разделе «Методика экспериментальных исследований» изложена программа и методика исследований, описаны экспериментальные установки, применяемая измерительная аппаратура. Схема установки для исследования взаимосвязи животных с линией автопоения (поилкой) и расхода воды и ее фрагментов в производственных условиях представлены на рисунках 21, 22.

При проведении исследований использованы: термометры ТЭТ-2 и ртутные термометры; прибор ИТВ-1, анемометр; водомеры емкостного и центробежного типов УВК, оборудованные герконовыми счетными устройствами; пьезометры; миллиамперметры Н-340, ЭН-3001, Н-399, вольтметр Э59/1; ваттметр Д-529; амперметр Э-330; самописец Н-30; индикаторная головка и динамометр ДПУ-05-02; кинокамеры КРС-1; весовые устройства (ВНЦ); вакуумная установка и другое оборудование.

В результате исследований получены массивы данных, характеризующие временные параметры процессов, массовые расходы воды, количественные показатели обслуживания животных, температурные параметры воды и окружающего воздуха, данные по гидравлическим сопротивлениям в линиях водообеспечения, расходу тепла и энергии. При обработке данных использовали ЭВМ с прикладным пакетом «Stаtistika».

1 – водопойной корыто; 2 – клапан с сигнализирующим устройством;

3 – счетчики расхода воды; 4 – регистрирующая аппаратура Рис. 21. Общая схема экспериментальной установки Рис. 22. Экспериментальная установка в хозяйственных условиях В разделе «Результаты экспериментальных исследований процессов и технических средств водообеспечения животных» изложены материалы, подтверждающие достоверность теоретических положений диссертационной работы, дан анализ данных экспериментальных исследований по обоснованию режимных и конструктивных параметров системы водообеспечения животных и ее составных блоков.

Установлено, что как востребованность животными линии автопоения, так и отбор воды из нее неравномерны и зависят от времени суток, условий содержания, возраста животных, времени и качества кормления, а также от конструк-ции средств автопоения, обеспечивающих комфортность обслуживания (рис. 23).

1, 2 – животные стартерного периода, 8-12 месяцев [Твоздуха – (-6оС), Тводы – 10оС, ветра – 1,5 м/с;

Твоздуха – 25оС, Тводы – 15оС, ветра – 2 м/с]; 3, 4 – животные ростового периода [Твоздуха – (-5,8оС), Тводы – 10,5оС, ветра – 1,5 м/с; Твоздуха – 2оС, Тводы – 13оС, ветра – 1,2 м/с];

5 – животные заключительного периода откорма [Твоздуха – (-8оС), Тводы – 10оС, ветра – 1,5 м/с] – время раздачи корма.

Рис. 23. График загрузки групповой поилки в загонах откормочной площадки Число циклов отбора воды животным из линии автопоения колеблется от 1 до 5. Их среднее число составляет 3,4 для телят, молодняка и 3 – для коров и животных заключительного периода откорма, при общей длительности разового удовлетворения потребностей животных разных половозрастных групп 1,7–3,3 ч.

Наиболее напряженным периодом обслуживания линией животных является период после дневного кормления длительностью 1,5-2,5 ч. Этот период является характерным для обоснования параметров накопительных емкостей для воды, трубопроводной лини и автопоилок.

Интервалы времени между подходами животных к автопоилкам в линии автопоения и длительность водопотребления представляют собой случайные числа, распределенные по законам Вейбулла и экспоненциальному закону с вероятностью 0,7…0,9 (рис. 24).

Интенсивность подходов для водопотребления животными (N) может быть определена уравнениями регрессии:

у 0,001N 0,065N для телят и молодняка ;

у 522,6 1,09N для коров.

Обработка экспериментальных данных с использованием аппарата теории массового обслуживания позволила обосновать загрузку линии автопоения или требуемое число поильных мест (поилок) при беспривязном содержании животных. Пример обработки данных для группы 200 гол. молодняка на откорме представлен на рисунке 25.

а б 1, 2, 3 – распределение временных интервалов (суточное, в ночной период, после раздачи корма) Рис. 24. Распределение временных интервалов между подходами животных стартерного периода (КРС) к поилке расчетные данные при обс = const; расчетные данные при обс, распределенном по показательному закону; экспериментальные данные по МРис. 25. Зависимость среднего числа животных стартерного периода (М1) в очереди (1), среднего числа (М2) животных в системе (2), среднего числа (М3) незанятых поильных мест (3) от общего числа поильных мест (п) Длительность нахождения животного в очереди для поения в среднем составляет 49 с, после чего животное покидает линию автопоения необслуженным.

Анализ траектории перемещения головы животного в зоне поения (рис.

26) и характер размещения животного относительно групповой автопоилки показал, что при привязном содержании животных расстановка поилок может быть определена по схемам: одна поилка на два животных (однолинейная линия кормления); одна поилка на 3 животных (при спаренной кормушке).

При беспривязном содержании фронт поения на животное в зависимости от половозрастного состава должен составлять 0,25–0,43 м/гол., ограждение групповой поилки должно быть регулируемым в горизонтальной плоскости в диапазоне 100–200 мм, а в вертикальной – 380–850 мм. Использование в поилках водопойного стакана позволяет исключить загрязнение водного объема поилки остатками корма. Внутренний радиус водопойного стакана (гофры) должен находиться в пределах 70–105 мм. Водовыпускные отверстий 6 мм должны обеспечивать необходимый приток воды в поилку с коэффициентом истечения 0,54–0,62. Усилие на раскрытие гофрированного водопойного стакана составляет 1,3–1,5 кг и соответствует зоотехническим требованиям.

h, см 0 20 40 60 80 l, см траектория движения головы коровы;

траектория движения молодняка на откорме Рис. 26. Влияние высоты установки поилок на досягаемость воды животными Установка групповых поилок в обособленных загонах и выгульных площадках должна осуществляться осесимметрично центру кормовой линии или со смещением от него на 2–3 м. Площадь водопойного пункта при использовании поилок прямоугольной формы может быть определена по формуле R2 2 S пж к, (81) 3R в tg(90 ) где R – радиус дуги водопойного пункта, ; в – параметр, характеризующий свободу перемещения животного, м; – угол размещения животного у поилки, =10–15o; пж – количество животных, размещаемых у поилки, гол.; к – показатель обслуживания (к =2 – двустороннее обслуживание; к = 1 – одностороннее обслуживание).

Рациональный расход воды в системе водообеспечения технологических процессов является одним из оценочных показателей эффективности принятых конструктивно-технологических решений.

Исследованиями установлено, что отбор воды из подсистемы автопоения осуществляется с различной интенсивностью: от 2,9 л/мин. для телят до 12 л/мин. для коров и животных заключительного откорма. Статистическая обработка данных по длительности потребления воды животными показала, что они соответствуют законам распределения Вейбулла, нормальному и экспоненциальному (рис. 27).

Анализ корреляционных функций процесса потребления воды показал, что он является дифференцируемым, а производительность питающих устройств может быть обоснована с использованием аппарата теории выбросов.

а б а и б – летний и зимний периоды;

1 – по данным в течение суток; 2 – по данным после раздачи корма Рис. 27. Распределение длительности водопотребления животными стартерного периода Для технологической группы животных численностью 200 гол. производительность клапанно-поплавковых устройств должна быть 55–60 л/мин.

Общий расход воды характеризуется коэффициентами суточной (1,26–3,4) и часовой (2,5–4,9) неравномерности. Разовый отбор воды из подсистемы зависит от обслуживаемого поголовья (рис. 28.) Рис. 28. Зависимость разового объема потребляемой воды от обслуживаемого поголовья коров Значительный непроизводственный расход воды имеет место при поддержании заданной температуры воды за счет протока греющей воды через групповую поилку. Как показали исследования, использование предложенных термосиловых управляющих устройств в проточных поилках позволяет снизить непроизводственный расход воды в 3–4 раза.

Снижению расхода воды, а также расхода электроэнергии в подсистемах с электроподогревом воды способствует конструктивное решение корпуса накопительных емкостей (поилок), предусматривающее в качестве термо- изолятора воздушную вакуумированную прослойку. Значение коэффициента теплопроводности прослойки может быть определено по уравнению регрессии.

0,012Р 0,014, (82) где – коэффициент теплопроводности, вт/м ·оС; Р – давление воздуха в теплоизоляционной камере, кПа.

Коэффициент теплопередачи для данной конструкции корпуса зависит от формы наружной стенки и может изменяться в пределах от 3,88 до 14,5 Вт/м2·оС.

Теплопотери через корпус со сферической стенкой можно определить по зависимости in Qm а2 h2 kсф (tв tп), (83) iгде а – радиус основания сегмента, м; h – высота боковой пове2рхности сегмента, м; kсф – коэффициент теплопередачи, Вт/м ·оС (kсф = 3,88).

Поддержание заданной температуры воды в подсистеме автопоения с термосифонной ее циркуляцией возможно при ее протяженности 25–27 м.

Скорость термосифонной циркуляции воды находится в пределах 0,004–0,м/с. На режим циркуляции воды существенное влияние оказывают местные сопротивления в точках присоединения индивидуальных поилок.

Установлено, что в расчетах коэффициент местных сопротивлений в указанных точках необходимо принимать равным 80–140. В линиях с принудительной циркуляцией воды мембранный пневмопобудитель обеспечивает максимальную производительность при 25–35 пульсах в минуту, составляющую для модульной группы животных (N=25 гол.) 1,5 л/мин. Высота установки насоса относительно уровня воды в баке должна быть порядка 0,8 м.

Линию санитарной обработки вымени коров с подсистемой автопоения объединяет общая накопительная емкость для воды и единый нагревательный элемент. Вместимость накопительной емкости для них зависит от количества обслуживаемых коров. Для модульной группы коров (N=25 гол.) средний суточный расход воды при трехкратном доении составляет 101 л, при двукратном – 70 л при коэффициенте суточной неравномерности 1,1.

Мощность нагревательного блока, обеспечивающего заданный температурный режим подмывочной и питьевой воды составляет 1,8 кВт при цикличном режиме работы (вкл=5 мин. – процесс доения; вкл=20–25 мин., пр=50–55 мин.

– между дойками).

Использование линии подмывания вымени по рисунку 17 позволяет сократить время цикла до 118 с, исключить слив воды на пол стойла. Численность одновременно работающих операторов подчиняется биноминальному закону распределения с вероятностью 0,8-0,86 (рис. 27), а длительность совместной работы двух и более операторов составляет 11–7 с.

Использование для подмывания вымени коров водовоздушной смеси позволяет снизить расход воды на подмывание вымени на 20–28%, а применение в процессе подмывания вымени активированной воды (рН=6) снижает бактериальную обсемененность вымени в 11 раз (табл. 1).

Рис. 27. Распределение вероятного числа одновременно работающих операторов Таблица 1 – Данные бактериальной обсемененности вымени коров ОМЧ в 1 мл № соска рН раствора до после обработки вымени обработки вымени 2240+3/4 1300+1/1 7,6 (споровая (споровая микрофлора) микрофлора) 1780+2/3 160+2 5,8 (споровая (споровая микрофлора) микрофлора) 14480+1/2 8880+3 3,5 (споровая (споровая микрофлора) микрофлора) 3840+1/3 300+4 8,6 (споровая (споровая микрофлора) микрофлора) Предлагаемая конструкция подвески транспортных трубопроводов обеспечивает комфортность работы оператора машинного доения. Усилие на перемещение подмывочного устройства не превышает 8 Н.

Наиболее эффективная работы подмывания вымени водой наблюдается при расстоянии поверхности вымени от водовыпускного отверстия 0,065– 0,09 м (рис. 28).

Р=150 кПа Рис. 28. Зависимость давления струи воды на вымя от расстояния распылителя до вымени В пятой главе дана оценка экономической эффективности внедрения результатов исследований системы водообеспечения технологических процессов обслуживания КРС с учетом новых конструктивно-технологических решений. В качестве базы сравнения принята стандартная система водообеспечения, используемая на животноводческих объектах и являющаяся близким аналогом исследуемой.

По результатам производственных испытаний источниками экономического эффекта являются снижение затрат труда (38,29%), энергии (18,7%), капиталовложений (9,4%) и расхода воды (13,1%). Срок окупаемости капитальных вложений составляет 2,08 года.

Общий годовой экономический эффект от внедрения предложенных разработок на поголовье коров Ростовской области может составлять 551,5 млн.руб. При этом дополнительный эффект от повышения продуктивности скота, снижения расхода ресурсных составляющих (корма, подстилка), может достигать 1008,81 руб. на 1 голову в год Общие выводы 1. Применение системного подхода к изучению и анализу водообеспечения технологических процессов по обслуживанию крупного рогатого скота позволило установить технико-технологическую связь между отдельными технологическими процессами и на принципе унификации разработать информационно-структурную схему системы «человек – машина – животное» с определенным количеством технологических элементов и связей (потоков).

2. Установлено, что система водообеспечения технологических процессов по обслуживанию крупного рогатого скота в рамках технологических (зоотехнических) требований может включать в себя подсистемы автопоения животных, санитарной обработки вымени коров, обработки кожного покрова животных и подготовки кормов к скармливанию.

3. Режим работы системы обосновывается потоками, формируемыми человеком, обслуживающим систему, животными, потребляющими воду или требующими обслуживания, а также потоками, обеспечивающими взаимосвязь элементов системы между собой, между системой и окружающей средой.

4. Процессы автопоения крупного рогатого скота и подмывания вымени коров являются случайными. Процесс автопоения характеризуется такими показателями, как интервал времени между подходами животных к месту отбора воды и длительностью отбора воды. Данные показатели являются случайными величинами, распределенными по определенным законам: нормальному, экспоненциальному, Вейбулла. Процесс подмывания вымени коров характеризуется временными показателями процесса (операций подмывания, прерывание подмывания), величиной расхода воды и числом операторов, участвующих в процессе. Показатель расхода воды является случайной величиной, распределенной по биноминальному закону и косвенно обосновывает количество и длительность одновременно задействованных операторов машинного доения.

5. Эмпирические распределения показателей процесса водопотребления согласуются с теоретическими, что позволяет использовать метод статистического моделирования, математический аппарат теории поточных линий и массового обслуживания при определении режимов водопотребления и параметров базовых элементов системы.

6. Разработанные алгоритмы статистического моделирования могут быть использованы при исследованиях процесса автопоения и обосновании параметров линии автопоения, так как отражают логическую последовательность действий и описывают реальный процесс с погрешностью 5–20%.

7. Водообеспечение технологических процессов обслуживания КРС рекомендуется осуществлять по энергосберегающим технологиям, в основу которых положено: многофункциональность отдельных элементов системы (накопительно-распределительные емкости), термосифонный принцип циркуляции воды в линии автопоения и в групповых средствах автопоения, использование в качестве силового агента и термоизолятора в напорных устройствах, емкостях-накопителях и средствах группового автопоения воздуха.

При этом для обработки вымени коров предлагается четырех цикловый режим с последовательным использованием по циклам в качестве агентов обработки подогретого воздуха (t=35–45оС; Р=150 кПа), водовоздушной смеси (t=45±5оС; Р=150 кПа; коэффициент соотношения воды к воздуху =0,29– 0,32), электроактивированной водовоздушной смеси (рН = 5,8; 8,6; t=40– 45оС) и подогретого воздуха (t=40–45оС; Р=150 кПа).

8. Для реализации предложенных ресурсосберегающих технологий разработаны конструктивные решения базовых элементов системы, теоретически и экспериментально обоснованы их основные параметры, требования к размещению:

- резервирующий напорный бак: многосекционный, для размещения питьевой воды, подмывочной воды, воздуха пониженного давления (Рвак =30–50 кПа), воздуха повышенного давления (Р = 150–200 кПа); объем для воды – 0,114м3 на модульную группу 25 коров; общий нагревательный элемент (N=1,8 кВт/модульную группу 25 коров); максимальный предел нагрева подмывочной воды – 70оС; поддержание заданной температуры питьевой воды – вторичным нагревом через разделительную стенку (tп=10–30оС); коэффициент теплопередачи через корпус бака (многослойная круговая стенка с винтовым воздуховодом – 8,3 Вт/м2·С; сферическая многослойная стенка – 3,88 Вт/м2·С; - индивидуальные поилки: чашечная с защитным гофрированным стаканом (количество отверстий – 4–10, dот = 6 мм); установка – на передней стенке кормушки; загрузка поилки – одна на две головы с односторонним доступом животных, одна на 3 гол. с двусторонним доступом животных, одна на 12 гол. при беспривязном содержании в животноводческих помещениях;

- групповая поилка: форма квадрата (прямоугольника), круглая при осесимметричном расположении относительно линии кормления; круглая форма при асимметричном расположении на линии примыкания соседних, смежных загонов (площадок); фронт поения на одно животное (круглая форма – 0,20–0,50 м/гол.; прямоугольная форма – 0,25–0,43 м/гол.); корпус поилки многослойный с воздушной теплоизоляционной прослойкой; обобщенный коэффициент теплопередачи – 5,3 Вт/ м2·С; подогрев воды комбинированный (с использованием электронагревательных элементов – ТЭНов – основной; за счет периодического протока воды – основной или аварийный); мощность нагревателя на поильное место – 0,187 кВт; расход проточной воды – 1 м3/сутки; наличие гофрированного с водовыпускными отверстиями водопойного стакана (внутренний диаметр стакана – 90–250 мм); количество водовыпускных отверстий d = 6 мм – 4–24); установка поилки – по центру кормовой линии с отклонением в одну или другую сторону на ±2 м (осесимметричное размещение поилки) или по разделительной линии загонов (секций);

минимальное отстояние поилки от линии кормления – 6–8 м;

- насос-побудитель: мембранный, пневматически; оптимальное число пульсаций мембраны – 30 п/мин.; производительность насоса для модульной группы животных (25 коров) – 0,0015 м3/мин.; количество рабочих циклов между дойками – 2–4 цикла; средняя продолжительность рабочего цикла – 8–9 мин.; средняя продолжительность простоя насоса – 90 мин.; интенсивность натекания воздуха в вакуумированную камеру (ресивер) пневмосистемы насоса – 0,00217 кПа·м3/с; резервный запас вакуума в межстенной камере резервирующего водонапорного бака – 0,12 м3, рабочий диапазон вакуума – 30–50 кПа; количество циклов вакуумирования ресивера – 3–4; уровень установки насоса относительно водонапорного бака – 0,79 м;

- транспортная линия подсистемы автопоения: замкнутая линия трубопроводов (dтр = 25 мм); скорость термосифонной изоляции воды – 0,004–0,м/с; допустимая длина термосифонной линии – 25–27 м, скорость циркуляции воды при работе побудителя – 0,12–0,4 м/с;

- транспортная линия подсистемы подмывания вымени коров: гибкие полиэтиленовые шланги (диаметры шлангов подачи воды – 8 мм; транспортировки загрязненной воды – 8–12 мм); давление подмывочной водовоздушной смеси – 150 кПа; вакуумметрическое давление в накопителе загрязненной воды – 45–50 кПа; емкость накопителя загрязненной воды – 0,12 м3; давление воздуха в накопительной камере – 150–210 кПа; диаметр водовыпускного отверстия подмывочного устройства – 1,5 мм; расход воды на подмывание вымени коровы – 1,0 л/гол.; средняя длительность цикла подмывания вымени коровы – 2 мин.;

- подвеска подмывочного устройства: гибкая, тросовая; диаметр троса – 9 мм; усилие натяжения троса – 90–170 кгс; величина провисания троса – 25–80 мм; усилие на перемещение подмывочного устройства – 8 Н; трассировка троса по крайней линии служебного прохода на высоте – 2,0 м.

9. Использование предлагаемых технологических и технических решений по водообеспечению технологических процессов обслуживания крупного рогатого скота позволяет снизить расход ресурсных составляющих (вода, корма, подстилка, электроэнергия, затраты труда), повысить комфортность труда, получить годовой экономический эффект от снижения приведенных затрат 2174,8 руб. (цены 2010 г.) и дополнительный эффект от технологических решений 1008,8 руб./гол. Внедрение предложенных решений в масштабе региона (Ростовская область) может обеспечить экономический эффект в размере 805,4 млн.руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Поцелуев А.А. Математические модели по обоснованию режимных характеристик и конструктивных параметров групповых поилок для крупного рогатого скота/А.А. Поцелуев// Известия высших учебн.заведений. «Северо-Кавказский регион». – Специальный выпуск, 2004. – С. 151-153.

2. Поцелуев А.А. Статистическая модель процесса автопоения КРС/ А.А.

Поцелуев// Известия высших учебн.заведений. «Северо-Кавказский регион».

– Специальный выпуск, 2005. – С. 62-67.

3. Поцелуев А.А. Термосиловые устройства в системах автопоения/ А.А.

Поцелуев// Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 3. – 2005.

– С. 12-14.

4. Поцелуев А.А. Исследование устройств отбора воды из поилок для крупного рогатого скота/А.А. Поцелуев// Техника в сельском хозяйстве, № 1.

– 2009. – С. 20-22.

5. Поцелуев А.А. Влияние рН показателя воды на загрязненность вымени коров/А.А. Поцелуев// Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 1. – 2009. – С. 14-15.

6. Поцелуев А.А. Анализ потоков, характеризующих работу подсистем водообеспечения на фермах КРС/А.А. Поцелуев// Техника в сельском хозяйстве, № 2. – 2009. – С. 16-17.

7. Поцелуев А.А. Теория выбросов при обосновании параметров средств автопоения/А.А. Поцелуев// Техника в сельском хозяйстве, № 3. – 2009. – С.

12-15.

8. Поцелуев А.А. Система автопоения крупного рогатого скота с мембранным побудителем/А.А. Поцелуев// Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 4. – 2009. – С. 12-20.

9. Поцелуев А.А. Интенсификация подогрева воды в групповых поилках/А.А. Поцелуев// Техника в сельском хозяйстве, № 3. – 2010. – С. 9-10.

10. Поцелуев А.А. Обоснование параметров водонапорного бака линии автопоения/А.А. Поцелуев// Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 7. – 2010. – С. 23-25.

11. Поцелуев А.А. Расчет гибкой подвески в системе подмыва вымени коров/А.А. Поцелуев// Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 7. – 2010. – С. 30-31.

Авторские свидетельства и патенты:

1. Авторское свидетельство № 697114. Поилка для животных/ В.В. Терещенко, М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев, А.Н. Марышев, Л.Х. Эм, К.Д. Шин;

опубл. 15.11.79, бюл. № 42.

2. Авторское свидетельство № 829063. Поилка для животных/ М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев, А.Н. Марышев; опубл. 15.05.81, бюл. № 18.

3. Авторское свидетельство № 858686. Автопоилка для животных/ А.А.

Поцелуев, В.А. Максименко, М.Ф. Сергеев, Л.П.Гусакова; опубл. 30.08.81, бюл.

№ 32.

4. Авторское свидетельство № 858687. Поилка для животных/ А.А. Поцелуев, М.Ф. Сергеев; опубл. 30.08.81, бюл. № 32.

5. Авторское свидетельство № 858688. Автопоилка для животных/ А.А.

Поцелуев, М.А. Тищенко, А.Н. Марышев, В.А. Горбунов, В.В. Куцевалов;

опубл. 30.08.81, бюл. № 32.

6. Авторское свидетельство № 1629001. Поилка/А.А. Поцелуев, Н.В.

Кравченко; опубл. 23.02.91, бюл. № 7.

7. Авторское свидетельство № 1653674. Групповая поилка для животных/ А.А. Поцелуев, Н.В. Кравченко; опубл. 07.06.91, бюл. № 21.

8. Патент № 2053660. Автопоилка для животных/ И.В. Назаров, А.А.

Поцелуев, В.М.Чефонов; опубл. 10.02.96, бюл. № 4.

9. Патент № 2113115. Система автопоения животных/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, Н.А. Щербак, В.А.Максименко; опубл. 20.06.98, бюл. № 17.

10. Патент № 2125791. Система водоснабжения животных/ А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, Н.Ф. Шимель, Н.А. Щербак; опубл. 10.02.99, бюл. № 4.

11. Патент № 2125367. Групповая автопоилка/А.А. Поцелуев, А.А. Лыгин; опубл. 27.01.98, бюл. № 3.

12. Патент № 2130712. Групповая автопоилка/А.А. Поцелуев, А.А. Лыгин; опубл. 27.05.99, бюл. № 15.

13. Патент № 2228025. Система автопоения с/х животных и птицы /А.А.

Поцелуев, А.Г. Пасько, Д.В. Заковоротний; опубл. 10.05.2004, бюл. № 13.

14. Патент № 2189738. Система подмывания вымени животных /А.А.

Поцелуев, Е.Л. Чепурина; опубл. 27.09.2002, бюл. № 27.

15. Патент № 2228026. Групповая автопоилка/А.А. Поцелуев, Е.А. Таран; опубл. 10.05.2004, бюл. № 13.

16. Патент № 2267264. Групповая автопоилка/А.А.Поцелуев, Е.А. Таран, А.Н. Ефремов; опубл. 10.01.2006, бюл. № 1.

17. Патент № 2345522. Групповая автопоилка/Е.А. Таран, А.А. Поцелуев; опубл. 10.02.2009, бюл. № 4.

Монографии:

1. Поцелуев А.А. Ресурсосберегающие системы водообеспечения технологических процессов по обслуживанию крупного рогатого скота/ А.А.

Поцелуев. – Ростов-на-Дону: «Терра Принт», 2009. – 143 с.

Учебные пособия:

1. Поцелуев А.А. Водоснабжение объектов сельскохозяйственного назначения (Гриф УМО, Министерства)/ А.А.Поцелуев. – Зерноград: РИО ФГОУ ВПО АЧГАА, 2005. – 305 с.

Научные отчеты, статьи в журналах и сборниках научных конференций:

1. Поцелуев А.А. Предварительные результаты испытаний опытных машин и оборудования откормочных площадок. Отчет по НИР, № госрегистр.

76022129/ М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1976. – 17 с.

2. Поцелуев А.А. Исследование процесса поения молодняка КРС и обоснование параметров групповых поилок. Отчет по НИР, № госрегистр.

77028170/ М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1977. – 15 с.

3. Поцелуев А.А. Исследование групповых поилок с повышенной теплоизоляцией и автоматическим регулированием слива воды. Отчет по НИР, № госрегистр. 77028170/ М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1978. – 17 с.

4. Поцелуев А.А. Некоторые результаты исследований и испытаний групповых поилок для откормочных площадок КРС/М.А. Тищенко, В.В. Терещенко, А.А. Поцелуев//Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. Сб. науч.трудов, вып. 31. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1978. – с. 67-74.

5. Поцелуев А.А. Теоретические исследования процесса водопотребления животными из групповых поилок проточного типа. Отчет о НИР, № госрегистрации 77028170/М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1979. – 17 с.

6. Поцелуев А.А. Результаты исследований и испытаний групповых поилок. Отчет о НИР, № госрегистрации 77028170/М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград, 1979. – 8 с.

7. Поцелуев А.А. Чтобы напоить подогретой водой/М.А. Тищенко, М.А.

Колесников, А.А. Поцелуев//Сельское хозяйство России, № 12, 1979. – С. 5557.

8. Поцелуев А.А. Исследование групповых поилок проточного типа. Отчет о НИР, № госрегистрации 77028170/М.А. Тищенко, А.А. Поцелуев. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1980. – 18 с.

9. Поцелуев А.А. О режимах водопотребления в загонах откормочных площадок молодняка КРС/А.А. Поцелуев//Механизация и электрификация технологических процессов на животноводческих фермах. Сб. науч. трудов.

– Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1980. – С. 42-48.

10. Поцелуев А.А. Об использовании термосиловых датчиков для регулирования слива воды из групповых поилок проточного типа на откормочных площадках КРС/А.А.Поцелуев//Механизация и электрификация с/х, № 10, 1981. – С. 67 (№ 125-81).

11. Поцелуев А.А. Результаты исследований рабочего процесса групповой поилки/А.А. Поцелуев//Повышение эффективности механизации технологических процессов в животноводстве. Сб. науч. трудов. – Зерноград:

ВНИПТИМЭСХ, 1982. – С. 80-86.

12. Поцелуев А.А. Конструктивные особенности и результаты исследований устройств для управления рабочим процессом в автопоилках/А.А. Поцелуев//Энергосберегающая технология механизированных работ в сельском хозяйстве. Сб. науч. трудов. – Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 1990. – С.

66-72.

13. Поцелуев А.А. Результаты исследований процесса автопоения /А.А.

Поцелуев//Механизация и электрификация с/х производства, № 6, 1990. – с.

30.

14. Поцелуев А.А. Система контроля за потреблением воды животным/А.А. Поцелуев//Механизация и электрификация с/х производства, № 8, 1990. – с. 31.

15. Поцелуев А.А. Совершенствовать автопоилки проточного типа /А.А.

Поцелуев//Сельские зори, № 1, 1991. – С. 64-65.

16. Поцелуев А.А. Проектирование линий водоснабжения и автопоения/А.А. Поцелуев//Методическое пособие. – Зерноград: АЧИМСХ, 1992. – 62 с.

17. Поцелуев А.А. Обоснование режимных параметров термосифонной системы групповой поилки/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров// Совершенствование технологических процессов машин и аппаратов в инженерной сфере АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1996. – 123 с.

18. Поцелуев А.А. Тепловой баланс и результаты исследований рабочего процесса автопоилки с термосифонной системой подогрева воды/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров// Совершенствование технологических процессов машин и аппаратов в инженерной сфере АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1996. – 123 с.

19. Поцелуев А.А. Результаты исследований процесса подмывания вымени в коровнике с привязным содержанием коров/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, Н.Ф. Шимель// Совершенствование технологических процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1999. – с.

74-82.

20. Поцелуев А.А. Энергосберегающая система автопоения/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, А.А.Лыгин, Н.А. Щербак// Совершенствование технологических процессов машин и аппаратов в инженерной сфере АПК.

Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1999. – С. 70.

21. Поцелуев А.А. Исследования рабочего процесса водонагревателя циркуляционной системы автопоения/А.А. Поцелуев, Н.А. Щербак// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1999. – С. 71-74.

22. Поцелуев А.А. Обоснование накопительной емкости водонагревателя циркуляционной системы автопоения/А.А. Поцелуев, Н.А. Щербак// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 1999. – С. 98-102.

23. Поцелуев А.А. Усовершенствование схемы локальных систем автопоения на фермах КРС/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, А.А. Лыгин// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2000. – С. 110-113.

24. Поцелуев А.А. Анализ технологической топологии систем автопоения с/х животных/А.А. Поцелуев// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2000. – С. 124126.

25. Поцелуев А.А. Анализ расхода воды в системе подмывания вымени коров/А.А.Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2000. – С.

127-129.

26. Поцелуев А.А. Анализ тепловых потерь в проточных водонагревателях/А.А. Поцелуев, Н.А. Щербак// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2000. – С. 138140.

27. Поцелуев А.А. Система автопоения/А.А.Поцелуев, И.В.Назаров, Н.А.

Щербак, А.А. Лыгин// Сельский механизатор, № 8, 2000. – С. 49.

28. Поцелуев А.А. Результаты исследований систем автопоения с термосифонной циркуляцией/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, Н.А. Щербак// Адаптивные технологии и технические средства в производстве и животноводстве. Сб.науч.трудов. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2000. – С. 222-227.

29. Поцелуев А.А. Направления совершенствования систем автопоения для животноводческих объектов/А.А. Поцелуев, Н.А. Щербак, А.А. Лыгин, Н.Ф. Шимель// Адаптивные технологии и технические средства в производстве и животноводстве. Сб.науч.трудов. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2000.

– С. 217-222.

30. Поцелуев А.А. Анализ теплового процесса системы подмывания вымени коров/А.А. Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград: АЧГАА, 2001. – С. 72-76.

31. Поцелуев А.А. Анализ рабочего процесса системы подвеса подмывочного устройства/А.А. Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград:

АЧГАА, 2001. – С. 76-81.

32. Поцелуев А.А. Использование вакуума в системах автопоения с/х животных/А.А. Поцелуев, Н.А. Щербак// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград: АЧГАА, 2001. – С. 159-162.

33. Поцелуев А.А. Анализ рабочего процесса системы подвеса подмывочного устройства/А.А. Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград:

АЧГАА, 2001. – С. 76-81.

34. Поцелуев А.А. Повышение эффективности использования воды при производстве и переработке с/х продукции/А.А. Поцелуев, И.В. Назаров, Л.Н. Родина, Е.В. Савенко// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград: АЧГАА, 2001. – С. 162165.

35. Поцелуев А.А. Анализ теплового процесса системы подмывания вымени коров/А.А. Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.работ (вып. 3). – Зерноград: АЧГАА, 2001. – С. 72-76.

36. Поцелуев А.А. Система подмывания вымени коров/А.А. Поцелуев, Е.Л. Чепурина// Конструирование, использование и надежность машин с/х назначения. Сб. науч.работ (вып. 3). – Брянск, 2002. – С. 29-32.

37. Поцелуев А.А. Системы и средства автопоения крупного рогатого скота/А.А. Поцелуев// Перспективные технологии и технические средства для животноводства: Проблемы эффективности и ресурсосбережения.

Сб.науч.трудов. – Подольск: ГНУ ВНИИМЖ, 2003. – С. 87-96.

38. Поцелуев А.А. Биокомфортные системы и средства автопоения сельскохозяйственных животных/А.А. Поцелуев// Новая техника и технологии в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград, РИПКК АПК, 2004. – С. 122-134.

39. Поцелуев А.А. Унифицированная система автопоения свиней/ А.А.

Поцелуев, М.А. Жилин// Новая техника и технологии в АПК. Сб.науч. трудов. – Зерноград, РИПКК АПК, 2004. – С. 32-39.

40. Поцелуев А.А. Анализ теплового баланса групповой поилки/А.А.

Поцелуев, Е.А. Таран// Новая техника и технологии в АПК. Сб.науч. трудов.

– Зерноград, РИПКК АПК, 2004. – С. 112-117.

41. Поцелуев А.А. Анализ процесса истечения воды в водопойный стакан групповой поилки/А.А. Поцелуев, Е.А. Таран// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2005. – С. 72-76.

42. Поцелуев А.А. Анализ расходных характеристик расхода воды животными из групповых автопоилок/А.А. Поцелуев, Е.А. Таран// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2005. – С. 76-80.

43. Поцелуев А.А. Усовершенствование групповых поилок для КРС/А.А.

Поцелуев, Е.А. Таран// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2005. – С. 80-82.

44. Поцелуев А.А. Анализ процесса отбора воды птицей из средств автопоения/А.А. Поцелуев, Д.А. Овсянников// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2005. – С.

82-84.

45. Поцелуев А.А. Анализ процесса подогрева воды в системе автопоения свиней/А.А. Поцелуев, М.В. Жилин// Совершенствование процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2005. – С.

84-90.

46. Поцелуев А.А. Обеспечение безопасности работ при очистке групповых автопоилок/ Е.А. Таран, А.А. Поцелуев// Экономика, организация, технология, механизация животноводства. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2008. – С. 297-300.

47. Поцелуев А.А. Вероятностно-статистический анализ процесса обслуживания КРС групповой автопоилкой/А.А. Поцелуев, Е.А. Таран// Экономика, организация, технология, механизация животноводства. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2008. – С. 300-304.

48. Поцелуев А.А. Система автопоения для животноводческих ферм малой мощности/А.А.Поцелуев, И.В.Назаров//Актуальные проблемы современной науки и образования. Сб.науч.трудов. – Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009.

– С. 281- 285.

49. Поцелуев А.А. Технологическая структура (топология) системы водоснабжения технологических процессов по обслуживанию КРС /А.А. Поцелуев// Актуальные проблемы современной науки и образования. Сб.науч.

трудов. – Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009. – С. 277- 280.

50. Поцелуев А.А. Моделирование процесса потребления воды крупным рогатым скотом в коровнике привязного содержания/И.В. Назаров, А.А. Поцелуев, Т.Н. Толстоухова//Совершенствование технологических процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2009. – С.

35-41.

51. Поцелуев А.А. Анализ гидравлических сопротивлений в циркуляционной линии автопоения КРС/А.А. Поцелуев, А.С. Жванов, В.С. Скидело// Совершенствование технологических процессов и технических средств в АПК. Сб.науч.трудов. – Зерноград: АЧГАА, 2009. – С. 106-109.

52. Поцелуев А.А. Ресурсосберегающие системы автопоения сельскохозяйственных животных повышенной безопасности обслуживания/А.А. Поцелуев// Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение. – Вып. XII. – Ростов-на-Дону: РГСУ, 2010. – С. 468-472.

53. Поцелуев А.А. Обоснование системы водоснабжения модульной фермы/Э.И. Липкович, А.М. Бондаренко, …, А.А. Поцелуев// Модульная ферма с низкозатратной экологически чистой технологией производства молока. – Зерноград: АЧГАА, 2010. – С. 41-56.

Дополнительно материалы опубликованы в реферативных изданиях; изданиях научно-технической информации и пропаганды (9 изд.).




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.