Введение
Известно, что процесс приготовления и выдачи кормовых смесей (КС) является сложной биотехнической целенаправленной системой «человек→ растение→корм→линия приготовления и раздачи→животное→продукт». В центре этой системы стоит животное с его потребностями в питательных веществах для получения планируемой продуктивности, которые должны быть удовлетворены определенным набором кормов и кормовых добавок. При этом качество кормов характеризуется их энергетической ценностью, т.е. способностью кормового продукта накапливать в себе энергию, используемую на получение продукции. Дополнительное энергонасыщение кормового продукта осуществляется при его взаимодействии с рабочими органами машин, различного рода добавками и компонентами. Известно, что смешивание объемистых грубых и сочных кормов с большим содержанием клетчатки, концентрированных и углеводисто-витаминных кормов с минеральными добавками ведет к повышению их питательности на 7,5–10 %.
Однако известные, а также применяемые в настоящее время машины и оборудование, входящие в состав линий приготовления и раздачи кормосмесей КРС, не позволяют готовить кормосмеси с высокой однородностью и выдавать их в соответствии с зоотехнической нормой. Кроме того, из-за отсутствия специальных технических средств, они не позволяют вводить в кормовые рационы компоненты на основе тыквы и др. бахчевых культур и капусты в требуемых количествах, в течение всего зимне-стойлового периода.
Цель исследования
Таким образом, необходима разработка критериев оценки эффективности линий приготовления кормовых смесей крупному рогатому скоту (КРС) на стадии их проектирования. При этом для оценки их эффективности должны быть учтены все факторы, влияющие на функционирование всей системы.
Материал и методы исследования
С учетом вышеприведенного критерия, оценки эффективности функционирования механизированного процесса кормления животных можно представить в следующем виде [2, 4].
, (1)
где ∆ЭГ – годовой экономический эффект процесса механизированного кормления животных; ∆Эi – годовые экономические эффекты от реализации соответствующих зоотехнических, технологических и технических решений;
– суммарные годовые эксплуатационные затраты по принятым процессам; 
– суммарные капитальные вложения в процесс механизированного кормления животных; n – число процессов.
Дальнейшие исследования [1, 3, 5] процесса приготовления и раздачи кормосмесей с включением тыквенного и других компонентов на фермах КРС позволили установить, что его эффективность функционирования также зависит от энергоемкости входящих процессов. Вышеуказанное можно представить следующим выражением, приняв его в качестве экономико-математической модели оценки эффективности функционирования системы механизированного кормления животных:
, (2)
где 
– энергоемкость процесса механизированного кормления животных; 
– суммарные затраты энергии на процесс механизированного кормления животных; 
– часовая производительность технологической линии приготовления и выдачи кормосмесей; tк – продолжительность времени кормления; [tк] – допустимая по зоотехническим требованиям продолжительность кормления.
На основании проведенного анализа, принятых допущений и выдвинутых на решение положений по механизированному кормлению КРС полнорационными кормовыми смесями с использованием тыквы, арбуза кормового, патиссонов, кабачков и капусты разработана обобщенная структурная схема ПТЛ приготовления таких смесей (рисунок 1).
Рисунок 1. Обобщенная структурная схема процесса механизированного кормления КРС кормовыми смесями
В схеме по рисунку 1 приняты следующие обозначения: qб-количество корма на единице длины бункера; ρб - плотность кормовой смеси в бункере раздатчика кормов; qб - однородность смеси в кормовом монолите; nc - число слоев в кормовом монолите; tз - продолжительность заполнения бункера, равная tц-(tтр+tр), где tц, tтр, tр - время цикла, транспортировки и раздачи соответственно; tхх - продолжительность холостого хода собачки храпового механизма подачи; kс - коэффициент, характеризующий степень сжатия потока, kс=υсбтр/uптрб, где υсбтр - скорость движения рабочего органа сборного шнекового транспортера, υптрб - скорость движения подающего транспортера в бункере раздатчика; ∆L - длина слоя; qв - количество корма на выгрузном транспортере раздатчика; uв - скорость движения ленты выгрузного транспортера; kр - коэффициент, характеризующий растяжение потока, kр =υптрб/uа, где uа - скорость движения агрегата; tтр1 - продолжительность подачи одного плода тыквы в измельчитель; tизм1 - продолжительность измельчения одного плода тыквы; dизм - неравномерность подачи смеси из измельчителя на приемный транспортер; dсбтр - неравномерность подачи корма сборным шнековым транспортером; qN - количество корма на единице длины кормушки; ∆qк - приращение однородности смеси; dпт, dпсиdпсол - неравномерности подачи плодов тыквы, силоса и соломы, соответственно; lс и lсол - средняя длина частиц силоса и соломы, соответственно; Dэ - эквивалентный диаметр плодов тыквы; Q1пп птQ2пс и Q3псол - подача питателей плодов тыквы, силоса и соломы, соответственно;uiптр - скорость подающего транспортера питателя соответствующего вида корма; λи - степень измельчения плодов тыквы; ωд - угловая скорость вращения диска измельчителя; kн - количество ножей; h - вылет ножа над диском; lн - длина лезвия ножа; Rд - радиус диска измельчителя; в - ширина окна в диске; ∆ - расстояние между диском и стенкой бункера измельчителя; С - соотношение компонентов по вариантам; Qизм - пропускная способность измельчителя; Nизм - мощность, потребляемая в процессе измельчения плодов тыквы и получения композиций; dз - неравномерности заполнения бункера мобильного раздатчика кормов; dкк - отделения порций корма, dк - подачи концкормов, dр - дозирования кормовой смеси при ее подаче в кормушки; lср - длина частиц (средневзвешенная величина); Hб - высота кормового монолита в бункере раздатчика; В - ширина бункера кормораздатчика; nс - число сформированных слоев в монолите;ωб - угловая скорость вращения битера; Hп - высота пальцев кормоотделителя; S - величина продольного хода битера; ρсм - средневзвешенная плотность смеси.
Результаты исследования и их обсуждение
Согласно данной схеме процесс механизированного кормления молочного скота кормовыми смесями характеризуется прежде всего качественным показателем процесса подачи каждого из кормовых компонентов - неравномерностью подачи, которая функционально зависит от множества как управляемых, так и неуправляемых факторов.
В то же время процесс измельчения плодов характеризуется степенью измельчения получаемых частиц плодов - dизм и на их основе однородности получаемой композиции, например, тыква+силос qк. При этом данный процесс характеризуется затратами энергии Nуд на осуществление измельчения плодов и получения композиции тыква: силос.
При загрузке бункера мобильного раздатчика кормовым продуктом, согласно принятой схеме, необходимо сформировать кормовой монолит с постоянными высотой и плотностью корма в бункере.
Отделение и перераспределение частиц кормовых компонентов в процессе выдачи КС характеризуется неравномерностью отделения порций корма - dК, а также однородностью формирующейся смеси компонентов qСМ.
Качество дозированной выгрузки КС также оценивается неравномерностью выдачи-dВ.
И, в конечном итоге, качественные показатели работы мобильного раздатчика как дозатора КС-dР зависят от совокупности всех обозначенных выше управляемых и неуправляемых факторов, а также скорости движения агрегата.
Заключение
Таким образом, приведенные выше положения позволяют на основе полученной совокупности данных разработать линии приготовления кормовых смесей КРС с использованием плодов тыквы, бахчевых и других культур, а также обоснованно подойти к исследованию указанных процессов, разработать рациональные схемы технических средств, предназначенных для их реализации, с установлением для каждого области оптимальных значений параметров – технологических, конструктивных и режимных.
Рецензенты:
Курков Ю.Б., д.т.н., профессор, проректор по научной работе ФГБОУ ВПО ДальГАУ, г. Благовещенск.
Емельянов А.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Высшая математика» ФГБОУ ВПО ДальГАУ, г. Благовещенск.