Методика расчета технологических площадей доильных залов с установками типа «Ёлочка» и «Параллель»

ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2018. Вып. 96_

УДК 631 22 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10072

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЛОЩАДЕЙ ДОИЛЬНЫХ ЗАЛОВ С УСТАНОВКАМИ ТИПА «ЁЛОЧКА» И «ПАРАЛЛЕЛЬ»

В.В. Гордеев, канд. техн. наук; С.В. Собовая

В.Е. Хазанов, канд. техн. наук;

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

Площадь доильного зала складывается из площадей зоны расположения доильной установки, зоны обслуживания (зона работы операторов), зон, необходимых для входа-выхода и возвращения животных в коровник. Были разработаны планировочные решения доильных залов с установками типа «Ёлочка» и «Параллель» вместимостью от 16 (2x8) до 32 (2x16) постов с различными вариантами выхода животных после доения. Анализ геометрических параметров доильного зала показал наличие зон с постоянной площадью, не зависящей от количества постов на доильной установке, и зон с переменной площадью, зависящей от количества постов на доильной установке. Значение постоянных площадей определялись графическим способом, а переменных - расчетным. Были получены формулы для расчета общей технологической площади доильного зала в зависимости от типа доильной установки и количества постов. Установлено, что с увеличением вместимости доильной установки площадь доильного зала увеличивается, а удельная площадь на один доильный пост уменьшается. Предложенная методика расчета общей технологической площади доильных залов может быть использована для предварительного расчета площадей, необходимых для строительства доильных залов или при их проектировании.

Ключевые слова: доильный зал, планировка, методика расчета, доильная установка.

Для цитирования: Гордеев В.В., Хазанов В.Е., Собовая С.В. Методика расчета технологических площадей доильных залов с установками типа «Ёлочка» и «Параллель» // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 3 (96). С. 186-193.

CALCULATION METHOD OF TECHNOLOGICAL AREA OF MILKING PARLOURS WITH "HERRINGBONE" AND "PARALLEL" MILK LINES

V.V. Gordeev, Cand. Sc. (Engineering); S.V. Sobovaya

V.E. Khazanov, Cand. Sc. (Engineering);

Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia

The area of a milking parlour is the sum of the area under the milking plants, the service area (operator's work area), and the areas needed for the entry, exit and return of animals to the barn. The layout solutions were developed for the milking parlors with Herringbone and Parallel milk lines with the capacity from 16 (2x8) to 32 (2x16) milking places with various options for the exit of cows after the milking. Analysis of the geometrical parameters of the milking parlour revealed the presence of the zones with a constant area, independent of the number of milking places on the milking plant, and the zones with a

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводства_

variable area, which depends on the number of milking places on the milking plant. The values of the constant area were determined graphically, and those of variable areas were calculated. Formulas were derived to calculate the overall technological area of the milking parlour, depending on the milk line type and the number of milking places. It was established that with the higher capacity of the milking plant, the area of the milking parlour grows, and the specific area per milking place decreases. The proposed calculation method of the total technological area of milking parlours can be used for preliminary calculation of the area required for the construction of new milking parlours or at their designing stage.

Key words: milking parlour, layout, calculation method, milking unit

For citation: Gordeev V.V., Khazanov V.E., Sobovaya S.V. Calculation method of technological area of milking parlours with "herringbone" and "parallel" milk lines. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 3

Введение

Современные технологии производства молока на фермах КРС характеризуются высокой степенью интенсивности и автоматизации. Данный вид производства, при беспривязном способе содержания

специализированных помещений для их доения - доильных залов. В настоящее время доступны несколько типов доильных установок с точки зрения конфигурации, самыми распространенными в большинстве регионов, в том числе в Ленинградской области являются доильные установки типа «Ёлочка» и «Параллель» [1].

Доильные установки типа «Параллель»

Коровы располагаются перпендикулярно к траншее дояра вплотную друг к другу. Эти установки оснащаются системой

самофиксации коров, которая позволяет животным занимать оптимальную позицию для доения и способствует быстрому выходу их из станков после доения. Коровы группой заполняют общую секцию, двигаясь по прямой вдоль траншеи. Поворотная калитка разворачивает каждое животное

перпендикулярно к траншее, а фиксирующая рама на уровне груди мягко прижимает его к траншее. При этом вымя размещается в удобном для оператора положении. После доения фиксирующая рама с помощью

пневмоцилиндров поднимается, и коровы все вместе, или по 3-4, выходя вперед, покидают место доения [2].

Доильные установки типа «Ёлочка 30°»

Достоинством традиционных «Ёлочек» с углом постановки коров к траншее дояра под углом 30° - небольшая ширина установки. Они хорошо вписываются в стандартный шестиметровый строительный пролет. Достоинством установки считается также хороший обзор вымени коровы и удобный доступ к нему дояра. Однако следствием этого является увеличение фронта работы дояра (длины траншеи), что снижает производительность труда, а, следовательно, и пропускную способность установки. Последняя снижается также в силу того, что после окончания доения коровы выходят последовательно друг за другом [3].

предусматривает одновременный выход группы животных по всему фронту грудных упоров. Установлено, что по сравнению с обычным выходом коров система быстрого освобождения станков позволяет сэкономить 5-6 минут на доении каждых 100 коров [4].

Доильно-молочный блок обычно включает в себя помимо доильного зала преддоильную площадку, скотопрогоны, санитарную зону, технологические и бытовые помещения [5]. При этом площадь

КБЫ 0131-5226. Теоретический _ПАЭП. 2018.

и научно-практическии журнал. Вып. 96_'

самого зала включает в себя непосредственно доильную установку, зону входа и выхода животных, зону обслуживания животных (зону работы дояров). Площадь зала будет меняться в зависимости от количества постов в доильной установке. При неизменной ширине увеличивается длина установки, увеличивая площадь доильного зала. Целью данной статьи является сравнительный анализ площадей, необходимых для доильных залов с доильными установками типа «Ёлочка» и «Параллель» и получение зависимостей этих площадей от количества постов в доильных установках. Определение площади доильного зала в зависимости от типа доильной установки и количества постов еще на стадии предварительного обсуждения предполагаемого проекта фермы, без разработки планировочной схемы, позволит сравнить затраты на строительство и поможет при выборе доильной установки.

Материалы и методы

Площадь доильного зала складывается из площадей зоны расположения доильной установки, зоны обслуживания (зона работы операторов), зон, необходимых для входа-выхода и возвращения животных в коровник. Для анализа технологических площадей были разработаны, в соответствии с установочными размерами компании

производителей могут незначительно отличаться, но это не влияет на предлагаемую методику расчета.) [6, 7], планировочные решения доильных залов с различными доильными установками с количеством постов от 2x8 до 2x16 (рис. 14). Для организации входа и выхода коров доильные установки разных типов требуют определенной и не зависящей от количества постов ширины доильного зала, т.е. ширина доильного зала будет для каждого типа доильной установки постоянной.

При подсчете общей технологической площади доильного зала были рассмотрены геометрические параметры длины и ширины различных зон (участков пола), который показал наличие постоянных площадей и переменных площадей, зависящих от количества постов на доильной установке. Методика расчета технологической площади строится на получении значения постоянных и переменных площадей и их сложения. Значения постоянных площадей определены графическим способом, а переменные рассчитаны формулами.

(а) Зона входа постоянная

(Ь) Зона обслуживания постоянная .....

(А) Зона выхода постоянная

(с * й] Зона выхода переменная

(е * й) Зона обслуживания переменная

^'¿зтЗО") Зона животных переменная жш

Рис. 1. Схема доильного зала с установкой типа «Ёлочка» с обычным выходом

Рис. 2. Схема доильного зала с установкой типа «Ёлочка» с быстрым выходом

(а) Зона входа постоянная

(Ь) Зона обслуживания постоянная _1_1_1_1_1 III

(с * с1) Зона выхода переменная

(в * с1) Зона обслуживания переменная

(I * ¡1) Зона животных переменная \\\\

Рис. 3. Схема доильного зала с установкой типа «Параллель» с одним выходом

Рис. 4. Схема доильного зала с установкой типа «Параллель» с двумя выходами

Для доильного зала с установкой типа «Ёлочка» с обычным выходом постоянные площади составят:

входа постоянная

= а = 2,4 м = сог^.

обслуживания постоянная

= Ь =7,4 м = сог^.

= А = 7,4 м = сопв!

площадей

выхода постоянная

Расчет переменных произведён по формулам: §выхода переменная (С (1) 1,055 где с - ширина зоны выхода животных (1,2 м), с1 - ширина одного поста (1,140 м), 1,055 - поправочный коэффициент.

§обслуживания переменная = (еф1,055

где е - ширина доильной ямы (2,0 м),

§животных переменная 2

где 2 - двустороннее расположение постов на доильной установке, { - длина одного поста (1,5 м).

§технологическая (§входа постоянная §0бслуживания постоянная "^выхода постоянная) (§выхода переменная §обслуживания переменная §ЖИвотных переменная)-

Поскольку значения переменных

площадей зависят от количества постов в доильной установке, то можно вывести формулу общей технологической площади в зависимости от количества постов по одной стороне доильной установки.

$ общая технологическая 17,2 7,27 П,

где п - количество постов по одной стороне доильной установки.

Для доильного зала с установкой типа «Ёлочка» с быстрым выходом постоянные площади составят:

входа постоянная

= а = 1,8 м = сог^.

обслуживания постоянная

= Ь =14,7 м = сог^.

выхода постоянная

= А = 26,8 м = сопв!

ISSN 0131-5226. Теоретический _ИАЭП. 2018.

и научно-практическии журнал. Вып. 96_

площадей S

Расчет переменных произведён по формулам:

§выхода переменная 2 С (1,

где с - ширина зоны выхода животных (3,6 м), <1 - ширина одного поста (1,140 м), 2

- двустороннее расположение постов на доильной установке.

§обслужнвання переменная 6-с1'0,95,

где е - ширина доильной ямы (2,4 м), 0,95

- поправочный коэффициент. &

животных переменная

= 2- (fdsin30),

где {- длина одного поста (2,6 м).

§общая технологическая (§входа постоянная

§обслуживания постоянная "^выхода постоянная) (§выхода переменная "^обслуживания переменная §ЖИвотных

переменная)-

Используя числовые значения можно вывести формулу общей технологической площади в зависимости от количества скотомест по одной стороне доильной установки.

$общая технологическая 43,3 13,8'П,

где п - количество постов по одной стороне доильной установки.

Для доильного зала с установкой типа «Параллель» расчеты площадей проведены по аналогии с установками типа «Ёлочка».

Доильный зал с установкой типа «Параллель» с одним выходом:

входа постоянная

= а = 2,5 м = const.

выхода постоянная

= А = 37,48 м = const.

§выхода переменная 2 С d

где с - ширина зоны выхода животных (3,5 м), d - ширина одного поста (0,720 м), 2 - двустороннее расположение постов на доильной установке.

§обслуживания переменная 6'd,

где е - ширина доильной ямы (2,2 м),

§животных переменная 2'f'd,

где f-длина одного поста (1,850 м). &общая технологическая 67,78 9,28 П, где п - количество постов по одной стороне доильной установки.

Доильный зал с установкой типа «Параллель» с двумя выходами:

входа постоянная

= а = 2,4 м = const.

обслуживания постоянная

= b = 29,85 м = const.

обслуживания постоянная

= b = 20,8 м = const.

S S

§выхода переменная 2 С d,

где с - ширина зоны выхода животных (3,5м), d - ширина одного поста (0,720 м).

§обслуживания переменная 6

где е - ширина доильной ямы (2,2 м).

§животных переменная 2'f'd,

где f-длина одного поста (1,850 м). Sобщая технологическая 32,15 9,29 'П где п - количество постов по одной стороне доильной установки. Результаты и обсуждение

технологической площади приведены в таблице 1 и на рисунке 5.

Таблица 1

Общая технологическая площадь, м2

Вместимость «Ёлочка» с обычным выходом «Ёлочка» с быстрым выходом «Параллель» с одним выходом «Параллель» с двумя выходами

2x8 75,35 153,47 134,98 106,45

2x10 89,88 181,01 153,56 125,03

2x12 104,42 208,55 172,14 143,61

2x14 118,96 236,10 190,71 162,18

2x16 133,50 263,64 209,29 180,76

Вместимость, доильный пост

Рис. 5. Общая технологическая площадь доильных залов с установками различного типа

Анализ данных таблицы 1 можно сделать вывод, что увеличение вместимости доильной установки увеличивает общую технологическую площадь доильного зала. Однако при одинаковой вместимости и типе доильной установки площадь доильного зала отличается:

«Ёлочка» с быстрым выходом, с диапазоном значений от 153,47 до 263,64 м2, занимает площадь примерно в 2 раза большую чем «Ёлочка» с обычным выходом площадью от 75,35 до 133,5 м2;

«Параллель» с одним выходом, с

2

диапазоном значений от 134,98 до 209,29 м , занимает площадь в 1,2 раза большую, чем

«Параллель» с двумя выходами площадью от

2

106,45 до 180,76 м\

Из рисунка 5 следует, что изменение технологической площади в зависимости от количества постов является линейным для обоих типов установок.

На рисунке 6 представлены графики изменения удельной площади доильного зала на один доильный пост в зависимости от вместимости и типа доильной установки.

Рис. 6. Удельная площадь доильного зала в зависимости от типа и вместимости доильной установками, м' пост

Из рисунка 6 следует, что при увеличении вместимости доильной установки удельная площадь доильного зала на один доильный пост уменьшается:

- «Ёлочка» с быстрым выходом - с 9,6 м2 до 8,24 м2;

- «Параллель» с одним выходом - с 8,44 м

2

до 6,54 м ;

2

- «Параллель» с двумя выходами - с 6,65 м до 5,65 м ;

- «Ёлочка» с обычным выходом - с 4,71 м2 до 4,17 м2.

Выводы

Предложенная методика расчета позволила получить теоретические зависимости для расчета технологической площади доильного зала в зависимости от типа и вместимости доильной установки:

- «Ёлочка» с обычным выходом »УО0„<ЯЯ технологическая 17,2 7,27 П

- «Ёлочка» с быстрым выходом >У0аЩ11Я технологическая 43,3 13,8'П

- «Параллель» с одним выходом 80бЩая технологическая 67,78 9,28 П

- «Параллель» с двумя выходами S0бlmя технологическая 32,15 9,29 П

Полученные зависимости позволяют рассчитать площадь доильного зала в зависимости от типа доильной установки и количества постов еще на стадии

предполагаемого проекта фермы, без

ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ПАЭП. 2018. Вып. 96_|_

разработки планировочной схемы, что и поможет при выборе доильной установки позволит сравнить затраты на строительство

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Суровцев В.Н., Никулина Ю.Н., Гордеев

технологической модернизации молочного скотоводства // Молочное и мясное скотоводство 2017. № 4. С. 5-10.

2.Хазанов Е.Е., Гордеев В.В., Хазанов В.Е.. Технология и механизация молочного животноводства. // Учеб. пособие. СПб.: Лань, 2016. 352 с.

3. Хазанов, Е.Е., Гордеев В.В., Хазанов В.Е. Модернизация молочных ферм. СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. 2008. 380 с.

4.Курак A.C., Барановский М.В., Кажеко O.A., Шалак М.В., Яковчик НС. Оценка параметров доильных установок, применяемых при беспривязном содержании коров. // Зоотехническая наука Беларуси. 2013. №2. С.192-199

5.РД-АПК 1.10.01.02-10 «Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота». М. Росинформагротех. 2011. 108 с.

6.Доильный зал типа «Ёлочка» iCLASSIC [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL

https ://www.gea. com/ru/products/herringbone-parlor-iclassic.jsp

7.Доильный зал параллельной конструкции Global 90i [Электронный ресурс] - Режим

https://www.gea.com/ru/products/side-by-side-parlor-global90i.jsp (дата обращения: 17.10.2018).

REFERENCES

1.Surovtsev V.N., Nikulina Yu.N., Gordeev V.V., Khazanov V.E. Effektivnost' tekhnologicheskoi modernizatsii molochnogo skotovodstva [Efficiency of technological modernization of dairy cattle rearing]. Molochnoe i myasnoe skotovodstvo. 2017. N 4: 5-10.

2.Khazanov E.E., Gordeev V.V., Khazanov V.E. Technology and mechanisation of dairy farming. Manual. Ed: Khazanov E.E. Saint Petersburg: Lan' Publishers. 2016: 352.

3.Khazanov E.E., Gordeev V.V., Khazanov V.E. Modernizaciya molochnyh ferm [Modernisation of dairy farms]. Saint Petersburg: GNU SZNIIMESH Rossel'hozakademii, 2008: 380.

4.Kurak A.S., Baranovskii M.V., Kazheko O.A., Shalak M.V., Yakovchik N.S. Otsenka parametrov doil'nykh ustanovok, primenyaemykh pri besprivyaznom soderzhanii korov [Estimation of milking machine performance used in the loose cows housing]. Zootekhnicheskaya nauka Belarusi. 2013. N 2: 192-199.

5.Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu ferm i kompleksov krupnogo rogatogo skota RD-APK 1.10.01.02-10 [Management Directive for Agro-Industrial Complex RD-APK 1.10.01.02-10. Recommended Practice for Engineering Designing of Cattle Farms and Complexes]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2011: 108.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства_

6.Herringbone Parlor iCLASSIC. Available at: 7.Global 90i Parallel Parlour Stall. Available at: https://www.gea.com/ru/products/herringbone- https://www.gea.com/ru/products/side-by-side-parlor-iclassic.jsp (accessed 17.10.2018) parlor-global90i.jsp (accessed 17.10.2018).

УДК 631.37: 62.52

DOI 10.24411/0131-5226-2018-10073

C.B. Вторый, канд. техн. наук;

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

В современных условиях переходного периода от пятого к шестому технологическому укладу есть острая необходимость развития сельских территорий, имеющих ограниченные трудовые, энергетические, финансовые ресурсы. Для этих территорий требуется разработка инновационных, интеллектуальных технологий производства молока и говядины, позволяющих значительно сократить затраты и обеспечить экологическую безопасность производства. В предыдущие годы институт разработал энергетический модуль класса 0,6 (6 кН) с комплектом машин 30-и наименований для механизации технологических процессов на фермах до 400 голов крупного рогатого скота. В настоящее время ряд зарубежных фирм разрабатывает и производит роботизированные агрегаты для исключения ручного труда при выполнении отдельных технологических операций на фермах крупного рогатого скота. В частности, фирма Lely (Нидерланды) предлагает систему автоматического кормления Vector, автоматический подравниватель кормов Juno и роботизированное устройство для уборки навоза Discovery. Сегодня имеются все условия для разработки нового роботизированного агрегата модульного типа нескольких модификаций для различных типоразмеров ферм крупного рогатого скота. Предполагается, что преимуществом такого агрегата будет снижение количества приводов на перемещение рабочих машин и наличие одной системы позиционирования агрегата, устанавливаемой на энергомодуле, в сочетании с локальными системами управления рабочими органами. Это должно упростить конструкцию и расширить перечень выполняемых технологических операций.

Ключевые слова: ферма крупного рогатого скота; инновационная технология; роботизированный агрегат; энергомодуль.

Для цитирования: Вторый В.Ф., Вторый C.B., Ильин P.M. Инновационные технические средства с интеллектуальным управлением для производства молока и говядины // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 3 (96). С. 193-203.