Особое место в отрасли молочного животноводства занимает машинное доение коров, как наиболее трудоемкий и ответственный процесс, значительно облегчающий труд доярки, повышающий его производительность. Применение специального оборудования позволяет получать молоко высокого качества при сокращении затрат ручного труда.
Машинное доение по трудовым затратам занимает 40.65% совокупных затрат на производство единицы продукции, этот показатель с достаточной определенностью указывает на резервы повышения эффективности молочного производства. Организационные, технологические, технические нарушения непосредственно влияют на экономику производства молока и являются факторами, исключение которых достижимо через рациональные управленческие решения. Однако исследователи и практики, как на наиболее значительный резерв повышения эффективности, указывают на дальнейшее совершенствование автоматизации и механизации машинного доения коров.
Машинное доение прочно вошло в практику молочного скотоводства. Оно помимо увеличения производительности и облегчения труда доярок, позволяет наиболее эффективно использовать особенности рефлекса молокоотдачи — его кратковременность и диффузный характер, т. е. одновременное выделение молока всеми четвертями вымени. Однако, процесс машинного доения еще далек от совершенства. Многолетняя практика показала, что для внедрения эффективного машинного доения оказалось недостаточным механическое копирование основных параметров акта сосания и ручного доения.
В настоящее время накоплен достаточно большой теоретический и экспериментальный материал по физиологии доения и конструированию доильных машин, однако опыт использования доильных установок в различных регионах России и за рубежом свидетельствует о том, что машинное доение нередко оказывается неэффективным и приводит к снижению продуктивности животных, ухудшению качества молока, увеличению себестоимости продукции.
Как показывает анализ, одной из основных причин низкой эффективности процесса молоковыведения являются недостатки технического плана, то есть, несовершенство конструкции доильных машин, используемых для эвакуации молока из вымени животного, а также применение неадекватных раздражителей оператором при подготовке коровы к доению. Один из резервов роста молочной продуктивности коров — полнота выведения молока из вымени коров, которая зависит от качества проведения преддоильной подготовки способной наиболее полно вызвать рефлекс молокоотдачи, а также от того насколько полно и безопасно доильный аппарат способен вывести молоко из вымени.
Эффективность работ, связанных с созданием конструкции доильного аппарата, удовлетворяющего физиологическим требованиями и. разработка приемов позволяющих наиболее полно вызвать рефлекс молокоотдачи полностью зависит от результатов исследований их влияния на организм животного. Кроме того, чтобы обеспечить универсальность, необходимо рассматривать животное не как усредненный биологический объект определенного вида, а как индивид.
В настоящее время создано и применяется достаточно много специальных методик оценки доильных машин и качества проведения преддоильной подготовки вымени коров, однако проблема оценки качества процесса молоковыведения стоит достаточно остро.
Для решения указанной проблемы была поставлена цель работыповышение достоверности оценки эффективности работы доильных аппаратов и преддоильной подготовки вымени коров.
Объектом исследования выбран процесс преддоильной подготовки вымени коров и работы доильных аппаратов.
Предметомисследования является закономерность эффективности молоковыведения при доении коров.
Методика исследования.
В работе использованы аналитический, экспериментальный и расчетно-конструктивный методы.
Аналитический метод включал изучение технологического процесса с применением методов моделирования, классической механики и термодинамики, системы современных средств ЭВМ.
В экспериментальных исследованиях были использованы методы физического моделирования для проверки положений и выводов теории. С помощью расчетно-конструктивного метода, на основе результатов математического и экспериментального моделирования были получены оптимальные значения конструктивных и технологических параметров устройств, способа оценки работы доильных аппаратов и эффективности молоковыведения при доении коров.
Результаты исследований обрабатывали с применением известных методов математической статистики.
Научная новизна работы состоит: в совокупности теоретических и практических положений, обосновывающих необходимость применения новых средств, способа оценки работы доильных аппаратов и эффективности молоковыведения на основе показателей величины обратного тока молока и изменения температуры вымени во время доенияв выявлении аналитических зависимостей величины обратного тока молока от физико-механических свойств сосковой резины и геометрических параметров сосковой резины и соскав получении математической модели передачи теплоты от вымени животного в окружающую средув разработке методики оценки эффективности качества преддоильной подготовки вымени коров и работы доильных аппаратов на основе показателей величины обратного тока молока и изменения температуры вымени во время доения.
Практическую ценность имеют: способ оценки работы доильных аппаратов и эффективности молоковыведения при машинном доении коровконструкция искусственного соска муляжа вымениконструкция тренажера для обучения сдаиванию молока из сосковрезультаты проверки предложенных решений для оценки работы доильных аппаратов и эффективности молоковыведения в лабораторных и производственных условиях.
Апробация.
Общие положения диссертации опубликованы в материалах международных научно-практических конференций Оренбургского ГАУ (2005, 2006, 2007), региональных научно-практических конференций молодых ученых и специалистов (Оренбург, 2005, 2006), X международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Троицк, 2006) и XIII Международного симпозиума по машинному доению коров (Гомель, Белоруссия, 2006).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в т. ч. получены 2 патента на изобретения.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов. Работа изложена на 121 странице машинописного текста, включая список литературы из 117 наименований, 29 рисунков, 8 таблиц и 3 приложения.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Анализ литературных источников показал, что оценка технологических процессов в животноводстве, в частности, машинного доения коров, остается актуальной задачей, требующей дальнейшего решения. При этом оценка эффективности процесса молоковыведения может быть максимально достоверной только при учете влияния доильных аппаратов и качества проведения преддоильной подготовки на организм животного.
2. С целью разработки способа оценки качества работы доильных аппаратов и процесса молоковыведения была проведена классификация основных физиологических и технологических показателей процесса, благодаря чему выявлены наиболее информативные — изменение температуры вымени во время доения и величина обратного тока молока при такте сжатия доильного аппарата.
3. Для проведения лабораторных исследований по определению величины и закономерности изменения обратного тока молока был разработан искусственный сосок муляжа вымени, который позволил оценить работу современных доильных аппаратов («Alfa Laval Agri», «Westfalia Surge», «SAC») и действия оператора машинного доения коров при подготовительных операциях. Чтобы исключить возможные ошибки оператора при обработке вымени, предложен тренажер для овладения навыками ручного сдаивания молока из сосков. Каждый оператор перед проведением исследований прошел обучение на этом тренажере.
4. Анализ деформации сосковой резины, проведенный методом конечных элементов, позволил установить, что на величину обратного тока молока существенное влияние оказывает длина соска, а влияние физико-механических параметров сосковой резины составляет не более 10%.
5. Построена математическая модель изменения температуры вымени, из которой следует, что между температурой поверхности вымени и тепловым состоянием вымени есть прямая зависимость. Это создает предпосылки для оценки эффективности молоковыведения на основе изменения температуры поверхности вымени.
6. Чтобы получить достоверные данные об эффективности работы доильных аппаратов «Alfa Laval Agri», «Westfalia Surge», «SAC», были разработаны способ и методика оценки эффективности молоковыведения по изменению максимальной температуры вымени перед надеванием доильных стаканов и непосредственно после доения. Наиболее физиологичным по этому показателю оказался доильный аппарат «Alfa Laval Agri» (2,08°С).
7. Для определения достоверности разработанного способа установлена связь между объемом остаточного молока и величиной, обратной изменению максимальных температур вымени. Коэффициент корреляции составил 0,87. Следовательно, изменение максимальной температуры вымени до надевания доильных стаканов и непосредственно после доения является достоверной характеристикой эффективности молоковыведения.
8. Искусственный сосок, изготовленный из силикона, по твердости в поперечном сечении и по продольному удлинению в наибольшей степени соответствует соску вымени коровы, разница составляет не более 2%.
9. Производственные испытания показали, что эффективность молоковыведения при работе обученного на тренажере оператора выше, так как разница максимальных температур вымени коров при доении обученным на тренажере оператором больше на 16,7%, чем необученным. Кроме того, разница в разовых удоях коров у обученного и необученного оператора составляет 5,8%.
10. Годовой экономический эффект от внедрения предложенных разработок составил 1730 руб./гол. при надое 4500 кг на одну фуражную корову.
