Моделирование приготовления комбикормов-концентратов при изменении состава машин и комбикормовых агрегатов
- Авторы: Припоров И.Е.1
-
Учреждения:
- Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина
- Выпуск: Том 34, № 2 (2024)
- Страницы: 191-212
- Раздел: Технологии, машины и оборудование
- Статья получена: 31.08.2024
- Статья одобрена: 31.08.2024
- Статья опубликована: 28.06.2024
- URL: https://journals.rcsi.science/2658-4123/article/view/262763
- DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202402.191-212
- ID: 262763
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. Для ведения малых хозяйств актуальной является задача приспособления типовых комбикормовых агрегатов к местным кормам. Из семечек подсолнечника необходимо получать масло и жирный жмых для крупного рогатого скота. Универсальных прессов, которые подходили бы для этого, нет. Сложности вызывает и процесс измельчения жмыха. В связи с этим существует высокая необходимость в наборе специальных машин для данного вида операции.
Цель исследования. Разработка математической модели приготовления подсолнечного жмыха на участке и комбикормов-концентратов на комбикормовом агрегате, которая позволит определять оптимальный участок и агрегат с минимальными технико-экономическими показателями.
Материалы и методы. Разработанный алгоритм с учетом математической модели реализован в программе Microsoft Excel 2016. Результаты и расчеты по выбору рационального варианта машин для участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата представлены в тексте статьи. Технико-экономические показатели и затраты на помещение цеха и его эксплуатацию рассчитаны согласно рекомендациям доктора технических наук, профессора В. В. Коновалова с учетом полученных выражений для технологического расчета.
Результаты исследования. В статье разработана математическая модель приготовления комбикормов-концентратов. Проведенные расчеты по выбору рационального варианта участка и комбикормового агрегата показали схемы машин, которые удовлетворяют поставленным задачам настоящего исследования.
Обсуждение и заключение. Для рассматриваемых условий эффективным вариантом среди представленных участков с экономической точки зрения являются участок и комбикормовый агрегат, представленные на схеме 1 (табл. 1). На основе разработанного алгоритма с учетом математической модели приготовления комбикорма-концентрата и программы для его реализации проведен технологический расчет участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата, а также рассчитаны их технико-экономические показатели и затраты на помещение цеха и его эксплуатацию, выбран рациональный вариант участка и комбикормового агрегата. Экономический эффект получен за счет снижения годовых эксплуатационных и прочих прямых издержек.
Полный текст
Введение. Для повышения эффективности отрасли животноводства необходима кормовая база, которая обеспечивала бы фермы качественными кормами. Важная роль отводится технологиям, которые направлены на приготовление кормов на фермах [1]. Многие предприятия малых форм хозяйствования не производят покупку кормов, их приготовление происходит на месте в небольших комбикормовых агрегатах, которые выполняют разные технологические операции. Приготовление кормов непосредственно на животноводческих предприятиях позволяет снизить вероятность приобретения продукта плохого качества и затраты на его транспортирование, хранение и приготовление [2; 3]. Большое значение имеют использование в достаточном количестве концентрированных кормов и постоянный рост их питательности [4].
Перед малыми хозяйствами поставлена задача приспособления типовых комбикормовых агрегатов под местные корма. Из семечек подсолнечника необходимо получать масло и жирный жмых для крупного рогатого скота (далее – КРС). В настоящее время нет универстальных процессов, которые подходили бы для получения жмыха.
Цель исследования – разработать математическую модель приготовления жмыха подсолнечного на участке и комбикормов-концентратов на комбикормовом агрегате, позволяющую определять оптимальный участок и агрегат с минимальными технико-экономическими показателями.
Обзор литературы. Математическая модель (далее – ММ) эффективности использования потенциала животного, разработанная В. Ю. Фроловым и Д. П. Сысоевым, позволяет увязать технико-экономические показатели с коэффициентом эффективности системы. Приведенная ММ требует эмпирического установления характера изменения сомножителей коэффициента эффективности системы [4].
По мнению доктора технических наук, профессора В. В. Коновалова и его коллег, в модели показатели имеют зоотехническую и ветеринарную основу. На их взгляд, влияние породы и генетики, а также здоровья и особенностей животного возможно объединить. Для технической службы важны показатели, которые обеспечивают животного потребным количеством и качеством воды и корма [4].
В свою очередь В. В. Коновалов получил ММ, которая определяет молочную продуктивность коров при изменении технологических процессов на ферме и оценивает экономическую эффективность мероприятий с учетом соблюдения технологических требований [4]. Недостаток данной ММ в том, что она не позволяет увязать одновременно технологический расчет, технико-экономические показатели участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата (далее – КА) и затраты на помещение цеха, его эксплуатацию.
А. М. Валге и А. Н. Перекопский предложили целевую функцию ММ, которая позволяет определять влияние стоимостей различных видов кормов покупных и собственного производства на рациональную структуру и стоимость всего его объема по заданному уровню молочной продуктивности коров [5]. Данная ММ не применима для приготовления жмыха подсолнечного. С. В. Вараксин, С. М. Доценко и Л. Г. Крючкова разработали экономико-математическую модель (далее – ЭММ) для оценивания функционирования системы приготовления кормовых продуктов разной физической формы с добавлением соево-зерновых композиций для малых ферм на стадии ее проектирования [6].
Другие ЭММ предложены профессорами С. М. Доценко и А. В. Бурмага для оценивания технологии приготовления продуктов на основе соево-растительных и тыквенно-зерновых композиций, которая позволяет на стадии их проектирования получить данные для эффективности функционирования системы1 [7]. Предложенная авторами ЭММ не пригодна для приготовления комбикорма и жмыха из семян подсолнечника. С. Ю. Булатов и соавторы предложили ММ приготовления кормов для малых форм хозяйствования, которая позволяет выявить основные пути повышения эффективности их производства [8]. Ее недостаток в том, что она не пригодна для приготовления жмыха из семян подсолнечника, а также не учитывает технико-экономические показатели разработанного и предложенного оборудования для производства жмыха в условиях малых форм хозяйствования.
Проведенные исследования В. Д. Павлидиса позволили разработать стохастическую модель технологического процесса промышленного производства комбикормов, которая базируется на целостности технологической системы [9–11]. Данная модель не учитывает технико-экономические показатели приготовления комбикорма и жмыха из семян подсолнечника [12–14].
На основании проведенных исследований профессора А. В. Бурмага и др. получена ММ, которая позволяет провести оценку увлажненно-обогащенного состояния зерновки по равномерности ее насыщения питательными веществами [15], однако эта модель не пригодна для приготовления жмыха из семян подсолнечника.
П. Ю. Крупенин предложил ММ, которая описывает импульсный характер движения кормовой суспензии по каналам роторного аппарата с учетом блокировки его частицами проходного сечения между каналами ротора и статора и позволяет определять подачу роторного импульсного аппарата с погрешностью от 4 до 8 % [16]. Данная модель не позволяет приготовить подсолнечный жмых и не учитывает технико-экономические показатели.
Авторы исследования [17] разработали ММ для проведения исследований неявных переменных в сложной системе накопления и энтропии обменной энергии корма, принятия оптимальных инженерных решений по обоснованию и совершенствованию технологий возделывания, уборки и приготовления кормов, а также их эффективному использованию. Недостаток ММ – она охватывает большинство вопросов приготовления кормов, но не пригодна для приготовления подсолнечного жмыха.
Также существует ММ процесса смешивания жидких кормов в экспериментальной установке на основе теоретической механики и гидравлики [18]. Однако она неприменима для приготовления жмыха подсолнечного.
Некоторыми исследователями рассмотрен системный подход применительно к технологическому процессу смешивания разных компонентов смеси, который представлен в виде детерминированной модели функционирования смесителя кормов периодического действия на всех этапах его работы: от их загрузки до приема и выгрузки готовой кормосмеси [19; 20].
В ряде исследований решается задача имитационного моделирования процесса смешивания двухкомпонентного материала [21–23]. Опыты проводились на моделях лопастных смесителей со стержневыми элементами и без них [24–26].
Ученые описали зависимость между мощностью смесителя и степенью измельчения продукта, частотой вращения шнека, коэффициентами трения, количеством витков на единицу длины и шириной шнековой ленты [27–29].
В том числе была предложена ММ дискретных процессов для описания потока комбикорма и генерации воздействий управления. В совокупности с разработанной пробной аппаратной реализацией блока управления (на базе интегрированной платы Arduino) открываются перспективы в создании и функциональном наполнении системы управления современных комбикормовых заводов [30].
Однако предложенные модели имеют ряд недостатков: в них не учитывается оборудование для приготовления подсолнечного жмыха и комбикорма-концентрата, а также они не подходят для животноводческих предприятий малых форм хозяйствования.
Материалы и методы. Автором настоящего исследования разработана ММ, которая устанавлявает связь между технологическим расчетом, технико-экономическими показателями участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата, а также затратами на помещение комбикормового цеха и его эксплуатацию. ММ имеет следующий вид:
где, Рж, РКК, Рпш, Ряч, Ргор, Ргор, Рдер.пш, Рдер.яч, Рдер.гор, Рc.п – массы суточного потребления измельченного жмыха, комбикорма-концентрата, вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, вороха семян подсолнечника, кг/сут; km – коэффициент выхода масла подсолнечного (km = 0,9); a – поголовье КРС, гол.; mc.п – масса вороха семян подсолнечника, которая необходима для приготовления жмыха КРС, кг; пж, пКК, ппи, пяч, пгор, пдер.пш, пдер.яч, пдер.гор – норма выдачи измельченного жмыха, комбикорма-концентрата, вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха на голову, кг/сут; Vб.вор.пш, Vб.вор.яч, Vб.вор.гор, Vб.вор.с.п, Vб.дер.пш, Vб.дер.яч, Vб.изм.ж, Vб.КК – объемы бункеров для вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, вороха семян подсолнечника, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, измельченного жмыха и комбикорма-концентрата, м3; mпш, mяч, mгор, mб.дер.пш, mб.дер.яч, mб.дер.гор, mб.ж, mб.КК – массы вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, измельченного жмыха, комбикорма-концентрата соответственно, кг; ψ – степень заполнения бункера (ψ = 0,8); ρпш, ρяч, ρгор, ρс, ρдер.пш, ρдер.яч, ρдер.гор, ρж, ρКК – плотности вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, вороха семян подсолнечника, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, измельченного жмыха и комбикорма-концентрата соответственно, кг/м3; Mб.вор.пш, Mб.вор.яч, Mб.вор.гор, Mб.вор.с.п, Mб.дер.вор.пш, Mб.дер.вор.гор, Mб.изм.ж, Mб.КК – массы вороха зерна пшеницы, ячменя и гороха, вороха семян подсолнечника, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, измельченного жмыха и комбикорма-концентрата, которые могут находиться в выбранных бункерах соответственно, кг; Zд.изм.ж, Zд.вор.с.п, Zд.вор.пш, Zд.вор.яч, Zд.вор.гор, Zд.дер.вор.пш, Zд.дер.вор.яч, Zд.дер.вор.гор, Zд.КК – количество дней, на которое можно заготовить измельченный жмых, ворох зерна пшеницы, ячмень и горох, ворох семян подсолнечника, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, комбикорм-концентрат соответственно (по объему бункера), сут; Zд – количество дней обслуживания бункерами поголовья, сут.; Zд.изм.ж0, Zд.вор.с.п0, Zд.вор.пш0, Zд.вор.яч0, Zд.вор.гор0, Zд.дер.вор.пш0, Zд.дер.вор.яч0, Zд.дер.вор.гор0, Zд.КК0 – количество дней, на которое можно заготовить измельченный жмых, ворох зерна пшеницы, ячмень и горох, ворох семян подсолнечника, дерти вороха пшеницы, дерти вороха ячменя, дерти вороха гороха, комбикорм-концентрат соответственно (по производительности машин), сут; Tc – время смены, ч (Tc = 8 ч); Gж – производительность участка подготовки жмыха, кг/ч; Gа.э – эксплуатационная производительность комбикормового агрегата, кг/ч; Pжм – масса измельченного жмыха подсолнечного, приготовляемого за смену работы участком, кг; Pизм – масса измельченного зерна зерновых компонентов, кг; Pкон – масса комбикормов-концентратов, приготавливаемых за смену работы комбикормовым агрегатом, кг; tф.у, tф.а – время активной работы участка приготовления жмыха и комбикормового агрегата за смену, ч; tу, tа – время работы участка приготовления жмыха и комбикормового агрегата за смену с учетом вспомогательных мероприятий, ч; kсм – коэффициент использования времени смены участка и комбикормового агрегата (kсм = 0,8); tау – время работы рабочих цеха за смену при совместной работе комбикормового агрегата и участка приготовления жмыха, ч; τс – количество смен работы цеха с одновременной работой участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата, сут; Tуж, Tа – время работы оборудования участка и комбикормового агрегата в год, ч; Tа.у – время работы по обслуживанию персонала цеха в год при совместной работе комбикормового агрегата и участка подготовки жмыха, ч; Nч – количество одновременно действующих рабочих в цехе, чел. (Nч = 1 чел.); Pэ.а, Pэ.у – годовой расход электроэнергии комбикормовым агрегатом и участком соответственно, кВт; Nа – суммарная мощность привода машин комбикормового агрегата, кВт; Nу – суммарная мощность привода машин участка подготовки жмыха, кВт; Eа, Ey – энергозатраты на приготовления комбикормов-концентратов и жмыха соответственно, кВт; Зп – затраты на оплату труда рабочим, руб.; Сч – тарифная ставка рабочего, руб/ч (Сч = 17 054 руб/ч на 01.01.2023 г. в Краснодарском крае); Бсу, Бса – балансовая стоимость оборудования участка и комбикормового агрегата, руб.; Гэ.а, Гэ.у – годовые эксплуатационные издержки комбикормового агрегата и участка соответственно, руб.; цэ– цена 1кВт-ч электроэнергии, руб.; саа, сау – цена агрегата и участка соответственно, руб.; p, a – проценты отчислений на ремонт и ТО и амортизационных отчислений (p = 8 %, a = 12,5 %), %; Пру, Пра – прочие прямые издержки на участок и комбикормовый агрегат, руб.; n – процент прочих прямых издержек (п = 10 %), %; Fпом.у, Fпом.а – площадь помещений участка и агрегата, м2; zау, zаа – количество участков и комбикормовых агрегатов в цеху, шт.; Vx.y, Vx.a – объемы бункеров, которые установлены для участка и комбикормового агрегата соответственно, м3; Зпом.у, Зпом.а – годовые затраты на помещения участка и агрегата, руб.; Cпом – величина затрат на эксплуатацию 1 м2 площади, руб/м2 (Cпом = 149 902 руб/м2)2; Пз.у, Пз.а – приведенные затраты по вариантам участков и агрегатов, руб.
Результаты исследования. Разработан алгоритм с учетом математической модели. Данный алгоритм реализован в программе Microsoft Excel 2016. Исходные данные для проведения расчетов приведены в таблице 1.
Т а б л и ц а 1. Исходные данные для выбора рационального варианта машин для участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата
T a b l e 1. Initial data for the selection of a rational machinery for the producing sunflower meal on the field plot
Схема / Scheme | Оборудование / Equipment | Марка / Make | W, т/ч | N, кВт |
1 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | КМЗ-2 | 0,155 | 40,000 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | СМ-2500G | 0,181 | 2,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | КУ-2 | 1,500 | 26,650 | |
2 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ЭК-150 | 0,075 | 18,620 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | SP-1000,65 | 0,500 | 1,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат /Compound Feed machine | КМЗ-2 | 1,600 | 21,500 | |
3 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ПЭ-110 | 0,065 | 11,370 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | SP-1000,65 | 0,500 | 1,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | КМЗ-2 | 1,200 | 21,500 | |
4 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ПЭ-180 | 0,090 | 18,620 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДР-15 | 0,700 | 5,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | АК-3000 | 1,800 | 45,100 | |
5 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ПЭ-500 | 0,100 | 56,100 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДР-25 | 1,000 | 7,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | КМЗ-4 | 2,400 | 41,740 | |
6 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ПЭ-300 | 0,150 | 30,800 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДР-2/22 | 1,800 | 22,000 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machinery | АКА-3,322 | 2,400 | 45,100 | |
7 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ЭМ-200 | 0,095 | 22,962 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДРМ-15 | 0,500 | 3,000 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | «Алтай» | 2,100 | 30,500 | |
8 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | ПЭ-250 | 0,150 | 37,000 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДМР-18,5 | 1,000 | 18,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | АТМ-3 | 1,800 | 28,000 | |
9 | Экструдер жмыха / Sunflower meal extruder | Гарант-Агро-150 | 0,075 | 15,000 |
Измельчитель жмыха / Sunflower meal crusher | ДР-25 | 1,000 | 7,500 | |
Транспортер для загрузки измельченного жмыха / Conveyor for loading crushed sunflower meal | ТСШ-100 | 2,000 | 1,100 | |
Комбикормовый агрегат / Compound Feed machine | АК-2-2 | 3,000 | 45,100 |
Источник: здесь и далее в статье все таблицы составлены автором.
Source: Hereinafter in this article all tables were drawn up by the author.
Под участком подготовки жмыха подразумевается набор машин, в состав которого входят: экструдер для его получения, измельчитель жмыха и транспортер для загрузки его в измельченном виде. Под комбикормовым агрегатом подразумевается серийный агрегат, который приготавливает высококачественный комбикорм. В качестве исходного сырья выступают фуражное зерно (пшеница, рожь, ячмень, овес) и белково-витаминная добавка. В состав агрегата входят машины и оборудование для производства комбикорма.
Технико-экономические показатели и затраты на помещение цеха и его эксплуатацию рассчитаны согласно рекомендациям профессора В. В. Коновалова3 с учетом полученных выражений для технологического расчета.
Результаты расчета по выбору рационального варианта машин для участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата приведены в таблице 2.
Критерием, по которому происходит выбор рационального варианта участка и комбикормового агрегата, являются технико-экономические показатели, годовые эксплуатационные и прочие прямые издержки, приведенные затраты.
Т а б л и ц а 2. Результаты технологического расчета участка и комбикормового агрегата
T a b l e 2. Results of technological calculation of the field plot and compound feed machinery
Наименование показателя / The name of the indicator | Схема 1 / Scheme 1 | Схема 2 / Scheme 2 | Схема 3 / Scheme 3 | Схема 4 / Scheme 4 | Схема 5 / Scheme 5 | Схема 6 / Scheme 6 | Схема 7 / Scheme 7 | Схема 8 / Scheme 8 | Схема 9 / Scheme 9 | Схема 10 / Scheme 10 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
Производительность участка жмыха (Gж), кг/ч / Productivity of the sunflower meal field plot (Gж), kg/h | 155 | 75 | 65 | 90 | 100 | 150 | 95 | 75 | 150 | 75 |
Производительность комбикормового агрегата (Gа.э), кг/ч / Compound Feed machine productivity (Gа.э), kg/h | 1 500 | 1 600 | 1 200 | 1 800 | 2 400 | 2 400 | 2 100 | 600 | 1 800 | 3 000 |
Количество дней, на которое можно заготовить корма, сут. / The number of days for which it is possible to prepare food, d.: | ||||||||||
измельченного жмыха (Zд.изм.ж0) / crushed sunflower meal (Zд.изм.ж0) | 6 | 3 | 2 | 3 | 4 | 6 | 3 | 3 | 6 | 3 |
вороха семян подсолнечника (Zд.вор.с.п0) / heaps of sunflower seeds (Zд.вор.с.п0) | 5 | 2 | 2 | 3 | 3 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
вороха зерна / heaps of grain: | ||||||||||
пшеницы (Zд.вор.пш0) / wheat (Zд.вор.пш0) | 24 | 25 | 19 | 28 | 38 | 38 | 33 | 9 | 28 | 48 |
ячменя (Zд.вор.яч0) / barley (Zд.вор.яч0) | 24 | 25 | 19 | 28 | 38 | 38 | 33 | 9 | 28 | 48 |
гороха (Zд.вор.гор0) / peas (Zд.вор.гор0) | 34 | 36 | 27 | 41 | 54 | 54 | 48 | 13 | 41 | 68 |
дерти вороха зерна / take away the piles of grain: | ||||||||||
пшеницы (Zд.дер.вор.пш0) / wheat (Zд.дер.вор.пш0) | 60 | 64 | 48 | 72 | 96 | 96 | 84 | 24 | 72 | 120 |
ячменя (Zд.дер.вор.яч0) / barley (Zд.дер.вор.яч0) | 48 | 51 | 38 | 57 | 76 | 76 | 67 | 19 | 57 | 96 |
гороха (Zд.дер.вор.гор0) / peas (Zд.дер.вор.гор0) | 92 | 98 | 73 | 110 | 147 | 147 | 129 | 36 | 110 | 184 |
комбикорма-концентрата (Zд.КК0) / concentrated compound feed (Zд.КК0) | 7 | 8 | 6 | 9 | 12 | 12 | 10 | 3 | 9 | 15 |
Время активной работы участка приготовления жмыха за смену (tф.у), ч / The time of active operation on the field plot for producing sunflower meal per shift (tф.у), h | 1,29 | 2,67 | 3,08 | 2,22 | 2,00 | 1,33 | 2,11 | 2,67 | 1,33 | 2,67 |
Время активной работы комбикормового агрегата за смену (tф.а), ч / The time of active operation of the compound feed machine per shift (tф.а), h | 1,03 | 0,97 | 1,29 | 0,86 | 0,65 | 0,65 | 0,74 | 2,58 | 0,86 | 0,52 |
Время работы участка приготовления жмыха за смену с учетом вспомогательных мероприятий (tу), ч / The working time on the field plot for producing the sunflower meal per shift, taking into account auxiliary measures (tу), h | 1,61 | 3,33 | 3,85 | 2,78 | 2,50 | 1,67 | 2,63 | 3,33 | 1,67 | 3,33 |
Время работы комбикормового агрегата за смену с учетом вспомогательных мероприятий (tа), ч / The working time of the compound feed machine per shift, taking into account auxiliary measures (tа), h | 1,29 | 1,21 | 1,61 | 1,08 | 0,81 | 0,81 | 0,92 | 3,23 | 1,67 | 0,65 |
Время работы персонала цеха за смену при совместной работе комбикормового агрегата и участка подготовки жмыха (tа.у), ч / The working hours of the workshop workers per shift during the joint operation of the compound feed machinery and the field plot for producing sunflower meal (tа.у), h | 1,61 | 3,33 | 3,85 | 2,78 | 2,50 | 1,67 | 2,63 | 3,33 | 1,67 | 3,33 |
Время работы оборудования участка в год (Туж), ч / The operating time of the field plot equipment per year (Туж), h | 471 | 973 | 1 123 | 811 | 730 | 487 | 768 | 973 | 487 | 973 |
Время работы оборудования агрегата за год (Та), ч / The operating time of the compound feed machine equipment per year (Та), h | 377 | 354 | 471 | 314 | 236 | 236 | 269 | 943 | 314 | 189 |
Время работы по обслуживанию персонала цеха в год при совместной работе комбикормового агрегата и участка подготовки жмыха (Та.у), ч / The time of work for the maintenance of the workshop staff per year during join operation of the compound feed machinery and the sunflower meal production field plot (Та.у), h | 589 | 1 217 | 1 404 | 1 014 | 913 | 608 | 961 | 1 217 | 608 | 1 217 |
Мощность привода машин в комбикормовом агрегате (Nа), кВт / The drive power of the compound feed machine system (Nа), kW | 26,65 | 21,50 | 21,50 | 45,10 | 41,74 | 45,10 | 30,50 | 13,20 | 28,00 | 45,10 |
Годовой расход эл. энергии агрегатом (Рэа), кВт⋅ч / Annual consumption of electric energy by the compound feed machine (Рэа), kW⋅h | 15 689 | 26 158 | 30 183 | 45 726 | 38 088 | 27 436 | 29 296 | 16 060 | 17 033 | 54 872 |
Энергозатраты на приготовление комбикормов-концентратов (Еа), кВт⋅ч/кг / Energy consumption for the producing concentrated compound feed (Еа), kW⋅h/kg | 0,0277 | 0,0462 | 0,0533 | 0,0808 | 0,0673 | 0,0485 | 0,0518 | 0,0284 | 0,0301 | 0,0970 |
Суммарная мощность привода машин на участке для приготовления жмыха (Nу), кВт / The total drive power of the machines on the field plot for producing sunflower meal (Nу), kW | 43,60 | 21,22 | 13,97 | 25,22 | 64,70 | 53,90 | 27,06 | 27,22 | 56,60 | 23,60 |
Годовой расход эл. энергии участком приготовления жмыха (Рэу) , кВт⋅ч / Annual consumption of electric energy on the field plot for production sunflower meal (Рэу), kW⋅h | 20 534 | 20 654 | 15 689 | 20 456 | 47 231 | 26 231 | 20 795 | 26 494 | 27 545 | 22 971 |
Энергозатраты участка подготовки жмыха (Еу), кВт⋅ч/кг / Energy consumption on the field plot for producing sunflower meal (Еу), kW⋅h/kg | 0,2813 | 0,2829 | 0,2149 | 0,2802 | 0,6470 | 0,3593 | 0,2849 | 0,3629 | 0,3773 | 0,3147 |
Технико-экономические показатели / Technical and economic indicators |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Затраты на оплату труда оператора (Зп), руб. / The cost of paying the operator (Зп), ruble | 21 589001 | 44 617269 | 51 481464 | 37 181057 | 33 462952 | 22 308634 | 35 224160 | 44 617269 | 22 308634 | 44 617269 |
Балансовая стоимость оборудования (Бс), руб. / Book value of the equipment for (Бс), ruble:
| 1 786730 401 800 | 2 574600 637 840 | 3 022600 597 800 | 4 142600 1 210860 | 3 465000 1 005200 | 4 480000 18 410000 | 1 360800 9 52273 | 2 590000 3 99000 | 1 892656 11 459000 | 9 47520 1 211000 |
Затраты на ТО и ремонт (Рт), руб. / Maintenance and repair costs for (Рт), ruble:
| 142 938 32 144 | 205 968 51 027 | 241 808 47 824 | 331 408 96 869 | 277 200 80 416 | 358 400 1 472800 | 108 864 76 182 | 207 200 31 920 | 151 412 916 720 | 75 802 96 880 |
Затраты на амортизацию (Ат), руб. / Depreciation costs for (Ат), ruble:
| 223 341 | 321 825 | 377 825 | 517 825 | 433 125 | 560 000 | 170 100 | 323 750 | 236 582 | 118 440 |
| 50 225 | 79 730 | 74 725 | 151 358 | 125 650 | 2 301250 | 119 034 | 49 875 | 1 432375 | 1 51375 |
Годовые затраты на эл.энергию (Зэл), руб. / Annual electric energy costs for (Зэл), ruble:
| 123 205 | 123 925 | 94 136 | 122 737 | 283 386 | 157 388 | 124 770 | 158 965 | 165 272 | 137 824 |
| 94 135 | 156 950 | 181 096 | 274 358 | 228 527 | 164 615 | 175 776 | 96 360 | 102 200 | 329 230 |
Годовые эксплуатационные издержки (Гэ), руб. / Annual operating costs for (Гэ), ruble:
| 22 078486 | 45 268987 | 52 195233 | 38 153028 | 34 456663 | 23 384422 | 35 627894 | 45 307184 | 22 861901 | 44 949334 |
| 21 765505 | 44 904976 | 51 785109 | 37 703642 | 33 897544 | 26 247299 | 35 595152 | 44 795424 | 24 759929 | 45 194754 |
Прочие прямые издержки (Пр), руб. / Other direct costs for (Пр), ruble:
| 2 207849 | 4 526899 | 5 219523 | 3 815303 | 3 445666 | 2 338442 | 3 562789 | 4 530718 | 2 286190 | 4 494933 |
| 2 176550 | 4 490498 | 5 178511 | 3 770364 | 3 389754 | 2 624730 | 3 559515 | 4 479542 | 2 475993 | 4 519475 |
Расчет затрат на помещение цеха и его эксплуатацию / Calculation of costs for workshop premises and its operation |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Габаритные размеры (Fп), м2 / Overall dimensions (Fп), м2:
| 3,43 | 1,66 | 2,06 | 2,01 | 4,10 | 3,30 | 1,80 | 1,47 | 3,05 | 1,52 |
| 13,21 | 5,74 | 13,21 | 6,76 | 10,29 | 6,41 | 14,40 | 0,31 | 4,50 | 6,65 |
Потребная площадь помещений (Fпом), м2 / Required area of premises (Fпом), м2:
| 11,29 | 5,99 | 7,18 | 7,04 | 13,29 | 10,91 | 6,39 | 5,42 | 10,14 | 5,56 |
| 46,28 | 23,87 | 46,28 | 26,94 | 37,54 | 25,89 | 49,87 | 7,58 | 20,17 | 26,62 |
Годовые затраты на помещения (Зпом), руб. / Annual costs (Зпом), ruble:
| 1 691910 | 897 664 | 1 076152 | 1 055025 | 1 992887 | 1 636068 | 958 536 | 812 184 | 1 519976 | 833 365 |
| 6 937714 | 3 578411 | 6 937714 | 4 037776 | 5 626821 | 3 880343 | 7 475113 | 1 136619 | 3 023024 | 3 989892 |
Приведенные затраты по вариантам (Пз), руб. / The costs for options (Пз), ruble:
| 2 3949069 | 4 6424111 | 5 3573646 | 3 9622313 | 3 6796050 | 2 5468490 | 3 6722510 | 4 6378368 | 2 4571143 | 4 5877452 |
| 2 8743399 | 4 8547171 | 5 8782604 | 4 1862504 | 3 9624886 | 3 1968643 | 4 3165492 | 4 5971943 | 2 8928853 | 4 9305745 |
На основе ММ проведены расчеты по определению рационального варианта участка и комбикормового агрегата. Рациональным вариантом является схема 1 (табл. 1). Производительность участка и комбикормового агрегата составили 155 и 1500 кг/ч соответственно. Энергозатраты на приготовление комбикормов-концентратов – 0,0277 кВт⋅ч/кг.
Обсуждение и заключение. На основе данных критериев выбран рациональный вариант участка и комбикормового агрегата, которому относится схема 1 (табл. 1). Данный вариант имеет годовые эксплуатационные издержки в размере 22 078 486 и 21 765 505 руб.; прочие прямые издержки – 22 078 49 и 21 765 50 руб.; приведенные затраты по вариантам – 23 949 069 и 28 743 399 руб. соответственно.
Таким образом, на основе разработанного алгоритма и программы для его реализации c учетом математической модели приготовления комбикорма-концентрата проведен технологический расчет участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата, а также рассчитаны их технико-экономические показатели и затраты на помещение цеха и его эксплуатацию, выбран рациональный вариант участка и комбикормового агрегата. Экономический эффект выбранного участка подготовки жмыха и комбикормового агрегата получен за счет снижения годовых эксплуатационных и прочих прямых издержек приведенных затрат.
1 Научно-практические основы технологии приготовления формованных кормовых продуктов с использованием тыквенно-зерновых композиций / С. М. Доценко [и др.]. Благовещенск : Изд-во Дальневост. гос. аграр. ун-та, 2017. 350 с.
2 Об утверждении стоимости одного квадратного метра общей площади жилья в сельской местности на территории Краснодарского края на 2023 год, используемой для расчета размеров социальных выплат, предоставляемых за счет федерального и краевого бюджетов на строительство (приобретение) жилья гражданам, проживающим на сельских территориях [Электронный ресурс] : Приказ Министерства сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края от 02.03.2023 г. № 89. URL: http://publication.pravo.gov.ru/document/2301202303090003?ysclid=lvxuc900qj990668970 (дата обращения: 20.12.2023).
3 Щербаков С. И., Дмитриев В. Ф., Коновалов В. В. Механизация технологических процессов животноводства : учеб. пособие. Пенза : РИО ПГСХА, 2006. 276 с. EDN: RWHTEZ
Об авторах
Игорь Евгеньевич Припоров
Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина
Автор, ответственный за переписку.
Email: i.priporov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8201-2819
ResearcherId: N-4901-2016
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры тракторов, автомобилей и технической механики
Россия, г. КраснодарСписок литературы
- Мишуров Н. П. Рекомендуемые технологии производства комбикормов в хозяйствах // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2015. № 4 (20). С. 6–14. EDN: VBWKEV
- Чупшев А. В. Обоснование перспективной операционной схемы приготовления комбикормов-концентратов в условиях животноводческих предприятий // Нива Поволжья. 2021. № 3(60). С. 135–141. https://doi.org/10.36461/NP.2021.60.3.022
- Совершенствование технологии кормления высокопродуктивных коров / С. Винницки [и др.] // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 3 (35). С. 147–151. EDN: TJRZPE
- Коновалов В. В., Терюшков В. П., Петрова С. С. Моделирование молочной продуктивности коров при изменении технологических процессов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 1. С. 27–34. EDN: EWXXCB
- Валге А. М., Перекопский А. Н. Математическая модель структуры кормов молочного стада КРС с использованием плющеного зерна // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2017. № 49. С. 286–291. EDN: YOKBAS
- Вараксин С. В., Доценко С. М., Крючкова Л. Г. Экономико-математическая модель оценки инновационной технологии приготовления кормовых продуктов на основе соево-зерновых композиций // АгроЭкоИнфо. 2018. № 1 (31) С. 47. EDN: XSUWAX
- Научно-технические аспекты разработки системы и устройств для производства инновационных продуктов на основе соево-растительных композиций / С. М. Доценко [и др]. // Вестник ВСГУТУ. 2017. № 1 (64). С. 16–20. EDN: YHSTSD
- Модель приготовления кормов в условиях малых форм хозяйствования / С. Ю. Булатов [и др.] // Техника и оборудование для села. 2023. № 4 (310). С. 26–30. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2023-4-26-30
- Павлидис В. Д., Чкалова М. В., Шахов В. А. Стохастическое моделирование технологического процесса производства комбинированных кормов // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36, № 10. С. 78–83. EDN: ATKVMK
- Design and Development of Monitoring Device for Corn Grain Cleaning Loss Based on Piezoelectric Effect / W. Yanhan [et al.] // Computers and Electronics in Agriculture. 2020. Vol. 179. Article no. 105793. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105793
- Modelling the Guality of the Mixture in a Continuous Paddle Mixer / A. A. H. Al-Maidi [et al.] // International Journal of Agricultural and Statistical Sciences. 2021. Vol. 16. P. 1769–1774. EDN: NIZZWM
- Airflow Simulation and Inlet Pressure Profile Optimization of a Grain Storage Bin Aeration System / M. O. Binelo [et al.] // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. Vol. 164. Article no. 104923. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.104923
- Chkalova M., Pavlidis V. Assessment of Equipment Efficiency in Models of Technological Processes for Production of Combined Feed // Engineering for Rural Development. 2021. Vol. 20. P. 843–848. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF193
- Muangpratoom P. The Effect of Temperature on the Electrical Characteristics of Nanofluids Based on Palm Oil // Journal of Engineering and Technological Sciences. 2021. Vol. 53, Issue 3. Article no. 210312. https://doi.org/10.5614/j.eng.technol.sci.2021.53.3.12
- Математическая модель оценки качества процесса получения увлажненно-обогащенного зернового сырья / А. В. Бурмага [и др.] // АгроЭкоИнфо. 2022. № 4 (52). С. 1–9. https://doi.org/10.51419/202124413
- Крупенин П. Ю. Математическая модель движения кормовой суспензии в каналах роторного импульсного аппарата // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2018. № 6. С. 96–103. EDN: XRSMNN
- Керимов М. А., Иванов Д. В. Биоэнергетическая модель растительного сырья и оценка технологий производства кормов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. № 1. С. 51–61. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-1-51-61
- Development of a Mathematical Model of the Process of Mixing Liquid Feed in an Experimental Setup and Optimization of Design Parameters / P. Solonshchikov [et al.] // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 420. Р. 10. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202342009002
- Study of the Mixing Process With a Paddle Mixer for Cattle / R. Kisilyov [et al.] // National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines. 2022. № 52. P. 66–72. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2022.52.66-72
- Bekele G. Development of Livestock Feed Mixer // International Journal of Scientific and Research Publications. 2020. Vol. 10, Issue 10. P. 481–486. https://doi.org/10.29322/IJSRP.10.10.2020.p10665
- Analysis of the Influence of Rod Elements on the Mixing Process of Two Components in a Twin-Shaft Paddle Mixer / S. I. Khanin [et al.] // Digital Technologies in Construction Engineering. 2022. Vol. 173. P. 175–182. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_23
- Cai R., Hou Z., Zhao Y. Numerical Study on Particle Mixing in a Double-Screw Conical Mixer // Powder Technology. 2019. Vol. 352. P. 193–208. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.04.065
- DEM Study of a Mixer for Core Manufacturing System / J. Roh [et al.] // Computer Aided Chemical Engineering. 2019. Vol. 46. P. 799–804. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818634-3.50134-X
- Исследование влияния щелевых отверстий в лопастях горизонтального лопастного смесителя на качество подготовки двухкомпонентной сухой смеси / Е. Г. Ханина [и др.] // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2023. Т. 8, № 6. С. 85–93. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2023-8-6-85-93
- Analysis of the Influence of Rod Elements on the Mixing Process of Two Components in a Twin-Shaft Paddle Mixer / S. I. Khanin [et al.] // Digital Technologies in Construction Engineering. 2021. P. 175–182. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_23
- Valigi M. C. Model-Based Method Predicting Useful Life of Concrete Mixers // Plant Precast Technol. 2020. Vol. 71, Issue 11. P. 38–42. URL: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84887012955&partnerID=MN8TOARS (дата обращения: 20.12.2023).
- Theoretical Studies of the Interaction between Screw Surface and Material in the Mixer / A. Marczuk [et al.] // Materials. 2021. Vol. 14. P. 962. https://doi.org/10.3390/ma14040962
- Discrete Element Method Study of Effects of the Impeller Configuration and Operating Conditions on Particle Mixing in a Cylindrical Mixer / Y. Bao [et al.] // Particuology. 2020. Vol. 49. P. 146–158. https://doi.org/10.1016/j.partic.2019.02.002
- Okereke C. J., Lasode O. A., Ohijeagbon I. O. Exergoeconomic Analysis of an Industrial Beverage Mixer System // Heliyon. 2020. Vol. 6, Issue 7. Article no. e04402. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04402
- Исследование и моделирование информационно-управляющей системы при производстве комбикорма на базе интегрированной платы / Н. А. Киктев [и др.] // Инновации в сельском хозяйстве. 2020. № 2 (35). С. 51–61. EDN: WOQLMX
Дополнительные файлы
