RU2064248C1 - Животноводческая ферма - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Сущность изобретения: животноводческая ферма включает помещение со стойловой зоной, вдоль которой расположены направляющие пути с линиями перемещения кормушек. Линия представляет собой ряд кормушек, соединенных с тяговым элементом, выполненным в виде отрезка шарнирно соединенных звеньев, служащих ведомой частью. Вдоль направляющих путей и замкнутого контурного пути размещен привод тяговых элементов, выполненный с элементами автоматики. Доильная площадка выполнена в виде круговой карусели. Для вывода животных на прогулку, снаружи помещения монтируется дополнительный направляющий путь. Система уборки и переработки навоза включает очистители, бункеры с дозаторами подстилки, продольные и поперечный скребковые транспортеры, пункт сбора и переработки навоза. 8 ил.

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к животноводческим фермам.

Цель изобретения упрощение обслуживания животных и повышение надежности работы фермы.

На фиг.1 схематически изображена животноводческая ферма поточно-конвейерного содержания и обслуживания 270 коров с применением наземного конвейера с магнитофрикционным приводом тяговых элементов на опорно-ходовых роликах и размещением животных под углом к направлению движения /вариант 1/; на фиг.2 то же на 240 коров с применением подвесного конвейера с линейным приводом тяговых элементов на магнитной подвеске и размещением животных по направлению движения /вариант 2/; на фиг.3 фрагмент линии перемещения кормушек и направляющего пути с тяговым элементом на опорно-ходовых роликах наземного конвейера с магнитофрикционным приводом; на фиг.4 то же /фиг.3/ в поперечном сечении; на фиг.5 поперечный разрез направляющего пути и звена тягового элемента на опорно-ходовых ровиках /вид А-А на фиг.3 увеличено/; на фиг.6 шарнирное соединение звеньев тягового элемента /вид В-В на фиг.5/; на фиг.7 фрагмент подвесного конвейера с тяговыми элементами на магнитной подвеске и линейным приводом; на фиг.8 то же /фиг.7/ в поперечном сечении.

Животноводческая ферма включает помещение 1 /фиг.1, 2/, со стойловой зоной 2 для содержания животных 3. В стойловой зоне 2 расположены рядами направляющие пути 4 с линиями 5 перемещения кормушек 6. Линия 5 перемещения кормушек 6 представляет собой ряд кормушек 6, соединенных с тяговым элементом 7. Тяговый элемент 7 находится в направляющем пути 4 линии 5 перемещения кормушек 6 и выполнен в виде отрезка шарнирно соединенных звеньев 8 /фиг. 3
8/, служащих ведомой частью привода тягового элемента 7 и способных работать в направляющих путях в тянуще-толкающем режиме. Звенья 8 тягового элемента 7 могут быть выполнены, например, на опорно-ходовых роликах 9 /фиг.3 5/ на магнитной подвеске 10 /фиг.7, 8/ и т.д. Животные привязаны к кормушкам 6 с помощью цепной привязи.

На пути движения упомянутых линий 5 перемещения кормушек 6 в этом /или другом/ помещений находится доильная площадка 11 /фиг.1, 2/, выполненная в виде круговой карусели.

По контуру стойловой зоны 2 и доильной площадки 11 расположен единый замкнутый направляющий путь 12, с которым соединены с помощью переводных стрелок 13 направляющие пути 4 линий 5 перемещения кормушек 6 стойловой зоны 2. Переводные стрелки 13 снабжены элементами автоматики для обеспечения их работы в соответствии с порядком работы линий 5.

Вдоль направляющих путей 4 стойловой зоны 2 и замкнутого контурного пути 12 с шагом, не превышающим длину тягового элемента 7, размещен привод /ведущая часть/ тяговых элементов 7, выполненный с элементами автоматики для обеспечения последовательной работы линий 5.

Привод тяговых элементов 7 может быть выполнен, например, магнитофрикционным, с помощью линейного двигателя и др.

Магнитофрикционный привод тягового элемента 7 /фиг.1/ состоит из электромагнитофрикционного движителя 14 и его электромеханического привода 15, служащих ведущей частью привода. Электромагнитофрикционный двигатель 14 представляет собой контур 16 /фиг. 3, 4/ цепной передачи, снабженный электромагнитами, выполненными в виде расположенной внутри контура 16 катушки возбуждения 17 и закрепленных на контуре 16 полюсных башмаков /полюсников/ 18 с возможностью их контактирования с ведомой частью привода звеньями 8 тягового элемента 7. Электромеханический привод 15 /фиг.1/ движителя 14 включает обычные электродвигатель, червячный и цилиндрический редукторы. Электромагнитофрикционные движители 14 привода тяговых элементов 7 стойловой зоны 2 кинематически связаны между собой /например, с помощью карданной передачи 19/ в группы и сблокированы с одним электромеханическим приводом 15 на группу. Электромагнитофрикционные движители 14, расположенные вдоль контурного направляющего пути 12 стойловой зоны 2 и доильной площадки 11, оборудованы индивидуальными электромеханическими приводами 15. При этом звенья 8 /фиг. 3 6/ тяговых элементов 7 снабжены опорноходовыми роликами 9, а кормушки 6 расположены на линиях 5 с возможностью размещения животных 3 под углом к направлению перемещения линий 5.

Для устойчивого положения кормушек 6 на звеньях 8 /тележках/ тягового элемента 7 направляющие пути 4 и 12 выполнены в виде двух швеллеров 20, повернутых ножками во внутрь и связанных с промежутком между собой поперечными накладками снизу, а тележки 8 выполнены коробчатыми, опирающимися на опорноходовые ролики 9, заключенные внутри швеллеров 20 между их полками, и снабжены дополнительно центрирующим роликом 21, расположенным в промежутке между швеллерами 20 против их верхних полок, причем, кормушка 6 установлена в рамке 22 с возможностью ее плавного опрокидывания с помощью копира или ее очистка от остатков корма и фиксируется в исходном положении посредством защелки, на пути которой смонтирован упор /на чертеже не показано/, а рамка 22 кормушки 6 жестко закреплена на одной тележке 8 тягового элемента 7.

Привод тягового элемента 7 /фиг.2/ от линейного двигателя состоит из ротора 23 /фиг.7 8/, выполненного в виде плоских постоянных магнитов, установленных на звеньях 8 тягового элемента 7, служащих ведомой частью привода, и статоров 24 /ведущая часть/, выполненных в виде электромагнитных катушек, расположенных вдоль направляющих путей с возможностью взаимодействия магнитных полей роторов 23 и электромагнитных полей статоров 24 и шагом, не превышающим длину тягового элемента 7.

При этом звенья 8 тяговых элементов 7 выполнены на магнитной подвеске 10, а кормушки 6 расположены последовательно с интервалом для размещения между каждыми двумя из них животного 3 по направлению движения линий 5.

Магнитная подвеска 10 включает секции постоянных магнитов 25, которыми оборудованы внутренние стороны направляющих путей 4 и 12, выполненных в виде двух направляющих 26 корытообразного /типа облегченного швеллера/ сечения, повернутых полками во внутрь и соединенных с промежутком между собой с помощью хомутов 27 и секции ответных постоянных магнитов 28, смонтированные по бокам звеньев 8 /кареток/ тягового элемента 7, расположенных в промежутке между направляющими 26 и снабженных для устойчивой работы линий 5 перемещения кормушек 6 разделительными роликами 29 с возможностью их контактирования с беговыми дорожками 30, расположенными выше и ниже секций постоянных магнитов 25 направляющих 26 в одной с ними плоскости.

Для стабильной работы магнитной подвески 10 и упрощения ее конструкции разделительные ролики 29 размещены в трех точках выполненного коробчатым корпуса каретки 8: один верхний по середине, два нижних на продольной оси со смещением от центра, обеспечивающим вписывание роликов 29 в промежуток между направляющими 26 при минимальном радиусе закругления направляющих путей 4 и 12, а траверса 31, с помощью которой кормушка 6 подвешена к несущим стержням 32 кареток 8 тягового элемента 7 выполнена упругой, при этом каретки 8 тягового элемента 7 снабжены разделительными роликами 29 через одну.

В данном варианте кормушки 6 для очистки их от остатков корма оборудованы открывающимся днищем и рычагом, фиксируемы в исходном положении защелкой, на пути которой установлен упор, а на пути рычага при открытом днище копир для плавного его закрытия /на чертеже не показано/.

Доильная площадка 11 /фиг.1, 2/ выполнена в виде круговой карусели, имеющей одинаковые с линиями 5 перемещения кормушек 6 скорость и направление движения.

Такая конструкция доильной площадки позволяет значительно упростить систему транспортировки доильных аппаратов с вакуумными и молочными шлангами и избежать переплетения шлангов, закрепив доильные аппараты, например, на ограждении внутренней стороны вращающейся доильной площадки 11.

Стойловая зона 2 для содержания животных 3 оборудована автопоилками 33, расположенными возле кормушек 6 из расчета одна автопоилка на двух животных.

Вдоль замкнутого направляющего пути 12 расположены посты обслуживания животных с соответствующим оборудованием. Основные из них:
пост очистки кормушек от остатков корма с механизмом очистки и расположенным под ним транспортером 34 для выгрузки остатков корма,
пост чистки животных, подготовки вымени коров к доению и ветнадзора с установкой продольнной санитарной обработки вымени коров /типа УОВ-Ф-1/,
пост загрузки концентрированных кормов в кормушки 6 с бункером-питателем 35, наполняемым от загрузчика сухих кормов типа ЗСК-10, и автоматическим дозатором 36 для нормированной выдачи концкормов в зависимости от продуктивности животного,
пост доения коров с доильной установкой типа "карусель", оборудованной доильными аппаратами, системой транспортировки молока, манипуляторами для дистанционной установки доильных аппаратов на вымя коров, механического додаивания и автоматического снятия и выведения доильных аппаратов из-под вымени коров, и пультом управления оператора,
пост загрузки кормовых смесей в кормушки с кормоцехом 37, оснащенным необходимым оборудованием для приготовления и автоматическим дозатором 38 для выдачи полнорационных кормовых смесей,
пост ультрафиолетового облучения животных с облучающей установкой.

В случае необходимости вывода животных на прогулку снаружи помещения 1 монтируется дополнительный направляющий путь 39, который соединяется с замкнутым направляющим путем 12 с помощью переводных стрелок и снабжается ведущей частью привода.

Система уборки и переработки навоза включает очистители 40 стойл и бункеры с дозаторами подстилки /на чертеже не показано/, прикрепленные к тяговым элементам 7 продольные скребковые транспортеры 41 /типа КСУ-Ф-1/ поперечный скребковый транспортер 42 и пункт 43 сбора, переработки и транспортировки навоза с набором необходимых для этого технических средств.

Работа на животноводческой ферме поточно-конвейерного содержания и обслуживания животных осуществляется следующим образом.

В назначенное время перед началом дойки отдыхающие животные первого ряда, если таковые имеются, с помощью световой, звуковой сигнализации /или других раздражителей/ поднимаются со стойл, и оператор с пульта управления, расположенного в районе доильной площадки 11, последовательно включает групповые индивидуальные электромеханические приводы 15 магнитофрикционного привода, размещенные соответственно, на территории стойловой зоны 2 /или вне ее/ и по контуру замкнутого направляющего пути 12, без включения матушек возбуждения 17 электромагнитов электромагнитофрикционных движителей 14. При этом привод работает в режиме холостого хода. Затем включает попутную переводную стрелку 13 и катушки возбуждения 17 электромагнитов электромагнитофрикционных движителей 14 первой линии 5 перемещения кормушек 6 и замкнутого направляющего пути 12 и доильную установку "карусель".

При подаче напряжения на катушку возбуждения 17 электромагнита создается магнитное поле, преобразуемое посредством полюсников 18 /подвижного магнитопровода/ в тяговое усилие, так как полюсники 18 контура 16 цепной передачи электромагнитофрикционного движителя 14 с заданным усилием сцепляются со звеньями 8 тягового элемента 7, в результате чего преобразуется фрикционная пара верхняя ветвь контура 16 цепной передачи и тяговый элемент 7 - перемещаемая поступательно на рабочую длину верхней ветви контура 16 и создающая тяговое усилие /режим рабочего хода/ тягового элемента 7.

В начальный период движения тягового элемента 7, когда происходит подъем со стойл продолжающих отдыхать животных и побуждение их к движению, возможно некоторое проскальзывание полюсников 18 относительно звеньев 8 тягового элемента 7 выше упомянутой фрикционной пары магнитофрикционного привода, но вскоре процесс стабилизируется. Конвейерный поезд /линия 5 перемещения кормушек 6/ первого ряда животных начинает движение и выводится с помощью попутной переводной стрелки 13 на замкнутый направляющий путь 12, где подхватывается индивидуальными магнитофрикционными приводами, которые выводят первый конвейерный поезд с кормушками 6 и привязанными к ним коровами 3 на доильную площадку 11 и другие посты обслуживания.

Для остановки привода отключают напряжение, подаваемое на катушку возбуждения 17 электромагнита и электродвигатель электромеханического привода 15 движителя 14. Магнитофрикционный привод может работать и в тормозном режиме, при этом напряжение подают только на катушку возбуждения 17 электромагнита, а электродвигатель электромеханического привода 15 движителя 14 оставляют выключенным.

При линейном приводе тягового элемента 7 последовательно включаются попутная переводная стрелка 13, ведущая часть линейного привода /статоры 24 линейного двигателя/ первой линии 5 перемещения кормушек 6 и замкнутого направляющего пути 12 и доильная установка "карусель. В результате взаимодействия магнитных полей роторов 23 и электромагнитных полей статоров 24 линейного двигателя звенья 8 тягового элемента 7 с закрепленными на них роторами 23 получают поступательное движение, а на тяговом элементе 7 создается тяговое усилие. Конвейерный поезд первого ряда животных начинает движение и выводится на маршрут движения по замкнутому направляющему пути 12, где подхватывается ведущими частями /статорами 24/ линейных двигателей, которые выводят конвейерный поезд с животными на соответствующие посты обслуживания, в том числе доильную площадку 11.

Для остановки конвейерного поезда отключают напряжение, подаваемое на электромагнитные катушки /статоры 24/ линейных двигателей, расположенные в месте нахождения поезда.

На пути следования животных на дойку выполняются следующие операции:
1. Очистка кормушек 6 от остатков корма путем плавного опрокидывания кормушки 6 с помощью установленного здесь копира /вариант I/, или посредством открытия откидного днища кормушки 6 при взаимодействии защелки днища с установленным здесь упором /вариант 2/. Остатки корма сбрасываются на транспортер 34, которым выгружаются в тележку и направляющим на переработку.

2. Чистка и дезинфекция животных /по мере необходимости/, подготовка вымени коров к доению. Здесь с помощью автоматической установки санобработки вымени коров очищается щетками и обмывается теплой водой вымя коров, производится массаж сосков, ветнадзор.

3. Загрузка концентрированных кормов в кормушки 6 автоматическим дозатором 36 с системой распознавания животных и индивидуальным нормированием кормов в зависимости от продуктивности животного.

4. При заходе на доильную площадку 11 животные 3 прекращают свое самопередвижение, поскольку линейные скорости движения линий 5 перемещения кормушек 6 и доильной установки одинаковы. Здесь производится сливание первых струек молока и надевание доильных стаканов манипулятора доения, который автоматически ориентирует доильный аппарат в зависимости от формы вымени, удерживает аппарат в верхнем положении, освобождая оператора от физических усилий, обеспечивает контроль за потоком молока, выполняет машинное додаивание путем оттягивания доильного аппарата вниз, отключает вакуум и снимает аппарат по окончании доения. Выдоенное молоко учитывается и поступает в молочное отделение. По окончании доения животные 3 под действием тягового элемента 7 поочередно сходят с доильной площадки 11 и продолжают самопередвижение в направлении своего ряда.

5. Поравнявшись с кормоцехом 37, кормушки 6 животных с помощью автоматического дозатора 38 заполняются кормами в виде сбалансированной по основным элементам питания кормовой смеси, содержащей компоненты грубых и сочных кормов с дозировкой, необходимой для поддержания максимального уровня продуктивности коров.

6. При дальнейшем движении животные повергаются ультрафиолетовому облучению и другим приемам профилактики.

7. Достигнув участка встречных переводных стрелок 13, конвейерный поезд с первым рядом животных адресно включает встречную переводную стрелку 13 первой линии 5 перемещения кормушек 6 и когда конвейерный поезд займет свое исходное положение, катушки возбуждения 17 магнитофрикционных приводов или статоры 24 линейного привода тягового элемента 7 первой линии 5 перемещения кормушек 6 автоматически выключается, конвейерный поезд животных останавливается, и животные могут продолжать принимать корм, воду и отдыхать. При этом встречная переводная стрелка 13 первый линии 5 переводится в исходное положение и включается встречная переводная стрелка 13 второй линии 5 перемещения кормушек 6.

В период движения конвейерного поезда первого ряда животных к постам обслуживания, когда последняя кормушка 6 первой линии 5 перемещения кормушек 6 пройдет свою попутную переводную стрелку 13 и выйдет на замкнутый направляющий путь 12, попутная стрелка 13 первой линии 5 возвращается в исходное положение. В то же время включается попутная переводная стрелка 13 и ведущие части привода второй линии 5 перемещения кормушек 6, в результате чего вслед за наездом первого ряда начинает движение и выводится на замкнутый направляющий путь 12 конвейерный поезд второго ряда животных. Далее цикл движения конвейерных поездов /линий 5 перемещения кормушек 6 с животными 3/, расположенных на других направляющих путях 4 стойловой зоны 2 последовательно повторяется и может поддерживаться при работе фермы в автоматическом режиме. При соответствующей настройке системы автоматизации управления технологическим процессом можно добиться минимальных интервалов между конвейерными поездами животных, в результате чего животные будут следовать к постам обслуживания практически беспрерывным потоком, что дополнительно повысит производительность труда на ферме.

Автоматизацию управления технологическим процессом на ферме обеспечивает соответствующее оборудование, в состав которого входит комплект оборудования, посредством которого производится опознание коров, оценка их здоровья, определение охоты, учет надоя, определение массы, расчет рациона кормления. Все эти данные получаются автоматически и разрабатываются по нескольким программам, например, "воспроизводство" и т.д.

8. При необходимости животных можно выводить на прогулку. В этом случае встречные переводные стрелки 13 остаются до возвращения животных с прогулки в исходном положении, а включаются ведущие части привода тягового элемента 7 на дополнительном направляющем пути 39, расположенном снаружи помещения 1. Разовый выпуск животных на прогулку прекращается по возвращении первой группы животных с прогулки, когда животные, переходя с дополнительного направляющего пути 39 на маршрут движения по замкнутому направляющему пути 12 занимают участок попутных переводных стрелок 13 и возобновляется вновь после освобождения этого участка проследовавшими по нему с прогулки животными.

9. На всем пути следования животных производится очистка стойл и путевых дорожек к постам обслуживания животных с помощью очистителей 40 стойл, а при необходимости дозаторами вносится подстилка из бункеров, прикрепленных к тяговым элементам 7 над очистителями 40 стойл. Навоз посредством очистителей 40 стойл сбрасывается в продольные навозные каналы, откуда продольными транспортерами 41 подается в канал поперечного транспортера 42 и далее на пункт 34 сбора, переработки и транспортировки навоза.

Применение вместо гибкого /трос, цель и т.д./ замкнутого тягового элемента, расположенного по периметру стойловой зоны и доильной площадки, автономных, последовательно включающихся в работу "самоходных" тяговых элементов, расположенных в направляющих путях линий перемещения кормушек и выполненных в виде отрезков шарнирно соединенных между собой звеньев на опорноходовых роликах или магнитной подвеске, служащих ведомой частью привода и способных работать в направляющих путях в тянуще-толкающем режиме, в сочетании с приводом, действующим на основании магнитных и электромагнитных сил сцепления, позволяет упростить электропитание системы, подводя его к ведущим частям привода, установленным стационарно и получить технологически гибкую обладающую большой приемистостью, надежностью и безопасностью в эксплуатации систему с непрерывным процессом движения животных.

Особое значение имеет способ размещения кормушек. Способ размещения кормушек /а значит, и животных/ определяет степень рационального использования помещения. Так например, в типовом коровнике на 200 голов крупного рогатого скота привязного содержания при размещении животных по направлению движения линий перемещения кормушек вмещается 240 коров, а при постановке животных под углом к направлению движения линий вместимость того же коровника увеличивается до 270 коров.

Кроме того, от способа размещения животных зависит пропускная способность доильной площадки. При таких одинаковых конструктивно-кинематических параметрах, как длина пути доильной площадки, время доения, скорость движения животных, наибольшая производительность доильной площадки отмечается при размещении животных под углом к направлению движения линий перемещения кормушек за счет большой плотности размещения животных /количества животных, приходящихся на единицу площади/.

Одинаковая производительность доильной площадки при разных способах размещения животных может быть достигнута путем соответствующего увеличения длины пути доильной площадки и скорости движения животных при размещении их по направлению движения линий.

Следует отметить, что при одинаковой скорости перемещения животные, движущиеся под углом /вперед и вбок/ и направлению движения линий /в исходном положении животные располагаются перпендикулярно линии перемещения кормушек/, будут чувствовать себя менее комфортно, чем те животные, продольная ось туловища которых как в исходном положении, так и в процессе перемещения, совпадает с направлением движения линий. Поэтому менее комфортные условия при ходьбе животных под углом к направлению движения линий должны компенсироваться малой /до 2,5 м/мин/ скоростью их перемещения, и наоборот, более комфортные условия для животных при перемещении их по направлению движения линий создают возможность повысить скорость их перемещения /до 5 м/мин. и более/.

В зависимости от способа размещения животных и типа привода, направляющие пути 4 и 12 могут быть выполнены без применения опор с опорой непосредственно на землю /наземный вариант/ или с применением опор /подвесной вариант/.

Для подвесного варианта размещения направляющих путей возможно применение любого из упомянутых способов расположения кормушек /животных/, выполнения тяговых элементов 7 и типа привода.

Для наземного варианта наиболее простым в исполнении является применение магнитофрикционного привода при различном выполнении тяговых элементов 7 и размещении животных под углом к направлению движения линий 5. Применение линейного привода в наземном варианте размещения направляющих путей при любых остальных факторах и магнитофрикционного привода при способе размещения животных по направлению движения линий сопряжено с определенными сложностями исполнения, связанными, в основном, с надежной защитой токоведущих частей статоров линейных двигателей и электромагнитов магнитофрикционного привода от попадания влаги и выделений животных.

Claims (1)

1. Животноводческая ферма, содержащая помещение со стойловой зоной для содержания животных, расположенные рядами в стойловой зоне направляющие пути с линиями перемещения кормушек, соединенных с тяговым элементом, доильную площадку, находящуюся на пути движения линий, замкнутый направляющий путь, расположенный по контуру стойловой зоны и доильной площадки и привод тягового элемента, отличающаяся тем, что тяговый элемент расположен на каждом направляющем пути по длине линии перемещения кормушек стойловой зоны и выполнен в виде шарнирно соединенных звеньев, служащих ведомой частью привода, а ведущие части привода тяговых элементов размещены вдоль направляющих путей с шагом, не превышающим длину тягового элемента, причем направляющие пути линий перемещения кормушек стойловой зоны и замкнутый контурный путь соединены между собой посредством переводных стрелок, а ведущие части привода тяговых элементов и переводные стрелки направляющих путей снабжены средствами автоматики для обеспечения поочередной работы линий.

Images