Структурно-технологическое моделирование процессов и функциональных систем в молочном животноводстве М.Н. Ерохин, В.В. Кирсанов, Ю.А. Цой, С.П. Казанцев

Объект технологического проектирования: - новое строительство (под ключ); - реконструкция существующих ферм; - модернизация ферм Методология: многофункциональный анализ и синтез, векторно- матричное моделирование, конечно-элементный анализ, блочно- модульное моделирование. Объекты: объёмно-планировочные решения генеральных планов, планы-разрезы основных производственных помещений (коровники, свинарники, птичники); технологическое оборудование ферм; складские помещения.

Поточно-технологические линии производственных процессов: - водоснабжение и автопоение; - приготовление и раздача кормов; - доение и первичная обработка молока; - система обеспечения микроклимата; - удаление и утилизация навоза. однопоточные … многопоточные … 12n n

Обобщенная структурно-технологическая модель многопоточной ПТЛ … (1) – начальная накопительная ёмкость (ёмкости); – звено (звенья) случайность потока (кормов, навоза, молока и т.д.); – аккумуляционно-регулирующая ёмкость; – звено постоянства потока (тепловой, гидравлический потоки); – конечная накопительная ёмкость (ёмкости) Пример ПТЛ - линия водоснабжения АnАn ~ApAp =AкAк АnАn ~ АnАn АnАn =

Матрица технологических процессов животноводческой фермы М1М1 М2М2 М3М3 …МiМi МnМn A N1 A N2 A N3 …A Ni A Nn … A P1 A P2 A P3 …A Pi A Pn … A K1 A K2 A K3 …A Ki A Kn ~ 1 ~ 2 ~ 3 ~ i ~ n =1 =1 =1 =1 =1 =1 =1 =1 =1 =1 М 1 … М n - модули кормоприготовления, водоснабжения, уборки и утилизации навоза и т.д.

Проектирование планов фермы 1 – коровники, 2 – доильно-молочные блоки. Компоновка технологических модулей

План компоновки коровника «Н» типа

Векторная схема интенсивности материальных потоков (линия навозоудаления) S1, S2, S3, S4 – пути продольных потоков; S5 – путь поперечного потока (суммирующий); S5 – путь к хранилищу, R – результирующий вектор. q1, q2, q3 – выход навоза от коровы в сутки; QΣ – интенсивность материального потока (общая производительность установки), R – результирующий вектор; Q1 –Q4 – интенсивность материальных потоков поперечных веток.

Схема шнековой системы удаления навоза КШО-200 (схема ГНУ ВНИИМЖ).

Проектирование ПТЛ доения и первичной обработки молока Этапы проектирования: -выбор схемы молокопровода, доильной установки (одинарная, петлевая, комб.); -расчет диаметра молокопровода и числа доильных аппаратов в соответствии со стандартом ISO 57.07; -выбор схемы и конкретной установки.

Типы станков унифицированных доильных установок (беспривязное содержание) «Тамдем» (2 × 2 … 2 × 10)

«Елочка» (2 × 2 … 2 × 12)

«Карусель» (16, 24, 40)

«Параллель» (2 × 4 … 2 × 22)

Расчёт и выбор рационального комплекта технологического оборудования (на примере доильных установок). X1X1 X2X2 X3X3 …XiXi XnXn X 11 X 21 X 31 …X i1 X n1 X 12 X 22 X 32 …X i2 X n2 X 12 X 22 X 32 …X i2 X n2... X 1i X 2i X 3i …X ii X ni X 1m X 2m X 3m …X im X nm где, X 1 … X 1m – доильный аппарат и его комплектующие; X 2 … X 2m – молокопровод и его комплектующие; X 3 … X 3m – станочное оборудование («елочка», «тандем», «параллель»); X n – вакуумная установка и её комплектующие.

База данных по комплектующим Доильный аппарат (синхронный, попарный, с управляемыми режимами, коллектор 150, 300, 450 см3) и т.д.

База данных по комплектующим Вакуумные установки (водокольцевые 60, 120, 180 м3/ч)

База данных по комплектующим Автомат промывки (ручной, полуавтоматический) Молокопроводы (стекло, нержавеющая сталь Ø 40, 45, 50 мм)

База данных по комплектующим Индивидуальные счётчики молока Счетчик для группового учёта (от 50 до 100 голов).

Общий алгоритм проектирования молочной фермы 1. Выбор типа проектирования: - новая; - реконструкция; - модернизация. 2. Техническое задание на проектирование: - N – число дойных коров; - тип содержания – привязное, беспривязное (боксовое, на глубокой подстилке); - средняя продуктивность животных – 4000, 5000, 6000, 7000, 8000 л на корову в год. 3. Разработка генеральных и ситуационных планов фермы 4. Расчёт основных производственных процессов, подбор и размещение оборудования в технологических модулях (коровниках, телятниках, РСО, доильно-молочных блоках) 5. Разработка ситуационных планов фермы 6. Разработка экономико-математической модели в вариантном исполнении 7. Подготовка коммерческого предложения Заказчику.

Моделирование технологических процессов и функциональных систем с использованием программных продуктов САD/CAM/CAE Проектирование строительных конструкций в APM Civil Engineering

Расчетная модель конструкции коровника Проверка прочности и устойчивости деревянных элементов по нормам СТО Материал перекрытий – дерево; 2. Габаритные размеры; 3. Нагрузки (снеговая, ветровая и др.

Результат расчета прочности конструкции Распределение напряжений в элементах конструкции

Соединение узлов элементов фермы Автоматический подбор металлических зубчатых пластин и нагелей по нормам СТО

Схема монтажа пластин

Схемы распила брусьев для изготовления фермы.

Проектирование боксов в Компас 3D

Проектирование соединений в Компас 3D