авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Электротехнологические методы и средства повышения эффективности искусственного осеменения коров и восстановления их молочной продуктивности

-- [ Страница 3 ] --

В качестве зависимых переменных были приняты:

y1 – выживаемость спермы обрабатываемой до замораживания, ВС1, ч;

y2 – подвижность спермы обрабатываемой до замораживания, ПС1, баллы;

y3 – выживаемость спермы обрабатываемой после размораживания, ВС2, ч;

y4 – подвижность спермы обрабатываемой после размораживания, ПС2, баллы.

Лабораторные исследования проводились в ОАО «Гулькевичское» по искусственному осеменению сельскохозяйственных животных. Регрессионный анализ факторов и определение значимости коэффициентов уравнений были проведены при помощи программы STATISTICA 6.0. Корреляционный анализ произведен методом Пирсона. Аппроксимация была проведена методом полинома. С позиции дальнейшего применения наибольшую ценность представляет эмпирическая математическая модель. Данная математическая модель позволяет оценить влияние индукции электромагнитного поля и времени обработки в абсолютных единицах на выживаемость спермы быков, обрабатываемой до замораживания.

. (23)

Вид поверхности отклика по полученному уравнению модели представлен на рисунке 9.

Рисунок 9. – Диаграмма влияния индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2) на выживаемость спермы обрабатываемой до замораживания

Рисунок 10. – Изображение проекций выживаемости спермы обрабатываемой до замораживания (y1) на оси индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2).

Проводилось исследование функции двух переменных на экстремум. Для этого определены частные производные исходного уравнения поверхности второй степени. Полученная модель устанавливает оптимальные параметры обработки спермы быков до замораживания: индукция ЭМП – 0,265 Тл; время обработки – 145,01 с.

Математическая модель определяет повышение выживаемости спермы на 46,6 %. Важную роль играет исследование функции в окрестностях экстремума. Это связано с эксплуатационными параметрическими отклонениями. Так при изменении параметров обработки (рис. 10): индукции ЭМП от 0,196 до 0,336 Тл; времени обработки от 108 до 183 с, происходит стабильное улучшение качества спермы по параметру выживаемости на 33,3 %.

Получена также эмпирическая математическая модель по подвижности спермиев, представленная полиномом второй степени (рис. 11). Данная математическая модель позволяет оценить влияние индукции электромагнитного поля и времени обработки в абсолютных единицах на подвижность спермий быков, обрабатываемых до замораживания.

 (24) – Диаграмма-52 (24)

Рисунок 11. – Диаграмма влияния индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2) на подвижность спермы обрабатываемой до замораживания.

Рисунок 12. – Изображение проекции подвижности спермы обрабатываемой до замораживания (y2)на оси индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2)



Таким образом, полученная в результате экспериментальных исследований модель, устанавливает оптимальные параметры обработки спермы быков до замораживания: индукция ЭМП 0,252 Тл; время обработки 143,4 с. Данная математическая модель обосновывает увеличение подвижности спермы на 30,5 %.

При отклонении параметров обработки от оптимальных (рис. 12): индукции ЭМП от 0,202 до 0,304 Тл; времени обработки от 112 до 176 с происходит стабильное улучшение качества спермы по параметру подвижности на 27,7 %.

Если наложить проекции математических моделей выживаемости друг на друга, то пересечение линий оптимумов даст общую зону оптимальных параметров по двум показателям (рис. 13).

 – Изображение совмещенных-53

Рисунок 13. – Изображение совмещенных проекций выживаемости (y1) и подвижности (y2) спермы обрабатываемой до замораживания на оси индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2).

Тогда получаем оптимальные параметры обработки спермы быков до замораживания: индукция ЭМП – 0,252 Тл; время обработки – 143,4 с. Данная математическая модель обосновывает увеличение выживаемости спермы более чем на 35 % и подвижности спермы более чем на 27% при изменении параметров обработки в окрестностях оптимального значений индукции ЭМП от 0,2 до 0,3 Тл; времени обработки от 112 до 176 с.

Аналогичным образом была проведена обработка экспериментальных данных после размораживания спермо-доз. Эмпирическая математическая модель по оценке влияния индукции электромагнитного поля и времени обработки в абсолютных единицах на выживаемость спермий быков, обрабатываемых после размораживания, выглядит следующим образом:

. (25) – Изображение совмещенных-54. (25)

 – Изображение совмещенных-55

Рисунок 14. – Изображение совмещенных проекций выживаемости (y3) и подвижности (y4) спермы обрабатываемой после размораживания на оси индукции ЭМП (x1) и времени воздействия (x2).

Эмпирическая математическая модель оценки влияния индукции электромагнитного поля и времени обработки в абсолютных единицах на подвижность спермы имеет вид:

(26)

По данным моделям также были построены поверхности отклика и определен контур после наложения двух проекций (рис. 14). Из рисунка 14 следует, что для получения максимального эффекта по двум качественным показателям необходимо поддерживать индукцию ЭМП в интервале 0,212 – 0,258 Тл, а время обработки в пределах 120 – 166 с.

Для проверки теоретических исследований по наличию гармонических составляющих в отдельных точках индуктора была изготовлена лабораторная установка, изображенная на рисунке 15.

Для регулировки тока в индукторе использовался трехфазный автотрансформатор. Цель эксперимента – определить уровни отдельных гармонических составляющих ЭМП в зависимости от места расположения обрабатываемого объекта и естественном уровне несимметрии в сети.

 – Вид индуктора с прибором по-57  – Вид индуктора с прибором по-58

Рисунок 15. – Вид индуктора с прибором по определению гармоник в индукторе

Для этого фиксировались по прибору относительные значения гармоник при перемещении датчиков вдоль расточки статора. Как и предполагалось, основное отличие значений наблюдалось при переходе датчика от зубцовой зоны к пазу статора. При этом эти изменения повторялись вдоль всего статора. В процессе эксперимента ток в обмотке статора поддерживался на уровне 50% от номинальной величины (для уменьшения интенсивности нагрева обмоток, из-за отсутствия обдува индуктора). Расчет относительного уровня 5-й и 7-й гармоник показал, что для зубцовой зоны соответственно составили 0,33 и 0,19; а для пазовой зоны 0,24 и 0,12. Это несколько превышает расчетные теоретические значения, что можно объяснить наличием в питающей сети высших гармонических составляющих. Если учесть дисперсию от среднего значения измеренных параметров, то полученный интервал накрывает расчетные данные.

Во втором этапе эксперимента производилось увеличение тока статора до номинального значения. В этом случае фиксировалось значение гармоник только в зубцовой зоне статора, отмечено возрастание высших гармоник, особенно 7-й. При этом относительное значение 5-й и 7-й гармоник составило 0,41 и 0,67 соответственно. Такое увеличение высших гармонических составляющих объясняется насыщением магнитопровода статора, что приводит к искажению синусоид потребляемого тока и магнитодвижущих сил.

В четвертой главе рассматривается работа предлагаемых устройств электромагнитного воздействия на объекты биологического происхождения. Большинство аппаратов и устройств, разработанных в лабораториях Кубанского государственного аграрного университета, защищены патентами РФ.

На рисунке 16 приведена структурная схема цифрового процессора для инструментальной оценки воздействия спектральных составляющих электромагнитного поля на биологические объекты.

 – Структурная схема прибора-59

Рисунок 16.– Структурная схема прибора оценки спектральных составляющих электромагнитного поля

Для оценки магнитной составляющей используется датчики индуктивности. В данном цифровом приборе оценки сигналов (ЦПОС) электромагнитного воздействия на биологические объекты использованы цифровые процессоры для обработки как аналогового, так и цифрового источников. Внешний вид прибора цифровой оценки представлен на рисунке 17. Он позволяет оценивать уровень электромагнитных полей по дисплею или путем передачи данных на ПЭВМ. В случае передачи данных на ПЭВМ дальнейший анализ лучше проводить со специальным программным обеспечением, например, при использовании пакета МВТУ.

 – Внешний вид прибора-60

Рисунок 17. – Внешний вид прибора цифровой оценки уровней электромагнитных полей

В результате моделирования в пакете МВТУ были получены фазовые портреты выходных сигналов и их вид в зависимости от взаимного расположения датчиков и источника электромагнитных излучений (рис. 18)..

 – Результаты измерений уровня-63

Рисунок 18. – Результаты измерений уровня гармоник и вид осциллограммы при моделировании

Гармонический состав изменяется в зависимости от места расположения датчиков и обрабатываемого объекта. Можно выбрать наиболее рациональное его размещение с учетом конфигурации самого материала (сперма животных, эмбрион яйца, семена растений, растворы жидкостей и другие биообъекты). Для этого потребовалось определение влияния параметров индуктора, исходя из его конструктивных особенностей, непосредственно на конкретный обрабатываемый материал. На основании рассмотренных теоретических предпосылок и соответствующей экспериментальной проработке нами была предложена модернизированная конструкция аппарата для магнитной обработки биологических объектов (АМОБО-М). Аппарат АМОБО-М (рис. 19) предназначен для магнитной обработки биологических объектов в переменном магнитном поле, вращающемся в пространстве со скоростью 1500 об/мин (157 с-1) с регулируемой и фиксируемой выдержкой времени.

Рисунок 19. – Внешний вид АМОБО-М

С помощью устройства для электромагнитной обработки спермы быков-производителей на Гулькевичском государственном унитарном племенном предприятии с 1988 года обработано и отправлено на животноводческие фермы (9 районов Краснодарского края) более 3-х млн. спермодоз. По данным племенного предприятия оплодотворяемость коров возросла на 19%, снижены затраты на осеменение животных на 25,8%. Выход телят на 100 коров увеличился с 75 голов по краю до 86 голов в хозяйствах, где применяется разработанная нами электротехнология.

Экспериментально не установлено возникновение побочных явлений при использовании обработанной в электромагнитном поле спермы, а выход телят по половому признаку не изменился. В настоящее время продолжается контрольное наблюдение за получаемым потомством коров различных пород, осемененных спермой, обработанной магнитным полем с помощью АМОБО-М.

Совместно с учеными факультета ветеринарной медицины разработан и внедряется в сельскохозяйственное производство способ диагностики мастита у коров и устройство для его осуществления.

Проведенные исследования послужили основой к разработке устройства для электростимуляции родовспоможения, повышения тонуса гладкой мышцы и её нервно-гуморальной реакции в целом, а также предотвращения субинволюции гладкой мышцы, метритов и послеродового патогенеза. Для этого разработаны электростимулятор "Стимул-2" – двухканальный (рис. 20) и "Стимул-3"– одноканальный. Предложенный электростимулятор может являться прототипом для создания ряда устройств, реализующих импульсы электрофизиотерапевтического воздействия различной формы и мощности.





Рисунок 20. – Внешний вид аппарата «Стимул-2»

Государственное управление ветеринарии Краснодарского края утвердило рекомендации по применению и инструкцию по эксплуатации комплекса устройств, используемых в системе мероприятий по борьбе с маститами. В хозяйствах Гулькевичского и Выселковского районах применение данных устройств показало их высокую эффективность и надежность.

Так молочная железа у первотелок развивалась лучше у тех животных, на которых воздействовали электростимуляцией. Обхват вымени увеличился на 19,2%, длина – на 13,8%, ширина – на 14,7%; продуктивность и интенсивность молокоотдачи возросли соответственно на 12,4% и 14,6%. Восстановление функции молочной железы коровы при высокочастотном импульсном воздействии происходит в более короткие сроки за 3-4 дня. При определении ранней стадии мастита у коров точность его определения возрастает на 11,2%.

В пятой главе приводятся результаты экономического расчета аппаратов электромагнитного воздействия на объекты сельскохозяйственного назначения. Расчеты экономической эффективности проводились в два этапа: на стадии организации серийного производства и при внедрении аппаратов обработки спермы непосредственно на пунктах искусственного осеменения. Для внедрения в пункты осеменения аппараты магнитной обработки необходимо начать серийное производство с объемом в 100 штук в год, на протяжении первых трех лет. При отпускной цене аппарата 29500 руб. ежегодная прибыль составит 375300 руб. и срок окупаемости капитальных вложений 1,8 года. Произведен расчет эффективности приобретения и применения аппарата магнитной обработки спермо-доз в хозяйствах, расположенных в зоне обслуживания ОАО «Гулькевичское» (38 шт.) на начало 2008 года. Чистый дисконтированный доход составит около 22,2 млн. руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Определено место злектротехнологических устройств, в структуре воспроизводства КРС на основе искусственного осеменения с использованием ЭМП и основные параметры электротехнологических воздействий, не нарушающих основную технологию.

2. Получена математическая модель для определения электромагнитных сил действующих в растворе из спермы и разбавителя в виде зависимости предельной концентрации разбавителя в общем объеме от отношения магнитных восприимчивостей разбавителя и спермий животных. Так для применяемых разбавителей и спермы быков предельная концентрация разбавителя составляет 0,34. Силы, действующие в растворе, при диаметре сосуда 1,5 см и напряженности магнитного поля порядка 0,3 Тл находятся в пределе 190 – 230 дин. Определен наилучший радиус фасовочной емкости спермо-дозы, который находится в интервале 0,125 – 0,75см.

3. На основе исследований характеристик магнитного поля в месте установки сосуда, с обрабатываемым раствором спермы получена математическая модель влияния параметров индуктора на силы, действующие на спермии. Полученные выражения учитывают направления вращения магнитного поля от отдельных пространственных гармоник и количество пар полюсов статорной обмотки. Так для спермы, находящейся непосредственно у магнитопровода, относительное значение гармоник составит: 5-й – 0,2; 7-й – 0,14; 11-й – 0,09. Доказано, что для определения рационального места установки сосудов с обрабатываемым материалом по периметру статора индуктора необходимо разработать прибор контроля отдельных гармоник в воздушном зазоре.

4. Теоретически обоснована структура прибора цифрового контроля гармоник пространственного распределения электромагнитного поля, с использованием метода быстрого преобразования Фурье, что позволяет с помощью современных процессоров производить расчёты и измерения в реальном времени. С помощью алгоритма БПФ процессор вычисляет 1024 –точечное ДПФ менее чем за 5 мс.

5. Получена математическая модель, устанавливающая оптимальные значения параметров обработке спермы быков до замораживания на племенных предприятиях: индукция ЭМП 0,252 Тл; время обработки 143,76 с. Данная математическая модель обосновывает увеличение выживаемости спермиев и их подвижности более чем на 35 % и 27% соответственно при изменении параметров обработки в окрестностях оптимального значения индукции ЭМП от 0,2 до 0,3 Тл и времени обработки от 112 до 176 с. После размораживания на пунктах искусственного осеменения сельскохозяйственных животных получена математическая модель, устанавливающая оптимальные параметры обработки спермы быков: индукция ЭМП 0,235 Тл; время обработки 143 с. Математическая модель обосновывает увеличение выживаемости и подвижности спермиев соответственно более чем на 33 % и на 25% при изменении параметров обработки в окрестностях оптимального значения индукции ЭМП от 0,212 до 0,258 Тл и времени обработки от 120 до 166 с.

6. Доказано наличие различий уровней гармонических составляющих между зубцовой и пазовой зоной аппарата магнитной обработки спермо-доз. Экспериментальное определение относительного уровня амплитуд гармоник в воздушном зазоре статора с помощью цифрового прибора оценки на примере 5-й и 7-й гармоник для зубцовой и пазовых зон составило соответственно: 0,33 и 0,19; 0,24 и 0,12, что не превышает 10% -го отклонения от теоретических значений.

7. С помощью предлагаемого устройства для электромагнитной обработки спермы быков-производителей в ОАО «Гулькевичское» по искусственному осеменению сельскохозяйственных животных с 1988 года обработано и отправлено на животноводческие фермы 9 районов Краснодарского края более 3-х млн. спермо-доз. По данным племенного предприятия оплодотворяемость коров возросла на 19%, снижены затраты на осеменение животных на 25,8%. Выход телят на 100 голов возрос на 15,5%. При воздействии электростимуляцией молочная железа у первотелок развивалась лучше, чем у животных контрольной группы. Обхват вымени увеличился на 19,2%, длина – на 13,8%, ширина – на 14,7%; продуктивность и интенсивность молокоотдачи возросли соответственно на 12,4% и 14,6%. Восстановление функции молочной железы коровы при высокочастотном импульсном воздействии происходит в более короткие сроки – с 12-18 дней до 3-4 дней.

8. При организации серийного производства аппаратов магнитной обработки и стимуляции необходимо производить 100 штук в год с учетом перспективы увеличения поголовья в Краснодарском крае. Предприятие-производитель может получить чистый дисконтированный доход в размере 37433 руб., инвестиции окупятся за 1,8 года, начиная с 3-го года предприятие будет получать ежегодную прибыль 375300 руб. Внедрение аппаратов магнитной обработки в 38 хозяйствах Краснодарского края приведет к получению ими чистого дисконтированного дохода 22,2 млн. руб. Такой доход получен за счет сокращения затрат на покупку спермо-доз и получения дополнительной продукции в виде молока из-за увеличения выхода телят на 100 коров.

Основные публикации по теме диссертации:

Монографии



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.