Среди технологических линий, применяемых в животноводстве, особое место занимают линии по уборке навоза из помещений, его переработке и использованию. Создание крупных животноводческих предприятий индустриального типа, повышенные требования к охране водного и воздушного бассейнов, необходимость использования всей массы навоза для удобрения полей обострили проблему механизации выполнения всех операций. Создание благоприятных санитарных условий для работы на ферме, повышение производительности труда - важнейшие требования, предъявляемые к системам технических средств для механизации уборки и утилизации навоза.

Для уборки бесподстилочного навоза в помещении основного коровника применим скреперные установки типа УС-15, а для его транспортировки к месту хранения навоза - УТН-10. Их использование позволит сократить затраты труда и средств на удаление навоза из животноводческих помещений. Для удаления подстилочного навоза из родильного отделения будем применять скребковый транспортер периодического действия ТСН-160.

Создание и автоматическое поддерживание требуемых параметров микроклимата является важной проблемой в животноводстве. Исследованиями и опытом многих хозяйств установлено, что за несоблюдение оптимального микроклимата в помещениях для содержания животных снижается их продуктивность, увеличивается расход кормов на получение продукции, возрастает падеж животных, сокращаются сроки эксплуатации машин и зданий, возрастают простудные заболевания обслуживающего персонала.

На проектируемой ферме животные содержатся в коровниках, построенных по типовому проекту 219-243. Для обеспечения помещений чистым воздухом можно применить приточно-вытяжную систему вентиляции с механическим побуждением.

3.3 Механизация погрузочных работ

Погрузочные механизмы на комплексе применяются для погрузки кормов, а также погрузки навоза из навозохранилищ.

Для погрузки грубых кормов, силоса и сенажа применяем грейферный погрузчик ПГ-0,5Д, установленный на трактор МТЗ-80. Комбикорма в бункера-дозаторы БСК-10 загружаются загрузчиком ЗСК-10. Часть корнеклубнеплодов, которая хранится в буртах, по мере опорожнения хранилища, загружается свеклопогрузчиком СНТ-2,15 в кузов автомобиля ГАЗ-53Б и доставляется в хранилище корнеклубнеплодов.

Жидкая фракция навоза из навозохранилища удаляется при помощи разбрасывателя жидких удобрений МЖТ-11, который агрегатируется с трактором Т-150К. Твердая фракция удаляется при помощи погрузчика НПК-30 и разбрасывателей органических удобрений ПРТ-11, агрегатированного с трактором Т-150К.

3.4 Охлаждение и первичная обработка молока

Охлаждение - наилучший метод сохранения натуральных свойств молока. Экологически целесообразно охлаждать молоко до 10С, если время его хранения не будет превышать 5 - 6 ч; до 6 - 7С - при хранении не более 12 ч; и до 4 - 5 С - при хранении не более 24 ч.

Более совершенные способы охлаждения с применением аппаратов непрерывного действия - молочных охладителей, работающих с использованием искусственного холода и обеспечивающие охлаждение молока в потоке без соприкосновения с воздухом.

Для охлаждения молока применяем один танк-охладитель закрытого типа емкостью 4000л оснащенный компрессорно-охладительным агрегатом скомбинированный с рекуператором тепла емкостью 500л, что позволит нагревать и использовать воду для производственных нужд, например, при санитарной обработке доильного оборудования, подмыва вымени животных и т.д.



4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ УБОРКИ И УДАЛЕНИЯ НАВОЗА

4.1 Анализ существующих способов уборки и хранения навоза

Выбор технологии удаления и утилизации навоза зависит главным образом от системы содержания животных и физико-механических и реологических свойств навоза.

При содержании животных на обильной подстилке (4...6 кг соломы на 1 корову в сутки) получают плотный навоз с относительной влажностью до 81 %. При содержании животных с ограниченным количеством подстилки (до 1 кг резаной сломы на голову в сутки) получают полужидкий навоз с относительной влажностью до 88 %. При содержании животных без применения подстилки получают полужидкий навоз с относительной влажностью 89...90 %. Добавление технологической воды в навоз, а также в гидравлические системы увеличивает относительную влажность до 94...98 %, и навоз становится жидким.

Перевод животноводства на промышленную основу приводит в большинстве случаев к бесподстилочному содержанию животных, что позволяет получать естественные отходы животноводства с высокой удобрительной ценностью без применения в значительном количестве воды или подстилки.

Солому можно использовать на корм скоту или сразу вносить в почву без дополнительных транспортировок. Потери питательных веществ в бесподстилочном навозе ниже, чем в подстилочном даже при плотной укладке. В тоже время в бесподстилочном навозе всхожесть семян сорных растений сохраняется дольше, сроки жизнедеятельности личинок и яиц гельминтов - больше.

Используемые технические средства зачастую неудовлетворительно выполняют операции по удалению полужидкого навоза из помещений, хранению и внесению в почву.

Использование гидравлических систем с дополнительным добавлением воды приводит к увеличению массы жидкого навоза в 3...5 раз. Добавление воды уменьшает удобрительную ценность навоза, ухудшает микроклимат в помещениях, повышает опасность загрязнения окружающей среды.

При привязном содержании коров без подстилки или при ограниченном количестве подстилки навоз из стойла удаляют перед каждой дойкой, а при большом количестве кормов - и в ночное время. Для механизации удаления навоза в этом случае применяют скребковые или штанговые транспортеры, а для дальнейшего его транспортирования за пределы фермы - скреперные и пневматические установки, тракторные прицепы, транспортеры в подземном канале, установки циклического действия для удаления навоза по трубам.

При беспривязно-боксовом содержании коров в помещениях без щелевых полов очистку кормонавозных проходов от навоза производят не менее двух раз в сутки с помощью скреперных установок или транспортеров и удаляют за пределы фермы, как при привязном содержании.

При беспривязном содержании скота на глубокой подстилке помещения очищаются с помощью трактора с бульдозерной лопатой 1...2 раза в год с одновременной погрузкой навоза в транспортные средства и доставкой его в навозохранилище или на поля.

На фермах крупного рогатого скота существует много вариантов технологии удаления и утилизации навоза:

- животных содержат на подстилке, которую вносят с помощью переоборудованного кормораздатчика КРГ-15(17). Из помещений навоз убирается транспортером ТСН-160А и с помощью тракторного прицепа транспортируется на площадку с твердым покрытием, где он проходит биотермическую обработку. Навоз в почву вносится с помощью разбрасывателя органических удобрений «Ферабокс ПМФ-18 »;

- животных содержат без подстилки. Получают полужидкий навоз влажностью 90...92 %, который убирают из помещений

- транспортерами ТСН-160А и транспортируют в навозохранилище установкой УТН-10. Затем навоз вносят в почву агрегатом для внутрипочвенного внесения МЖУ-20+АВВ 6;

- животных содержат без подстилки. Получают полужидкий навоз, но уборку производят шнековым транспортером. Навоз подвергается метановому сбраживанию, а затем сразу после сбраживания или после хранения в специальном навозохранилище вносится в почву с помощью агрегата МЖУ-20+АВВ 6;

- повторяется второй вариант с тем отличием, что навоз компостируется с торфом. Для чего используется фронтально-перекидной погрузчик ПФП-1,2. Компост вносится в почву разбрасывателем «Ферабокс ПМФ-18 »;

- для удаления полужидкого навоза из помещений используются шнековые транспортеры. Затем навоз компостируется с торфом в хранилище, оборудованным козловым краном ККС-Ф-2. Компост вносят в почву разбрасывателем «Ферабокс ПМФ-18 »;

- для удаления навоза из помещений применяется самотечная система. Навоз хранится в навозохранилище и вносится в почву агрегатом МЖТ-Ф 11;

- навоз удаляют из помещения гидравлической системой и затем разделяют на фракции на установке ТБН-100. Жидкую фракцию транспортируют в полевые накопители и вносят в почву агрегатом АВВ-Ф-2,8, а твердую хранят в буртах на площадке с твердым покрытием;

- животных содержат беспривязно на глубокой подстилке. Навоз из помещения удаляют бульдозером Д-606, а с выгульных площадок - агрегатом АМН-Ф-20. Навоз вносят в почву разбрасывателем РОУ-6;

- животных содержат на щелевых полах с подпольным навозохранилищем. Навоз из хранилища удаляется установкой

УВН-800-01. И вносится в почву разбрасывателем «Ферабокс ПМФ 18»;

- для уборки навоза используют скреперную установку УС-15, УС-Ф-170 и поперечный транспортер КПН-10. От помещения к колодцу навоз транспортируется установкой УТН-10. Вносится в почву агрегатом МЖТ-Ф-11;

- навоз из помещения убирают скреперными установками, транспортируют в навозохранилище с козловым краном ККС-Ф-2 и компостируют с торфом. Компост вносят в почву разбрасывателем «Ферабокс ПМФ-18 »;

- навоз убирается как и в предыдущем варианте, но компостирование производят погрузчиком ПФП-1,2, а внесение - разбрасывателем «Ферабокс ПМФ-18 ».

Научными исследованиями установлено, что при привязном содержании животных самым эффективным является второй вариант, так как в этом случае наблюдаются наименьшие капитальные вложения и приведенные затраты на 1 голову скота.

При беспривязном содержании животных (последние пять вариантов) наиболее экономичной по приведенным затратам является технология уборки навоза из помещений с помощью скреперных установок.

При сравнительной оценке комплектов машин, применяемых для уборки навоза, хранения и внесения в почву, недостаточно учитывать только затраты на их создание и эксплуатацию, так как появляются технологии, приемлемые по приведенным затратам, но не обеспечи- вающие приготовление удобрений высокого качества. Необходимо рассматривать как единое целое систему "навоз - органическое удобрение - поле", а себестоимость 1 т органических удобрений рассматривать как сумму затрат: годовые эксплуатационные затраты на средства механизации, используемые в технологии; годовые эксплуатационные затраты на борьбу с сорняками и годовые эксплуатационные затраты на ветеринарные мероприятия по профилактике заболеваний животных.

4.2 Разработка и обоснование принятой технологической схемы уборки и хранения навоза. Выбор машин и оборудования

Для правильного планирования технологического процесса предварительно разрабатывается и составляется схема уборки транспортировки навоза. Модернизация линии уборки и транспортировки навоза заключается в следующем. Во-первых, вместо устаревших скреперных установок УС-Ф-750 применяем более современные, производительные, эффективные и надежные в работе: скреперную установку УС-15 для коровника с беспривязным содержанием. Во-вторых, предлагается применять вместо волокнистой подстилки (соломы) мелкодисперстные материалы такие как торфокрошка, измельченная солома, однородные мелкие древесные опилки. Это позволит установке уменьшить объем навозных стоков и позволит приготавливать компосты из органических удобрений. В третьих, для улучшения качества органических удобрений, увеличения их однородности при их извлечении из навозохранилища предлагается применить гомогенизатор навоза ГН-1. Все эти меры позволят повысить эффективность проектируемой линий уборки и переработки навоза, путем снижения затрат энергоресурсов и улучшения качества получаемых органических удобрений

Для ежедневного удаления навоза из коровников применим скреперную установку, которая собирает навоз из проходов и транспортирует его в поперечный канал, из которого он подаётся в навозосборник. Из навозосборника навоз транспортируется по навозопроводу при помощи насоса УТН-10 в навозохранилище. Из помещений для сухостойных коров и родильного отделения с привязным содержанием применим скребковые транспортёры кругового движения ТСН-160 с дальнейшей погрузкой навоза в тракторный прицеп и транспортировкой в навозохранилище, находящееся на территории фермы. С выгульных площадок навоз по мере накопления сгребается бульдозером и транспортируется в навозохранилище.

От насосной станции УТН-10 прокладывается напорный полиэтиленовый трубопровод из труб диаметром 250…300 мм. Навоз из животноводческих помещений удаляют периодически.

Для промежуточного хранения навоза и возможности организации поточности работы устраивают навозосборники. Наличие навозосборника позволяет удалять навоз из помещения независимо от графика работы транспортных средств, отвозящих навоз в хранилище или на поле. Навозохранилища выбирают в зависимости от вида навоза и климатических условий хранилищ. Для хранения твердого навоза применяют открытые (наземные и заглубленные) и закрытые навозохранилища. Наземные строят при высоком уровне грунтовых вод на площадках с твердым покрытием и небольшими бортами. Емкость хранилища должна обеспечивать прием трехмесячного выхода с фермы при зимнем вывозе навоза на поля или в полевые хранилища и всего навоза за зимний период, если не организована его транспортировка в это время.

Выгрузку твердого навоза из хранилищ и погрузку в транспортные средства осуществляют грейферными погрузчиками ПЭ-Ф-1БМ, или погрузчиком-бульдозером Амкодор 320.

Жидкая фракция навоза из навозохранилища удаляется при помощи разбрасывателя жидких удобрений МЖТ-Ф-11, который агрегатируется с тракторами класса 2-3. Твердая фракция удаляется при помощи погрузчика НПК-30 и разбрасывателей органических удобрений Феребокс ПМФ-18, агрегатируемого с трактором МТЗ-25.22.

4.3 Определение объема работ и загрузки линии

4.3.1 Устройство и расчет скреперных установок

Навоз относится к так называемым полным удобрениям, так как содержит все вещества, необходимые для питания растений.

Он состоит из твердых и жидких выделений животных, подстилочного материала, технологической воды и остатков корма. Выход навоза зависит от возраста и массы животного, интенсивности кормления, вида применяемого кормов и др.

Примерное количество навоза, полученное от одного животного за сутки, можно определить по выражению:

,кг/сут

где К_к и К_в - коэффициенты, учитывающие попадание в навоз остатков корма и технологической воды;

П - количество подстилки на одно животного, кг.

,кг

где К_с.в. - количество сухого вещества кормов, потребленное животным за сутки;

2 - коэффициент, учитывающий влажность экскрементов и усвояемость сухого вещества.

Коэффициент К_к для сена, сенажа и силоса изменяется в пределах 0,02…0,06, для соломы - 0,06…0,12, для зеленой массы - 0,08…0,10. Коэффициент К_в в зависимости от системы удаления навоза составляет: для самотечной системы непрерывного действия и рециркуляционной - 0,1…0,25; комбинированной - 0,15…0,30; самотечной периодического действия (отстойно-лотковая) - 0,45…0,60.

Годовой выход навоза на ферме можно определить по выражению:

,т

где q_iсут - суточный выход навоза i - той группы животных;

m_i - количество животных i - той группы;

Д_i - число дней в году стойлового периода i - той группы животных.

Согласно этой методике при средней продолжительности стойлового периода 100 дней годовой выход навоза на ферме составит:

В среднем в год в зависимости от продолжительности стойлового периода и вида применяемой подстилки получают от одной головы КРС 4…6 т твердого навоза.

Преимущество применяемого оборудования - простота изготовления, надежность в работе, копирование неровностей дна желоба. Недостатки - сложная строительная часть. Произведем его технологический расчет.

Производительность скреперной установки

кг/с,

где V_ck - емкость скрепера, м³; (0,5 м³)

ц - коэффициент заполнения (0,9…1,2);

z - количество скреперов; (1шт)

р- плотность навоза; 700 -1200 кг/м³

Т_ц - время одного цикла.

,с

с

где l - длина хода скрепера, (50) м;

х_ср - средняя скорость движения скрепера, м/с; (0,04….0,06)

Т_ум - время на переключение хода, с. (6…12с)

Тогда производительность скреперной установки:

Q=/с= 0,7 т/ч

Общее сопротивление перемещения рабочего органа скреперной установки, работающей в двух навозных канавках

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄,Н

где Р₁ - сопротивление движения рабочей ветви, Н.

,Н

где M_cк - масса 1-го скрепера (30…40), кг;

M_н - масса навоза в канавке, кг; 1000 кг

в_пр - приведенный коэффициент сопротивления перемещению навоза и скрепера (1,8…2,0);

q_тр - масса 1 м троса (цепи, штанги),(3…8) кг;

L - длина троса (цепи), м; 120 м

f - коэффициент трения троса о навоз (0,5…0,6);

Р₂ - сопротивление перемещению при холостом ходе ветви.

3=20109,6 H

,Н

2469,6H

где Р₃ - сопротивление на преодоление инерционных сил



, Н

где t - время разгона скрепера;

Р₄ - сопротивление на направляющем ролике от набегающей ветви каната

,Н

где f _т - коэффициент трения троса о ролик (0,1…0,2);

б - угол обхвата ролика тросом, рад.

=3

Общее сопротивление перемещения рабочего органа скреперной установки, работающей в двух навозных канавках:

Р = + 3 = 22583,8 H

Мощность на привод скреперной установки

,Вт

где - КПД механических передач.



4.4 Выбор электродвигателя

По результату расчета мощности на привод скреперной установки принимаем значение N=2,2 кВт. Для данной мощности подбираем по ширине асинхронный короткозамкнутый трехфазный электродвигатель 5АИ 100 L6 мощностью 2,2 кВт с шестью полюсами и работающего при оборотах 1000 мин ^-1 ГОСТ 183--74.

4.5 Выбор навозохранилища

Навозохранилище представляет собой сооружение на животноводческих фермах, оно предназначено для сбора, хранения и обеззараживания навоза. Навоз является ценным натуральным удобрением, которое содержит в себе все элементы, необходимые для питания растений, большое количество бактерий и биогенных веществ. Но, в связи с тем, что в навозе могут также содержаться и носители опасных инфекций, и яйца гельминтов. Кроме того, навозные стоки могут вызвать эрозию почвы, цветение водоемов, загрязнение подземных вод, отравление воздуха выброса аммиака и сероводорода. Возбудители болезни и семена сорняков уничтожаются в процессе анаэробного брожения. Естественное обезвреживание навоза осуществляется в течение 3-4 лет. Однако, обработка навозных стоков специальными биопрепаратами помогает обезвредить их в сжатые сроки.

Объем, вид, проектное решение навозохранилища должны определяться исходя из размеров животноводческой фермы, климатических условий, расположения фермы относительно населенных пунктов, характера грунта.

Одним из видов навозохранилища является лагуна. Лагуна представляет собой котлован, который вырыт в земле. На ферме их должно быть минимум две. Они выполняют функции сбора навоза, его выдерживания в течение шести месяцев и выгрузки для весенне-осеннего внесения на поля накопленного годового объема навоза. Различают два типа лагун: закрытые и открытые.

Принцип построения обоих типов лагун идентичен: изначально выкапывают котлован, грунт из которого используют для построения дамбы по периметру котлована. Глубина дамбы составляет 50 метров, а углубление относительно уровня земли-не больше 13 метров.

Для сооружения лагун за основу берут пленочное покрытие, благодаря которому не распространяются запахи, инфекции и испарения азота. Нижняя пленка в лагуне выполняет функцию противофильтрационного экрана и предотвращает попадание навоза в почву. Единственное различие между открытыми и закрытыми лагунами - это наличие верхней пленки у закрытых навозохранилищ. Верхняя пленка выполняет функции защиты навоза от потери азота и его разжижения атмосферными осадками. Если в местности наблюдаются сильные ветра, то лучше установить защитную сетку. В лагунах закрытого типа возможна установка оборудования, которое собирает метановые газы, их можно использовать на предприятии в хозяйственных нуждах.

Металлические резервуары имеют ряд положительных отличий от применяемых ранее земляных и железно-бетонных лагун:

- установка на любом участке местности.

- ввиду отсутствия утечек не представляют опасности для окружающей среды и непосредственно для водоемов и водозаборов.

- быстрая сборка и ввод в эксплуатацию.

- 15 лет гарантии при отсутствии механических повреждений. Общий срок службы 30-40 лет.

- Установка резервуаров с промежутком в 2 метра и высота 5,84м. позволяют в два-три раза сэкономить занимаемую площадь.

Так же компактное расположение резервуаров позволяет максимально автоматизировать перекачку навоза к навозохранилищу, подготовки и загрузки в цистерны при внесении на поля.

Оборудование перекачивающей станции позволяет сократить обустройство подъездных путей, поскольку загрузка цистерн производится в одном месте, не зависимо из какого резервуара производится забор жижи.

Перемешивание хранящегося навоза до однородного состояния производится при помощи установленных в каждом резервуаре погруженных мешалок, в количестве 2-х шт на 1 резервуар. Привлечение другой техники и механизмов не требуется.

Для хранения и дальнейшей переработки бесподстилочного навоза применим металлическое навозохранилище.

5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Описание конструкторской разработки

Скреперная установка УС-15 используют при уборке навоза из помещений для беспривязного содержания крупного рогатого скота.

Рис. 5.1. Скреперная установка УС-15: А - поперечная канал, который может быть расположен посредине животноводческого помещения; 1 - привод; 2 - устройство поворотное; 3 - ползун; 4 - скребок (левый); 5 - скребок (правый); 6 - цепь; 7 - пульт управления; 8 - штанги.

Установка УС-15 (рис. 5.1) стационарная возвратно-поступательного движения может обслуживать ферму как на 50, так и на 200 голов КРС. Комплектуется скреперами в зависимости от количества поголовья и в зависимости от места выгрузки навоза. Установка позволяет уборку навоза по открытым навозным проходам шириной 1,8 ... 3,0 м и высотой 0,2 м. Она выпускается в трех исполнениях в зависимости от места выгрузки навоза в один конец, в оба конца или посередине животноводческого помещения.

Максимальная производительность установки составляет 0,2 т/ч при влажности навоза 88 %. Рабочие органы приводятся в движение от электродвигателя мощностью 3 кВт.

Установка состоит из следующих основных частей привода с механизмом реверсирования, рабочих органов (скреперов, дельта-скребков) с натяжными устройствами, поворотных устройств, цепи и щита управления. Дельта-скребок представляет собой упрощенный скрепер типа "стрела". Скребки скрепера смонтированы на шарнирах и выполнены составными: каждый из них имеет неподвижную и более узкую подвижную части, что позволяет раздвигать скребки на ширину до 3 м. На конце скребков находятся резиновые чистики, в процессе работы плотно упирающиеся в стенки прохода. По мере износа чистики выдвигают или поворачивают другой стороной.

Технические характеристики скреперных навозоуборочных установок представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Технические характеристики скреперных навозоуборочных установок

Показатель	УС - 15	УС - 10	ТС - 1	УСН - 8
Подача, т/ч	0,2	0,2	0,2	0,2
Обслуживаемое поголовье, голов	200	312	1000 - 2000 (свиней)	До 4 коровников
Длина цепи со штангами, м	170	170	96	160 (канат)
Длина скребка, мм	-	1715	650	Ковш вместимостью 0,9 м3
Высота скребка, мм	-	150	-	-
Шаг скребков, м	-	10	22	-
Скорость движения скребков, м/с	0,04..0,06	0,137	0,25	0,41
Рабочий ход штанги, м	-	12,5	-	-
Установленная мощность, кВт	3	3,0	3,0	5,5
Размеры канала, м:
длина	-	96,7	-	1,03 - 1,06
ширина	1,8 - 3,0	1,79	-	1,08 - 1,56
глубина	0,2	0,58	-	-
Масса, кг	2024	1775	1500	1315

В основу модернизации данной скреперной установки легло изменение конструктивной части скребков, применение механизма отбрасывания скребка, изменение угла скребков.

Штанги представляют собой прямоугольную по форме с установленными на концах копирующими элементами, которые копируют стенки навозных каналов, тем самым увеличивают качество уборки навоза, и уменьшают сопротивление трению, что приводит к экономии энергозатрат.

Распределяющие пластины установленные на штангах клином по ходу движения скребка, позволяют рассредоточить навозную массу по всему поперечному сечению, а также служат рычагом для механизма перебрасывания скребка.

Применение механизма отбрасывания в случае давления навозной массы на распределяющие пластины, перекидывает скребок по направляющей, тем самым позволяет предотвратить переваливание навозной массы через скребок увеличивая качество уборки навоза.

Привод включает в себя электродвигатель, клиноременную, цепную передачу, может быть скомпонован по месту и устанавливается в зоне, защищенной от попадания навоза, влаги и случайных наездов транспорта.

Скрепер имеет следующие преимущества :

Ш создают в коровнике комфортные условия: микроклимат улучшается, так как меньше вредных испарений аммиака.

Ш безопасны для животных: движутся со скоростью 0,04…0,06 м/c медленно, не создавая препятствий для движения животных.

Ш качество уборки увеличено за счет механизма отбрасывания;

Ш легко переставить в случае расширения коровника;

Ш легко возможно заменить электродвигатель (в случае аварии на энергосетях ), на редуктор агрегатируемый с трактором МТЗ-80; МТЗ-82; МТЗ-1221 через ВОМ.

Ш Все части скрепера изготовлены из нержавеющей стали.

Недостатками скреперной установки являются:

Ш чистота уборки зависит от качества бетонирования канала.

Ш рабочая среда для правильной и эффективной уборки скреперной установки не должна содержать слишком много подстилочного материала (торфа, измельченной соломы, опилок) в среднем около 1 кг на голову КРС в сутки.

Целью конструкторской разработки является модернизация скреперной установки. За счет изменения конструкции рабочих органов и агрегатов повысить производительность и качество технологического процесса (однородность навозных стоков).

5.2 Расчет сварного соединения

Расчет сварного соединения будем проводить для сварки соединяющей пластин с завсеами, соответственно усилие действующее на сварное соединение порядка 30 кн.

Проведем поверку сварного шва на прочность по формуле с учетом того, что сварочные швы с двух сторон.

где К - катет сварного шва, мм;

l_Ш - длина шва, мм;

- допускаемое напряжение среза для шва, МПа.

Исходя из толщины применяемых материалов принимаем К = 3мм, суммарная длина сварных швов составит 75мм.

Тогда



По табл. 15.1 [6] принимаем

где - допускаемое напряжение на растяжение, МПа.

По табл. 14.1 ([6], с.412) принимаем =160 МПа.

Тогда

МПа.

Условие выполняется: 47,6 МПа < 104 МПа.

Из выше изложенного следует, что условие прочности сварного соединения выполняются.

5.3 Расчет винтовых соединений

Основной недостаток резьбовых соединений -- концентрация напряжения в резьбе, снижающая их прочность, особенно при циклических нагрузках. Причиной выхода из строя резьбовых соединений является, как правило, разрушение стержня винта, шпильки или резьбы.
Стандартные резьбовые соединения рассчитывают по наименее прочному элементу -- стержню болта (винта, шпильки). По найденному диаметру болта d подбирают другие детали резьбового соединения: гайки, шайбы и др.

Длину болта принимают в зависимости от толщины соединяемых деталей.

Расчет болтов зависит от характера нагружения и технологических особенностей сборки резьбовых соединений (затянутые, незатянутые, с зазором между болтом и отверстием соединяемых деталей и без зазора). По характеру нагружения болты подразделяют на статически или циклически нагружаемые, воспринимающие осевую или поперечную (сдвигающую детали в стыке) нагрузку.

Расчет винтового соединения будем производить для винтов соединяющих завесы с скребком.

Допускаемое напряжение растяжения:

Н/мм.кв.

где - предел текучести материала болтов, Н/мм.кв. (240);

- коэффициент прочности, (3,50);

= 240/3,50= 68,57 Н/мм.кв.

Необходимая сила затяжки болтов

Где К - коэффициент запаса по сдвигу, (1,60)

F - сила, кН; (30)

i - число скрепляемых деталей; (6)

f - коэффициент прочности трения; (0,16)

z - число винтов; (12)

1,60?30/6?0,16?12=68,57 кН

Расчетная сила:

Расчетный диаметр резьбы:

, мм

мм



6. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

6.1 Актуальность проблемы

Одной из наиболее актуальных проблем современного сельскохозяйственного производства является повышение экономической эффективности производства.

Это особенно касается животноводческой отрасли, которая является крупным потребителем энергетических и материальных ресурсов. Наша республика не располагает в достаточной мере собственными энергоносителями и закрывает свои потребности главным образом за счет импорта из России.

С начала 2007 года договорная цена на природный газ к 2013 году увеличилась более чем в 1.5 раза.

Следовательно следует ожидать существенного роста затрат на энергоносители и увеличение энергетических составляющих в структуре себестоимости животноводства.

В этом плане не является исключением уборка навоза и транспортировка его из помещений.

Поэтому одной задач рассматриваемого хозяйства является поиск мероприятий по снижению себестоимости производимой продукции.

Целью экономического раздела дипломного проекта является обоснование экономической целесообразности применения модернизированной скреперной установки для удаления навоза на фермах в данном хозяйстве.

6.1 Выбор вариантов и их краткая характеристика

В качестве исходного (базового) варианта (1) для уборки навоза на ферме применяется скреперная установка типа УС-15. Его краткая характеристика

Установленная мощность, кВт	3
Максимальная производительность 1 скрепера на 50 голов, т/ч	0,2
Время одного цикла, мин	20
Масса не более, кг	2024

В предлагаемом (проектном) варианте (№2) предлагается изменить рабочий орган - скрепер, таким образом, чтобы его модернизация позволила повысить производительность и качество выполнения технологического процесса (чистоту уборки навоза).

Достоинством предлагаемого проекта является улучшение качества работы, повышение производительности путем изменения конструкции скреперной установки, обеспечивающее качественную работу при малых экономических затратах.

6.2 Методика потребности в факторах производства (ресурсах)

Составляющими годовых эксплуатационных затрат являются затраты на электроэнергию, амортизацию, ремонт и техническое обслуживание оборудования и затраты на зарплату обслуживающего персонала. Затраты на электроэнергию определяются по потребляемой мощности оборудования, продолжительности его эксплуатации в течении года и количеству машин. Затраты на амортизацию, ремонт и техническое обслуживание определяются по нормативным коэффициентам с учетом балансовой стоимости оборудования. Зарплата персоналу определяется по нормативу часовой тарифной ставки.

Произведем расчеты на примере операции “ удаление навоза путем прохода скребка за один цикл” являющееся одной из ключевой в технологии уборки навоза на ферме.

По данным хозяйства выполняемый объем работ в сутки на 600 голов составляет Q_сут = 36 т.

Расчет в конструкторской части производился на 100 голов, следовательно суточный объем работ на 100 голов Q_сут = 6 т. Число дней в году, в течении которых выполняется операция составляет D = 365 дней.

Определяем годовой объем работ по формуле

,т

где: Q_сут - объем работ в сутки, т;

D - число дней в году, в течении которых выполняется операция.

Q_год = 6 · 365 =2190 т/год.

Технологическую операцию уборки навоза выполняем с помощью скрепера, его установленная мощность составляет N_эдв= 3 кВт, а производительность скреперной установки на 50 голов Q_час1 =0,2 т/ч, следовательно производительность на 100 голов базовой скреперной установки Q_час1 =0,4 т/ч, а модернизированного N_эдв= 2,2 кВт, производительность Q_час2 = 0,7 т/ч,

Количество часов работы машины в сутки составит

,ч

t_м1 = 6/ 0,4 = 15ч.; t_м2 = 6/ 0,7 = 8,6ч.

Определим количество часов работы машины в год по формуле

,ч

T_м1 = 15 · 365 =5475 ч.; T_м2 = 8,6· 365 = 3139 ч.

Скрепную установку обслуживает 1 чел. (П) из числа работников МТФ. Затраты труда в сутки составят

, ч

t_сут1 = 15· 1 =15 ч .; t_сут2 =8,6· 1 = 8,6 ч.

Затраты труда в год составят

,ч

где: K_пз = 1,12 - коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время.

T_год1 =15· 365· 1,12 = 6132ч.; T_год2 = 8,6 · 365· 1,12 = 3515,7 ч.

Балансовая стоимость модернизированной скреперной установки составит:

Б₂ = К₁ + К_м = 12040 + 3000 = 15040тыс.руб.

где К₁- стоимость базовой модели скреперной установки, тыс. руб.

К_м = 3000 тыс. руб - капиталовложения на модернизацию оборудования.

Годовые отчисления на амортизацию и ремонт (затраты на амортизационные и реновационные отчисления) с учетом количество часов работы машины в год составят

,тыс.руб.

где: а - норма ежегодных амортизационных отчислений на реновацию, %.

р - норма ежегодных затрат на текущий ремонт и уход, % (р = 14…18%).

А₁ = 12040 (14 + 18) /100) = 3852,8 тыс. руб.

А₂ = 15040·(14 + 18) /100) = 4812,8 тыс. руб.

Рассчитываем расход

,кВт·ч

где - установленная мощность электрооборудования, кВт.

= 0,65…0,8 - коэффициент загрузки двигателя,

КПД,

t - время работы оборудования, ч.

Продолжительность работы оборудования, согласно проведенным расчетам, составляет T_м1 = 5475 ч.; T_м2 = 3139 ч. Тогда расход электроэнергии за выполнение технологической операции составит:

W₁ = (3· 0,75·5475) / 0,95 = 12967,1 кВт·ч.

W₂ = (2,2· 0,75· 3139) / 0,95 = 5451 кВт·ч.

Стоимость электроэнергии примем равной Э_э.э = 0 ,95 тыс. руб/кВт·ч.

Затраты на электроэнергию за время эксплуатации данной машины составят

E_м1 = 12967,1 · 0,95 = 12318,7 тыс.руб.;

E_м2 = 5451· 0,95 =5178,5 тыс.руб.

Рассчитываем зарплату обслуживающему персоналу.



где: Т_сч - часовая тарифная ставка.

k_ув - коэффициент, учитывающий дополнительную оплату труда

(k_ув= 1,2).

Часовую тарифную ставку определим по формуле

,

где: С₁ - тарифная ставка первого разряда (С₁ = 240 000 руб.);

- корректирующий коэффициент (принимаем равным 1,988);

- повышающий коэффициент (принимаем равным 1,2);

- тарифный коэффициент (для 6-ого разряда равен 1,9);

Т_мес- среднемесячный фонд рабочего времени (принимаем равным 168 ч.)

Т_сч = (1,988 х 1,2 х 240 000) / 168 = 3408 руб/ чел·ч.

Тогда расходы на зарплату обслуживающему персоналу составят

З_п1 = 6132· 3408 · 1,2 = 25077,4 тыс. руб.

З_п2 = 3139· 3408· 1,2 = 12837,3 тыс. руб.

Прочие прямые затраты составят

где b - норма отчислений на мелкий инвентарь и спецодежду (b = 3…5%).

Принимаем 3% от затрат на зарплату.

П_р1 = 25077,4· 0,03 = 752,3тыс.руб; П_р2 = 12837,3 · 0,03 = 385,12 тыс. руб.

В графе 23 сводятся годовые эксплуатационные затраты.

Э_{год 1} =А + Е_м + З_п + 0,3·З_п + П_р ; тыс.руб.

Э_{год 1} =3852,8 + 12318,7 + 25077,4 + 0,3·25077,4 + 752,3 = 49524,4 тыс. руб.

Э_{год 2} =4812,8 + 5178,5 + 12837,3 + 0,3·12837,3 + 385,12 =27064,9 тыс. руб.

6.3 Расчет необходимых объемов капиталовложения

Капитальные вложения по сравниваемым вариантам составляют:

12040 тыс. руб.; 15040 тыс. руб.;

Величина дополнительных капитальных вложений определяется по формуле

где - капиталовложения соответственно в планируемом и исходном вариантах.

К=15040-12040=3000 тыс.руб

К = 3000 тыс. руб - затраты на модернизацию оборудования.

Удельные капитальные вложения определяются по формуле

,

где - годовой выход (навоза);

Годовой выход навоза составляет 2190т.

=3000 / 2190 = 1,4 тыс. руб./т;

6.5 Расчет затрат труда и производительности труда

Затраты труда на единицу продукции (1 т навоза) определятся как

,чт

где ? суммарные затраты труда, ч;

T ₁ = 6132/ 2190= 2,8 чт.; T ₂ = 3515,7 / 2190 = 1,6 чт.

Степень снижения затрат труда

(2,8 -1,6) ·100% / 2,8 =42,9 %.

где Т₁и Т₂ - затраты труда на единицу работы соответственно в исходном и проектируемом вариантах.

Производительность труда составит

;

= 1 2,8= 0,4 тч; = 1 1,6= 0,6тч;

Рост производительности труда составит

((0,6/0,4- 1) · 100 % = 50 %.

Проанализируем составляющие статьи расходов эксплуатационных издержек, сведя значения в таблице 6.1.

Таблица 6.1- Элементы эксплуатационных издержек

Элементы затрат, тыс. руб.	Варианты	Отклонения, ± тыс. руб.
	Базовый	Проектный
	тыс. руб	%	тыс. руб	%
Затраты на зарплату	25077,4	50,6	12837,3	47,4	-12240,1
Отчисления на социальные нужды	7523,2	15,2	3851,2	14,4	-3672
Затраты на энергоносители	12318,7	24,9	5178,5	19,1	-7140,2
Затраты на амортизацию, ремонт и ТО оборудования	3852,8	7,8	4812,8	17,8	+960
Прочие затраты	752,3	1,5	385,12	1,3	-367,2
ИТОГО	49524,4	100	27064,9	100	-22459,5

Из представленной таблицы видно, что предлагаемая модернизация скреперной установки позволяет сэкономить: на стоимости энергоносителей -7140,2 тыс.руб., на заработной плате -12837,3 тыс.руб., но применение предлагаемой технологии обуславливает перерасход эксплуатационных затрат поскольку дополнительные затраты на амортизацию и ремонт превосходят стоимость сэкономленной электроэнергии и зарплаты. Однако экономическую выгоду определяют не только эксплуатационные издержки, а годовой доход и чистая прибыль, где наряду с ними учитываются выгоды получаемые от увеличения продуктивности зерновых, вызванные увеличением равномерности внесения органических удобрений.

Удельные эксплуатационные издержки на единицу продукции составят

,руб.т.

= 49524,42190 = 22,6 тыс. руб./т;

= 27064,92190 = 12,4 тыс. руб./т;

Годовая экономия эксплуатационных издержек составит

(22,6 -12,4)· 2190 = 22338 тыс. руб.

где ? объем валовой продукции по проектируемому варианту, т;

Годовой доход от внедрения определяется как разность результатов (выручка) и текущих издержек по объекту и уменьшается на величину налогов.

Д_г=(Э₁-Э₂)+(А₂-А₁); тыс. руб

где Э₁,Э₂ - эксплуатационные затраты в сравниваемых вариантах, тыс.руб

А_2,А₁- амортизационные отчисления в проектируемых вариантах, тыс.руб

Д_г=(49524,4-27064,9)+(4812,8-3852,8)=23419,5 тыс. руб

Определяем чистый дисконтированный доход (ЧДД) по формуле

ЧДД=Д_г ? б_т -К;

где - коэффициент приведения до расчетного периода;

К - проектируемые капитальне влажения, тыс руб.

= [(1 +0,30)⁷ - 1] [0,30(1 +0,30)⁷] = 2,4

где Е - банковская процентная ставка. Принимаем равной 0,30 %.

Т - срок действия объекта (7 лет.)

ЧДД= 23419,5 · 2,4 - 3000 = 53,2 млн. руб.

Определяем коэффициент возврата капитала по формуле

= (23419,5 3000) -0,30=7,5

Определяем срок возврата капитала

,

где ? срок возврата капитала, лет;

lg (1 + 0,307,5) lg (1 + 0,30) = 0,03 года

Так как ЧДД = 53,2 млн.руб. > 0 и Т_В = 0,03 года < T = 7, то модернизация эффективна. Для определения эффективности внедрения модернизированной разработки определяем простой срок окупаемости капитальных вложений.

где К_д - дополнительные капиталовложения (затраты на модернизацию оборудования); тыс.руб.;

- годовой доход, тыс.руб./год.;

Т = 3000 / 23419,5 = 0,13 года.

Индекс доходности составит

(53,2 х 1000/ 3000) + 1 = 18,7

6.5 Расчет натуральных показателей

Энергоемкость процесса определяется по формуле

где ? сумма потребляемой мощности, кВт·ч;

? валовая продукция, т;

= 61,52190 = 0,03кВт•ч/т;

= 61,52190 = 0,03кВт•ч/т;

Энерговооруженность труда определяем по формуле

где ? суммарная мощность оборудования, установленного на ферме, кВт;

? число рабочих, занятых в производственном процессе, чел.

= 61,51 = 61,5 кВтчел; = 61,51 = 61,5 кВтчел.

Уровень механизации труда определяем по формуле

%

где ? трудозатраты на механизированных работах, ч;

? общие трудозатраты, ч.

= (5475/ 5475)·100 % = 100 %; = (3139/ 3139)·100 % = 100%

Показатели эффективности модернизации скреперной установки заносим в таблицу 6.2

Таблица 6.2- Показатели эффективности модернизации оборудования

Вариант	Исходный	Проектируемый	Отклонения +, -
Поголовье коров, гол.	100	100	-
Годовой объем, т	2190	2190	-
Производительность труда, т/ч	0,4	0,6	+ 0,2
Энергоемкость процесса, кВт•ч/т	0,03	0,03	-
Энерговооруженность труда, кВт/чел	61,5	61,5	-
Уровень механизации труда, %	100	100	-
Балансовая стоимость, тыс. руб.	12040	15040	+3000
Капиталовложения, тыс. руб.	-	3000	-
Удельные эксплуатационные издержки, тыс. руб./т	22,6	12,4	-10,2
Удельные затраты труда, ч/т	2,8	1,6	-1,2
Годовая экономия эксплуатационных издержек, тыс. руб.	-	22338	-
Чистый дисконтированный доход за расчетный период, млн. руб.	-	53,2	-
Срок возврата капитала, лет	-	0,03	-
- динамический	-	7,5	-
- статический	-	0,13	-
Индекс доходности		18,7

Вывод

Проектируемый вариант модернизации скреперной установки является экономически целесообразным. При внедрении его в производство прямые затраты труда, эксплуатационные издержки и энергоемкость техпроцесса снижаются. Производительность труда и энерговооруженность труда повышаются. Чистый дисконтированный доход составит 53,2 млн. рублей, а срок возврата капитала - 0,03 года.



7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Анализ состояния охраны труда в СПК "Дружба-Автюки" Калинковичского района

В разработке и проведении мероприятий по охране труда в СПК "Дружба-Автюки" Калинковичского района участвуют главные специалисты, специалисты среднего звена и инженер по охране труда. Решением правления назначены лица, ответственные за состояние охраны труда на каждом отдельно взятом участке. Инженером по охране труда, с учетом предложений специалистов по отраслям, составляется план по улучшению условий охраны труда и санитарно-оздоровительных мероприятий, годовой план организационно-технических мероприятий по технике безопасности, пожарной безопасности и производственной санитарии.

Ответственность за организацию обучения, инструктажей и проверки знаний по вопросам охраны труда в организации возлагается на руководителя организации, в структурных подразделениях - на руководителей структурных подразделений. Имеется журнал регистрации инструктажей по охране труда.

На работах с вредными, опасными условиями, а также на работах, связанных с загрязнением или осуществляемых в неблагоприятных температурных условиях, работникам выдаются за счет хозяйства по установленным нормам средства индивидуальной защиты, спецодежда.

В хозяйстве перед допуском к работе, а затем и в процессе трудовой деятельности предусмотрены следующие виды инструктажей: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой. Вводный инструктаж проводят со всеми вновь принимаемыми на работу лицами независимо от их образования, стажа работы, с временными работниками, командированными. Его проводит инженер по охране труда или лицо, на которое возложены эти обязанности. Существует типовая программа проведения инструктажа.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят согласно инструкций по охране труда, разработанных для отдельных профессий или видов работ, с каждым индивидуально и с практическим показом безопасных приемов и методов труда.

Программа инструктажа включает общие положения, требования безопасности до начала, во время и после окончания работы. Допуск к самостоятельной работе фиксируется датой и подписью инструктируемого в журнале. Инструктаж проводит мастер. Повторный инструктаж проводят не реже чем через 6 месяцев, а на травмоопасных работах по усмотрению администрации он может проводиться чаще, а также перед началом сезонных работ.

Внеплановый инструктаж проводят при: изменении правил по ОТ; изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приспособления и инструмента, сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда; нарушении работниками требований безопасности труда, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару; перерывах в работе более 6 месяцев.

Целевой инструктаж проводят при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности, ликвидации последствий аварии, стихийных бедствий и катастроф. В таблице 7.1. приведено состояние травматизма в СПК" Дружба-Автюки"

Таблица 7.1 Состояние травматизма в СПК" Дружба-Автюки"

Показатели	2010 г.	2011 г.	20112 г.
Среднесписочное число работников, Р	231	220	220
Количество несчастных случаев, Н	3	2	2
Количество дней нетрудоспособности, Д	13	12	14
Коэффициент частоты травматизма, Кч	13	9	9
Коэффициент тяжести, Кт	4,3	6	7
Коэффициент потерь рабочего времени, Кпв	55,9	54	63



Основным показателем производственного травматизма являются коэффициент частоты травм (К_ч), коэффициент тяжести (К_т).

Коэффициент частоты травматизма определяется по формуле

;

где Н - количество несчастных случаев;

Р - среднесписочное число рабочих.

;

Коэффициент (К_т), выражающий число дней нетрудоспособности, приходящихся на 1 травму. Определяется по формуле

где Д -- число дней временной нетрудоспособности, вызванной несчастными случаями на производстве (закрыты листы нетрудоспособности);

H -- количество несчастных случаев (травм).

;

Коэффициент потерь рабочего времени К_Пв, представляет собой произведение коэффициентов частоты и тяжести травматизма и отражает общее количество дней нетрудоспособности, приходящихся на 1000 человек.

;

где К_ч - коэффициент частоты травматизма

К_т - коэффициент потерь рабочего времени

Основными причинами травматизма являются нарушение технологии работ, не выполнение правил техники безопасности, неосторожность. Как видно из таблицы коэффициенты к 2011 году снизились. Это явилось, с одной стороны результатом увеличения средств на улучшение условий труда и техники безопасности, а с другой стороны, улучшением работы специалистов по охране труда.

Проектом разработаны предложения по улучшению охраны труда в хозяйстве и на проектируемой ферме, которые выглядят следующим образом:

1. На ферме оборудовать уголок по охране труда и оснастить его необходимыми пособиями и плакатами.

2. Инженеру по охране труда систематически проверять качество проведения инструктажей по охране труда.

3. Организовать прием зачетов по технике безопасности и аттестацию персонала, а также ввести день охраны труда.

Состояние охраны труда в СПК «Дружба-Автюки» находится в удовлетворительном состоянии. Для снижения количества несчастных случаев и случаев травмирования работников сельхозпредприятия необходимо: увеличить объём средств, выделяемых на улучшение условий труда и техники безопасности; улучшить подготовку специалистов по охране труда.

7.2 Разработка мер безопасности при эксплуатации скреперной установки

В процессе эксплуатации оборудования на животноводческих предприятиях имеют место такие факторы, как шум, вибрация, исходящие от работающих машин и механизмов, а также недостаточное освещение, вентиляция, отопление, обеспечение горячей водой для технических нужд.

Опасные и вредные факторы сельскохозяйственного производства подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.

При эксплуатации скреперной установки из физических выделяют: передвигающиеся рабочие органы скрепера; повышенные уровни шума, ультразвука; недостаточную освещенность, влажность.