Организации эффективного производства молока

Таблица 3.4

Распределение суточного рациона

Вид корма	Выдача кормов
	Утренняя	Дневная	Вечерняя
1	2	3	4
Сено, кг	240/1,2	240/1,2	320/1,6
Силос, кг	2300/11,5	2300/11,5	-
Сенаж, кг	300/1,5	300/1,5	400/2
Концентрированные корма, кг	630/3,15	630/3,15	540/2,7

Примечание: в числителе - норма выдачи на все стадо, а в знаменателе - на одну корову.

3.2.2 Выбор типа кормораздаточных машин

Тип кормораздатчика выбирается в зависимости от способа содержания животных, от внутренней планировки двора, от составляющих кормового рациона.

Типы кормораздатчиков классифицируются следующим образом:

Стационарные:

* с нижним расположением несущего органа - цепочно-скребковые;

* с верхним расположением несущего органа - ленточные.

Мобильные:

* раздатчики с широкой колеей;

* малогабаритные. [7]

Определяем количество кормораздатчиков:

np = Pд / (Wк * tд), (3.10)

где Pд - суммарное количество корма, которое необходимо раздать за одну выдачу, кг, Pд = 5280кг;

Wк - производительность кормораздатчика, кг/с;

tд - время отводимое на раздачу кормов, с.

Согласно зоотехнических требований время на раздачу кормов в одном помещении tд = 1200 с.[6]

nр = 5280 / (10 * 1200) = 0,44

Принимаем один кормораздатчик (конструктивная разработка). Для раздачи кормов выбираем мобильный кормораздатчик-смеситель-измельчитель.

Технологический процесс будет выглядеть следующим образом: кормораздатчик-смеситель-измельчитель подъезжает к сараю для сена, где его загружает погрузчик ПЭ-Ф-10 сеном, далее обе машины переезжают к траншеям, где загружают измельченным сенажом и силосом.

Далее трактор с раздатчиком подъезжает к объемному порционному бункеру БСК-25, который в свою очередь оснащен загрузочным шнеком и объемным дозатором. Дозаторы подняты на высоту, позволяющую подъезжать под ними трактору с раздатчиком.

После загрузки всех компонентов рациона включаются в работу шнеки смесители.

После подготовки кормосмеси заезжает в коровник и раздает готовый корм с использованием кормового стола по всему фронту кормления. [8]

Данные по кормоприготовительным и раздаточным машинам заносим в табл.3.5.

Таблица 3.5

Кормоприготовительные и раздаточные машины

Операции	Марка	Количество	Производительность, т/ч	Мощность, кВт	Обслуживающий персонал
1. Хранение и транспортировка концентратов	БСК - 25	1	5	2	1
2. Раздача сенажа, силоса, сена, концентратов	Конструктивная разработка	1	до 10	ВОМ	1
3. Погрузка сенажа, силоса, сена	ПЭ-Ф-10	1			1

3.3 Расчет линии навозоудаления

3.3.1 Общие положения

За последние годы все более и более увеличивается значение навоза как источника пополнения питательных веществ и запаса органического вещества почвы. В составе навоза имеются все питательные вещества в -которых нуждается растение. Кроме того, улучшаются свойства почвы, создаются условия для эффективного использования растениями минеральных удобрений.

На крупных животноводческих фермах и комплексах накапливается огромное количество навоза, который необходимо удалить, обеспечить его сопутствующее хранение, переработку с целью получения качественного полноценного удобрения.

В настоящее время существуют две различные технологии: технология получения и использования твердого навоза и технология жидкого навоза. Для каждой технологии разрабатывается соответственно и своя система машин. [6]

3.3.2 Расчет выхода навоза

Для мелких ферм (не свыше 200 голов) пригоден метод расчета по нормативам или упрощенным формулам. На крупных фермах и комплексах ошибка расчета таким способом слишком велика (до 10-15кг на голову), что влияет на правильный выбор навозоуборочных машин.

Количество воды и кала, получаемого от каждого вида животных, зависит от их возраста и веса, интенсивности кормления и вида скармливаемого корма, стадии лактации и ряда других факторов. У малопродуктивных коров выход мочи и кала гораздо меньше, чем у высокопродуктивных. [4]

Qс = 4 * (Gn + 0,5 * Gк), (3.11)

где Qс - примерное количество навоза, получаемого от одного животного в сутки, кг/сут;

Gn - сухое вещество подстилки, кг;

Gк - сухое вещество кормов в рационе, кг

Gn = 3 - (3 / 100) * 12 = 2,64кг;

Gк = (4 - 4 * 0,2) + (5 - 5 * 0,45) + (23 - 23 *0,65) + (9 - 9 * 0,13) = 22кг;

Qс = 4 * (2,64 + 0,5 * 22) = 55кг/сут.

3.3.3 Расчет годового выхода навоза

Годовой выход навоза составляет:

Qг = (Qс / 1000) * 365, (3.12)

Qг = (55 / 1000) * 365 = 20т.

3.3.4 Расчет выхода навоза с учетом возрастных групп животных

На каждой ферме кроме дойного стада есть другие группы животных. Необходимо рассчитывать выход навоза по всей ферме или комплексу согласно принятой структуре стада.

? Qг = Qг * а1 * М1 + Qг * а2 * М2 +

+Qг * а3 * М3 + Qг * а4 * М4, (3.13)

где Qг - годовой выход навоза от коровы, г;

М1 - количество коров,

М2 - количество нетелей,

М3 - количество телят до 6-месячного возраста,

М4 - количество телят до 3-месячного возраста,

аi - коэффициент, учитывающий возраст животных:

коровы - а1 = 1; нетели - а2 = 0,5; телята до 6-ти месяцев - а3 = 0,25; телята до 3-х месяцев - а4 = 0,125.

? Qг = 20 * 1 * 200 + 20 * 0,5 *24 + 20 * 0,25 * 60 + 20 * 0,125 * 60 = 4690 т

3.3.5 Подбор системы машин

На данном проектируемом коровнике мы предлагаем навоз убирать 3 раза в день за 1 час до дойки навозным транспортером ТСН-160. Навоз из продольных каналов будем собирать в навозоприемник. Он будет находиться в помещении под стеной здания. В самом коровнике навозоприемник будет закрываться деревянным щитом, сделанным из досок. В щите предусмотрено окно для сбора навоза. На улице навозоприемник будет огражден забором из продольных труб во избежание попадания туда животных и травмирования их. Для удаления навоза из навозоприемника устанавливаем транспортер ТСН-160. Один раз в сутки навоз будет вывозиться на площадку компостирования.

Так как мы определили, что от одной коровы за сутки будет выходить 55кг навоза, определим сколько навоза будет выходить за сутки от всех коров:

Q = Q1 * м, (3.14)

где Q1 - выход навоза от одной коровы, кг;

м - количество коров в коровнике.

Q = 55 * 200 = 11000кг/сут.

Определим объем навозоприемника:

V = Q / с, (3.15)

где с - плотность навоза, кг/м3; с = 1032,2кг/м3 [4]

V = 11000 / 1032,2 = 10,6м3

Конструктивно принимаем 2 навозоприемника с шириной 1,7м, глубиной 1,5м. Тогда длина будет составлять 2,1м.

Принципиальная схема представлена на рис.2.



Рис.2. Схема уборки навоза

1- стена коровника, 2- навозный транспортер ТСН-160, 3- наклонный транспортер ТСН-160, 4- навозоприемник, 5- щит из досок, 6- окно для приемки навоза, 7- металлотрубное ограждение.

Для снижения затрат труда на проектируемом коровнике мы предлагаем сделать укороченные стойла, а навозные каналы перекрыть решетчатым полом, с тем расчетом, чтобы задние ноги коров находились на решетчатых полах. В этом случае коровы сами будут убирать навоз в канавки транспортера, проталкивая его ногами. Рациональная схема таких стойл приведена на рис.3.

Определим время работы наклонного транспортера ТСН-3Б по формуле:

n = Q / Qпр, (3.16)

где Q - выход навоза от всех коров, кг/сутки

Qпр - производительность транспортера, т/ч; Qпр = 25т/ч [4]

n = 11 / 25 = 0,44ч



Рис.3. Укороченное стойло привязного содержания.

1- кормовой стол, 2- ограничительный борт, 3- разделитель стойл, 4- пол стойла, 5- решетчатый пол, 6- навозная канавка, 7- навозный проход.

Исходя, из вышеперечисленных предложений составляем технологические схемы:

Уборка укороченных стойл - вручную > ТСН-160 > навозоприемник > наклонный транспортер ТСН-160 > тракторная тележка 2ПТС-6 > площадка компостирования.

Уборку навоза с выгульных площадок производим с помощью бульдозера БСН- 1,5 > тракторная тележка > площадка компостирования.

3.3.6 Определение времени работы машины

Время работы скребковых транспортеров определяется условием:

Тс = nвкл * tц, (3.17)

где Тс - время работы транспортера в сутки, ч;

nвкл - число включений транспортера в сутки;

tц- продолжительность одного цикла удаления навоза;

tц = L / И, (3.18)

где L - длина транспортера, м;

И - скорость движения транспортера, м/с.

tц = 160 / 0,18 = 888 с, что составляет 15мин.

Число включений транспортера зависит от суточного выхода навоза и вместимость навозного канала.

Вместимость навозного канала определяется условием:

Vн.к. = h * b * L * с * ШI, (3.19)

где Vн.к - вместимость навозного канала, м;

h - высота навозного канала, м;

b - ширина навозного канала, м;

L - длина навозного канала, м;

с - плотность навоза, кг/м3 ;

ШI - коэффициент заполнения навозной канавки;

Ш = 0,5…0,6 [4].

Vн.к. = 0,36 * 0,12 * 160 * 1032 * 0,55 = 3923,2м3

Следовательно, число включений транспортера составит:

nвкл = m * Qc / Vн.к., (3.20)

где m - количество коров на один транспортер.

nвкл = 100 * 55 / 3923,2 =1,4

Принимаем nвкл = 2

Тс = 2 * 15 / 60 = 0,5часа

Технические данные по навозоуборочным машинам сводим в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Технические данные навозоуборочных машин

Операции	Марка машины	Количество машин, шт.	Производительность машин, т/ч.	Мощность, кВт	Время работы в сутки, ч	Обслуживающий персонал, чел.
Уборка навоза	Вручную	4	2
Уборка навоза из продольных каналов	ТСН-160	2	5,7	5,5	0,5	1
Уборка навоза с выгульных площадок	БСН-1,5	1	10	55	0,6	1
Транспортировка навоза к месту компостирования	2ПТС-6	1	6	55	2	1
Уборка навоза из навозосборника	ТСН-160	1	5,7	5,5	0,44	1

3.3.7 Определим площади навозохранилищ

Площадь навозохранилищ равна:

S = ? Qг /(h *с), (3.21)

где h - высота укладки навоза;

h = 2,0…2,5 [4];

с - плотность навоза.

S = 4690000 / (2,5 * 1032) =1818м2

Так как при компостировании площадь навозохранилища следует принять с учетом добавляемого торфа в соответствии 1кг навоза и 2кг торфа, то площадь принимаем 40Ч65м.

3.4 Расчет технологических линий получения молока и его первичной обработки

На молочных фермах наиболее ответственными и трудоемкими являются такие операции как доение, обработка, хранение и транспортировка молока.

Подбор доильной установки для конкретных условий состоит в выборе типа доильного аппарата (двухтактного, трехтактного или специального), применяемого для стада, и самой установки, соответствующей условиям содержания.

Несмотря на то, что количество доильных аппаратов, стойл, а иногда даже количество обслуживающего персонала и часовая производительность доильной установки указывается в паспорте, все это нельзя механически перенести на ферму.

Длительность доения коров бывает разной, отличается квалификация доярок - они выполняют операции разное время, конфигурация помещения, где происходит доение и, другие причины дают возможности организовать доение так, как рекомендовано инструкцией.

В задачу расчета входит установление зависимостей между заданным временем доения коров, необходимым количеством агрегатов и аппаратов, количеством доярок.

Время доения всего стада или отдельной группы коров при сменно - поточном оборудовании по зоотехническим требованиям составляет Тд = 2 часа.

Для дойки коров проектируем установить новую отечественную доильную установку с молокопроводом УДМ - 200 предназначенную для замены морально устаревшим АДМ - 8 и как альтернативу молокопроводам Альфа - Лаваль и Westfalia. Установки УДМ - 200 агрегатируется с доильными аппаратами «Нурлат».

В конструкции УДМ - 200 использована элементарная база. Существенно упрощена конструкция подъемного устройства поперечного молокопровода и тем самым повышена его надежность.

В молокопроводе УДМ - 200 по сравнению с серийным АДМ - 8 в 3 раза сокращено количество стыков, обеспечен стабильный вакуумный режим, увеличена надежность и сокращена трудоемкость обслуживания и ремонта. Установка обеспечивает получение молока, соответствующего европейским стандартам.

Не уступая по техническому уровню аналогичным установкам импортного производства, по стоимости она в 2 - 2,5 раза дешевле.

3.4.1 Расчет установки УДМ - 200

Количество доильных аппаратов, потребное для обслуживания всего стада, nф:

nф = m * К * tмаш / Тд, (3.22)

где m - число коров на ферме, гол;

К - коэффициент дойности стада;

К = 0,75 [4];

tмаш - среднее время доения одной коровы, мин;

tмаш - 5,5мин [4];

Тд - продолжительность доения всего стада, мин;

Тд = 2часа [4].

nф = 200 * 0,75 * 5,5 / 120 = 6,9шт

Оптимальное количество доильных аппаратов, с которым должен работать один оператор, nопт:

nопт = (tмаш + ? tрр) / ? tpp, (3.23)

где ? tрр - сумарное время на ручные операции, мин;

? tp = tп.к. + tп.ст. + tп. + tпI + tсл. + tсн. + tз.о. + tс.п., (3.24)

где tп.к. - время подготовки коровы, с;

tп.к. = 40с;

tп.ст. - время включения аппарата и постановки станков, с;

tп.ст. = 12с;

tп. - время перехода, с;

tп. = 5с;

tпI - время переноса аппарата, с;

tпI = 22с;

tсл. - время переноса и слива молока, с;

tсл. = 0с;

tсн. - время снятия стаканов с сосков и отключения аппарата, с;

tсн. = 6с;

tз.о. - время на заключительные операции, с;

tз.о. = 40с;

tс.п. = 0с. [9]

? tp = 40 + 12 + 5 + 22 + 6 + 40 = 125с = 2,08мин

nопт = (5,5 + 2,08) / 2,08 = 3,64

Принимаем 3 апарата.

Количество обслуживающего персонала (операторов):

N = m * K * (tмаш + tрр) / (Tд * nопт), (3.25)

N = 200 * 0,75 * (5,5 + 2,08) / 120 * 3 = 3,1чел

Принимаем три доярки.

3.4.2 Расчет машин для первичной обработки молока

Молоко - скоро портящийся продукт. Чтобы сохранить его пищевую и технологическую ценность на возможно более длительный промежуток времени, проводят первичную обработку молока. К первичной обработке относят:

1) очистку для удаления механических и частично бактериальных примесей;

2) охлаждение для замедления жизнедеятельности микрооргаризмов, вызывающих порчу и скисание молока;

3) пастерилизацию - тепловую обработку, применяемую для уничтожения микроорганизмов в молоке.

Свежее молоко, очищенное и охлажденное сразу после выдаивания, обладает бактерицидными свойствами, губительно действуя на микроорганизмы в течении некоторого времени.[4] Пастерилизацию мы проводить не будем, так как она производится только в том случае, когда стадо коров не благополучно по состоянию здоровья.

Расчетное количество молока, надаиваемого за один час работы установки определяется по формуле:

Qp = в * м * сI* G * M, (3.26)

где в - коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за сутки;

в = 0,003 [4];

м - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления молока;

м = 1,2 при работе двух операторов [4];

сI - коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за одну дойку;

сI = 0,4 при трехкратном доении [4];

G - средний надой молока за год от одной коровы, кг;

М - число коров, выдаиваемых за один час, коров/час.

Qp =0,003 * 1,2 * 0,4 * 6500 * 100 = 936 кг/час

Количество молока, надаиваемого за сутки:

Qc = в * G * MI * м * n * cI, (3.27)

где MI - общее число коров, выдаиваемых за сутки;

n - количество аппаратов.

Qc = 0,003 * 6500 * 150 * 1,2 * 3 * 0,4 = 4212кг/сутки

Первая операция - очистка. Для очистки используем лавсановые фильтры идущие в комплекте с доильной установкой УДМ - 200.

Для охлаждения молока используем пластинчатые охладители, в качестве хладоагента принимаем холодную воду. Определим необходимую рабочую поверхность водяной секции охладителя:

Sохл.в.=0,64*М*См*nв*Св/[Кв*(nв*Св-См)]*lg[(nв*Св-См)*(tн - tв)+См*фв]/(nв*Св), (3.28)

где См - удельная теплоемкость молока;

См = 3,95 кДж/кгград [4];

nв - кратность расхода воды;

nв = 2,5 [4];

Кв - общий коэффициент теплопередачи водяной секции,

Кв =1730 Вт/м2 град [4];

tн - начальная температура молока;

tн = 32єС;

tв - начальная температура воды;

tв = 6єС;

фв - конечная разность температур молока и воды;

фв = 3єС;

М - часовая производительность ПТЛ;

М = П / с, (3.29)

где с - плотность цельного молока;

с = 1,027 кг/дм3;

П - максимальная производительность ПТЛ;

П = К * m * G * Кг * Кн / (365 * Кд * Тд), (3.30)

где G - среднегодовой удой на корову, кг;

Кг - коэффициент годовой неравномерности поступления молока;

Кг =1,2 [4];

Кн - коэффициент суточной неравномерности поступления молока;

Кн = 1,5 при трехкратной дойке [4];

Кд - кратность доения;

Кд =3 [4]; л

П = 0,75 * 200 * 6500 * 1.2 * 1,5 / (365 * 3 * 2) = 801кг/ч

М = 801 / 1,027 = 780 л/ч

Sохл.в. = 0,64*780*3,95*2,5*4,2/[1730*(2,5*4,2- 3,95)]*lg[(4,2*2,5-3,95)*(32-6)+3,95*3]/(2,5*4,2) = 4,2м3

Определим число пластин установленных в пластинчатый охладитель:

n = Sохл.в. / Sмл., (3.31)

где Sмл. - площадь рабочей поверхности одной пластины;

Sмл. = 0.038м2 [4];

n = 4,2 / 0,038 = 110шт

На основании расчетов выбираем для охлаждения молока АДМ 13.00 [4].

3.4.3 Расчет площади молочной

Площадь молочной расчитываем с помощью суммарных площадей занимаемых машин: ванной для молока, молочным насосом, электронагревателем, охладителем молока АДМ 13.00, шкафом запчастей для доильных аппаратов, устройством для промывки доильной аппаратуры, устройством для учета молока с воздухоразделителем и фильтром.

S = S1 + S2 + S3, (3.32)

где S1 - площадь занимаемая машинами, м2

S2 - площадь необходимая для рабочих, м2

S3 - площадь проходов, м2

S1 = n * fванны + n * fвозд + n * fэл + n * fн + n * fш n * fАДМ 13.00 + n * fв.пр., (3.33)

где n - число машин одной марки, штук;

fванны - площадь ванны для молока;

fванны = 2м2 [4];

fвозд - устройство воздухоразделителя и другие приборы;

fвозд = 0,5м2 [4];

fэл - площадь занимаемая электродвигателем;

fэл = 0,25м2 [4];

fн - площадь занимаемая электорнагревателем;

fн = 1м2 [4];

fш - площадь занимаемая шкафом;

fш = 0,5м2 [4];

fАДМ 13.00 - площадь занимаемая охладителем молока АДМ 13.00;

fАДМ 13.00 = м2 [4];

fв.пр - площадь занимаемая устройством для промывки доильных аппаратов;

fв.пр = 1,5м2 [4];

S1 = 1 * 2 + 1 * 0,5 + 1 * 0,25 + 1 * 1 + 1 * 0,5 + 1 * 1,5 + 1 * 1,5 = 7,25

Необходимую площадь для рабочих определим по формуле:

S2 = Sp * np, (3.34)

где Sp - площадь для одного производственного рабочего;

Sp = 4м2 [4];

np - число производственных рабочих;

nр = 2 [4];

S2 = 4 * 2 = 8м2

Площадь проходов определим по формуле:

S3 = (4…5) * Sпр, (3.35)

где Sp - поправочная площадь, м2

Sпр = n1 * SI + n2 * S2, (3.36)

где S1 - расстояние от стен до машин;

S2 - ширина проходов между машинами;

n1 - число стен;

n1 = 4;

n2 - число проходов;

n2 = 2.

Sпр = 4 * 0,7 + 2 * 1,5 = 5,8м2

S3 = 4 * 5,8 = 23,2м2

Общая площадь молочной составит:

S = 7,25 + 8 + 23,2 = 38,45м2

Определив необходимую площадь молочной и задавшись шириной равной 5м, находим длину равную 7,7м.

3.5 Расчет механизации водоснабжения

На животноводческих фермах вода расходуется на поение животных, а так же на технологические, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды.

При проектировании схемы водоснабжения фермы следует руководствоватся строительными нормами и правилами «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.» (СНиП - 2.04.02 - 84),а так же пользоватся специальной учебно- методической и технической литературой. [4];

По качеству вода для поения животных должна соответствовать ГОСТ -31870-2012 «Вода питьевая». Она должна быть чистой, прозрачной, теплой t = 12-14єС, не иметь запаха и не содержать патогенных микроорганизмов. Общее число бактерий в 1мл воды не должно превышать 100, а бактерий кишечной палочки в 1л - не более 3.

Целью расчета водоснабжения является определение максимальных расходов воды: Qmax сут, Qmax ч и Qmax с.

Исходя из количества водопотребителей и норм расхода воды, определяем среднесуточный расход по формуле:

Qср.сут. = 0,001 * ? ni *gi, (3.37)

где ni - количество потребителей 1-го вида;

gi - среднесуточная норма потребления воды 1-м потребителем, л/сут.

Qср.сут. = 200 * 115 + 24 * 60 + 120 * 20 + 70 * 30 = 28940л/сут

Qср.сут.быт.нужды = 720л/сут

Qср.сут.технолог. = 200л/сут

?Qср.сут. = 28940 + 720 + 200 = 29860л/сут

Определив среднесуточный расход, находим максимальный суточный расход воды:

Qmax сут = ?Qср.сут. * К, (3.38)

где К - коэффициент суточной неравномерности;

К = 1,3 для животноводческих ферм [4]

Qmax сут = 29860 * 1,3 = 38818л/сут ? 38,8м3/сут

Зная максимальный суточный, определим часовой и секундный расход воды:

Qmax ч = Qmax сут * К2 / 24, (3.39)

где К2 - коэффициент часовой неравномерности;

К2 = 2,2 [4]

Qmax ч = 38818 * 2,2 / 24 = 3558л/час

Qmax сек = 3558 / 3600 = 0,988 л/с

Определив потребность в воде, выбираем систему водоснабжения и водозаборные сооружения. Для выбора насоса определяем необходимый напор насоса по формуле:

Ннас = Нб + Нв, (3.40)

где Нб - необходимая высота башни, м;

Нв - глубина водоисточника;

Нв = 12м

Нб = hc + hn ± a, (3.41)

где hc свободный напор воды;

для ферм принимаем hс = 10м [4];

hn - потери напора по длине водопровода, м

hn = (1,05 * 0,003) * L, (3.42)

где L - длина водопровода;

L = 60м;

а - геодезическая отметка;

для учебногопроектирования а = 0 [4]

hn = (1,05 * 0,003) * 60 = 0,189м

Нб =10 + 0,189 = 10,189м

Ннас = 10,189 + 12 = 22,189м

Определив Ннас = 22,189м, выбираем марку насоса 2К-6. Напор насоса 30-34м, мощность 4,5 кВт.

Для устройства водопроводных сетей выбираем трубы и определяем необходимый их диаметр по формуле:

D = 2 vQc / р * V, (3.43)

где V - скорость движения воды в трубах, м/с;

для сельскохозяйственного водоснабжения V = 1,0м/с [4]

Qc - секундный расход воды, м3/с

D = 2v0,000988 / 3,14 * 1 = 0,035м

3.5.1 Выбор типа автопоилок

Тип и число автопоилок выбираем в зависимости от способа содержания, вида животных, их поголовья и технических характеристик поилок.

В данном коровнике проектируем водопойное оборудование выполненное на основе сообщающихся сосулов.

Потребное количество поилок из расчета одна поилка на две головы, будет равно 100. Такая схема водопойного оборудования намного проще и дешевле в изготовлении.

3.5.2 Расчет искуственного водоема

На фермах вода для тушения пожаров в основном хранится в специальных пожарных резервуарах. Необходимое количество воды для тушения пожара определяем по формуле:

Qп = 3600 * qпож * t, (3.44)

где qпож - секундный расход воды для тушения пожара;

qпож = 7,5дм3/сек [4];

t - время тушения пожара;

t = 3часа.

Qп = 3600 * 7,5 * 3 = 81000дм3

Необходимый объем закрытого резервуара определим по формуле:

Vрп = (54 + 0,53 * Qп) * Z, (3.45)

где Z - коэффициент учета одновременно возникающих пожаров;

Z = 1 [4]

Zрп = (54 + 0,53 * 81000) * 1 = 42984дм3 = 42,984м3

Для размещения пожарного водоема на генеральном плане фермы необходимо определить его размеры. Задаемся глубирой резервуара h =3м, шириной а = 5м, находим длину:

L = Vпр / 15, (3.46)

L = 42,984 / 15 = 2,86м

Принимаем длину резервуара 3м.

Рис.5. Схема водоема: 1 - слой глины, 2 - бетон, 3 - ктышка

3.6 Расчет технологической линии обеспечения оптимального микроклимата

Специализация сельскохозяйственного производства, концентрация поголовья на больших животноводческих комплексах требует регулирования микроклимата для создания благоприятной воздушной среды на животноводческих и птицеводческих фермах.

Микроклимат складывается из таких факторов как температура, влажность, скорость передвижения воздуха и его состав, освещение, излучение, которые должны отвечать зоогигиеническим требованиям. Все эти факторы влияют на физиологические процессы, протекающие в организме животного, а следовательно, на его здоровье и продуктивность. Так, в случае пониженной температуры и высокой влажности воздуха в помещении для содержания кормов удои молока снижаются на 25…30%.

Необходимо проектировать оптимальные сочетания основных параметров микроклимата производственных помещений для животных.

Кроме температуры и влажности, на состояние здоровья животных оказывают воздействие скорость движения воздуха и освещение. Движение воздуха влияет на терморегуляцию животных, а солнечный свет усиливает обмен веществ и является важным дизинфицирующим фактором окружающей среды. К вредным газам в животноводческих помещениях следует отнести углекислый газ, аммиак и сероводорот (образуется в следствие брожения и гниения твердых и жидких выделений).

Основными зоогигиеническими требованиями к микроклимату в производственных помещениях являются следующие:

- поддержаниеоптимального режима температуры, влажности и скорости воздуха;

- достаточная освещенность и чистота стойловых поьещений (это позволяет увеличить воздействие ультрафиолетовых лучей и уменьшить количество пыли);

- соответствие нормам концентрации газов помещении (для крупного рогатого скота углекислого газа - 2,5%, аммиака - 0,5%, сероводорода - 0,02%).[9]

3.6.1 Расчет вентиляции

Определение необходимого способа вентиляции

Способ вентиляции определяется по кратности n воздухообмена:

n = C / Vп, (3.47)

где С - необходимый воздухообмен, м3/ч;

V - объем помещения, м3.

Необходимый воздухообмен при повышенной концентрации вредных газов (обычно СО2) в помещении определяют по формуле:

C = ?q / (q1 - q2), (3.48)

где ?q - суммарное поступление СО2 от всех источников, дм3/ч:

?q = m * q0, (3.49)

m - количество животных;

q0 - количество СО2, выделяемое одним животным;

q0 = 200 дм3/ч. [4]

?q = 200 * 200 = 40000дм3/ч

q1 - допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения;

q1 = 2,5дм3/м3 [4];

q2 - содержание в приточном воздухе;

q2 = 0,4 дм3/м3 [4].

С = 40000 / (2,5 - 0,4) = 19048 м3/ч

n = 19048 / 5760 = 3,3

При n = 3… 5 применяется искуственая вентиляция без подогрева воздуха. [4]

Расчет искуственной вентиляции

Расчет искусственной вентиляции ведут с учетом периодической работы, поэтому:

Q = (2ч3) * С, (3.50)

Q = (2ч3) * 19048 = 38096ч57144м3/ч

Необходимое количество вентиляторов принимают в зависимости от полученной величины Q. При Q ? 8000м3/ч выбирают схему с одним вентилятором, при Q ? 8000м3/ч выбирают схему с одним вентилятором, но подача каждого из них должна быть не выше 8000м3/ч.

Определяем диаметр воздуховода:

D = 1 / 30 * v Q / (р * Vв), (3.51)

где D - диаметр воздуховода, м;

Q - подача вентилятора, м3/ч;

Vв - скорость воздуха в воздуховоде;

Vв = 10 … 25м/с. [4]

D = 1/30 * v 7936 / (3,14 * 15) = 0,43м

Определяем напор вентилятора:

Н = Ндин + Нтр + Нм, (3.52)

где Ндин - динамический напор, необходимый для сообщения воздуху соответствующей скорости, Па:

Ндин = Ѕ * св * Vв, (3.53)

св - плотность воздуха;

св = 1,2кг/м3 при 20єС;

Нтр - поиери напора на преодоление сопротивления движению воздуха в воздухопроводе, Па:

Нтр = лв * Vв * св * l / (2 * g * D), (3.54)

где g - ускорение свободного падения;

g = 9,81м/с;

D - диаметр воздуховода, м;

лв - гидравлический коэффициент сопротивления движению воздуха;

лв = 0,02 [4];

l - длина воздуховода, м;

Hм - потери напора от местных сопротивлений, Па:

Нм = ?о * V2в * св / (2 * g), (3.55)

где ?о - сумма коэффициентов сопротивления воздуха (принимается согласно схемы прокладки воздуховодов), внезапное сужение - 0,2,колено с углом 90є - 1,1.

Ндин = Ѕ * 1,2 * 15 = 9Па

Нтр = 0,02 * 15 * 1,2 * 30 / (2 * 9,81 * 0,43) = 1,3Па

Нм = 1,3 * 152 * 1,2 = 351Па

Н = 9 + 1,3 + 351 = 361,3Па

Зная подачу вентилятора и скорость воздуха, выбираем номер вентилятора по номонограммам, а затем на пересечении с горизонталью полного давления Н определим параметры А и коэффициент полезного действия. [4]

По коэффициенту А подсчитывается частота вращения вентилятора:

n = А / №, (3.56)

где № - номер вентилятора.

n = 7500 / 5 = 1500об/мин.

Необходимая мощность на валу электродвигателя должна быть не менее:

N = Q * H / (3,6 * 106 * зв * зп), (3.57)

где зв - коэффициент полезного действия вентилятора;

зв = 0,8 [4];

зп - коэффициент полезного действия передачи

зп = 0,98 [4]

N = 7936 * 361,3 / (3,6 * 106 * 0,8 * 0,98) = 1кВт

Установленную мощность на валу электродвигателя определяют:

Nуст = Kз * N, (3.58)

где Кз - коэффициент запаса мощности;

Кз = 1,2 [4]

Nуст = 1,2 * 1 = 1,2кВт

3.6.2 Расчет освещения

Важным фактором поддержания микроклимата в производственных и вспомогательных помещениях является освещение, которое должно соответствовать нормам технологического проектирования ферм крупного рогатого скота (СНиП 23-05-95).

При проектировании животноводческих помещений учитывают следующие основные требования: во всех помещениях должно максимально использоваться естественное освещение; освещение должно соответствовать типу животноводческой фермы или постройки. [4]

Расчет естественного освещения

При расчете естественного освещения вначале определяется необходимая площадь светопроемов при боковом освещении:

S = Emin * Ю * Sп / 100 * ф * ѓ, (3.48)

где Emin - коэффициент естественного освещения;

Emin = 0,5 [4];

Ю - световая характеристика окна;

Ю = 20 [4];

Sп - площадь пола помещения, м2;

Sп = 1260м2;

ф - общий коэффициент светопропускания;

ф = 0,5 [4];

ѓ - коэффициент, учитывающий свет, отраженный от стен и потолка;

ѓ = 4 [4]

S = 0,5 * 20 * 1260 / 100 * 0,5 * 4 = 63м2;

По полученной площади светопроемов определяется необходимое число окон:

n = S / S1, (3.49)

где S1 - площадь одного окна, м2.

Принимаем стандартный размер оконных проемов равный 1,275Ч1,260 и площадью 1,606м2. [4]

n = 63 / 1,606 = 39,2

Принимаем 40 окн.

Расчет электрического освещения

Зная площадь пола, определим мощность Р, которая затрачивается на освещение:

P = W * S, (3.50)

где S - площадь пола;

S = 1260м2.

W - удельная мощность, Вт/ м2;

W = 5 Вт/м2. [4]

Р = 5 * 1260 = 6300Вт

Для освещения животноводческой фермы выбираем светильник НСПО 1Ч100 с мощностью лампы накаливания 100Вт и числом ламп в светильнике 1. [4]

Определим необходимое количество ламп и светильников:

nл = Р / Рл, (3.51)

где Рл - мощность лампы накаливания, Вт;

Рл = 100Вт. [4]

nл = 6300 / 100 = 63шт

Принимаем 64 штук.

nсв = nл / nл1, (3.52)

где nсв - количество светильников, шт;

nл1 - количество ламп в светильнике, шт.

nсв = 64 / 1 = 64шт

Определяем высоту подвеса светильников и наьечаем расположение рядов светильников в зависимости от размеров помещения, размещения животных и оборудования в нем:

h = ? / 1,6, (3.53)

где ? - расстояние между рядами светильников;

? = 5м.

h = 5 / 1,6 = 3,1м.

Подвес светильников осуществляем в 2 ряда по светильников в каждом.

В целях экономии электороэнергии на освещение в коровнике основное освещение работает только в период выполнения основных работ, в остальное время суток работает дежурное освещение, которе принимаем из расчета 10% от основного.

Расчитаем дежурное освещение:

Рдеж = 0,1 * Р, (3.54)

где Р - мощность затрачиваемая на основное освещение, Вт.

Рдеж = 0,1 * 6300 = 630Вт

Так как освещение помещения фермы происходит круглые сутки, то количество затрачиваемой полной электорэнергии будет равняться 6300Ч24 = 151200Вт. Но мы в нерабочее время будем использовать дежурное освещение. Рабочий персонал в сутки будет работать 7,5ч (по 2,5 часа 3 раза в день). Необходимое количество затрачиваемой в это время электроэнергии будет равняться 6300Ч7,5 = 47250Вт.

Найдем сколько электроэнергии будет экономиться за сутки с использование дежурного освещения:

Е = 151200 - 47250 = 103950Вт

3.7 Расчет защитного зануления

Находим величину пускового тока:

Iпуск = (Рmaх * К + ?Р) / (v3 * Uл * з * cosц), (3.55)

где Рmах - максимальная мощность электродвигателя, кВт;

К - коэффициент кратности пускового тока;

Uл - линейное напряжение, В;

з - КПД электродвигателя;

cosц - рекомендуемое 0,8

Iпуск = (15 * 3 + 20) / (v3 * 220 * 0,8 * 0,8) = 389А

Определяем ток предохранителя:

Iпр = Iпуск / 2,5, (3.56)

Iпр = 389 / 2,5 = 156А

Согласно ПУЭ ток коротго замыкания должен быть больше или равен трехкратному току предохранителя:

Iкз = Uл / [v3 * (Rо + Rф)], (3.57)

где Rо + Rф - сопротивление нулевого и фазного проводов, Ом.

Rо = Rф = l / (с * г), (3.58)

где l - длина провода, м;

с - площадь поперечного сечения провода, мм2;

г - сумарное сопротивление, м/Ом*мм2.

Rо = Rф = 50 / (32 * 16) = 0,11Ом

Iкз = 220 / (v3 * (0,11 + 0,11) = 577А

Трехкратный ток предохранителя равен:

Iпр 3 = 156 * 3 = 468А

Iкз > Iпр 3

577 > 468

Условие выполнено.

3.8 Расчет молниезащиты

Защита здания двора от молний осуществляется молниеотводом. Зона защиты молниеотводом представляет собой часть пространства, примыкающего к молниеотводу, внутри которого здания или сооружения защищенного от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Для объектов с/х назначения требуется зона Б со степенью надежности 95% и выше.

Необходимую высоту молниеотвода определяем по формуле:

H = 0,51 * h + v0,183 * h2 + 0,0357 * a2, (3.59)

Рис.6. Расчет молниезащиты

В качестве молниеотвода принимаем два мачтовых молниеотвода, высотой H = 10м, расположенных на расстоянии а = 30м друг от друга при длине двора 76м и высоте 7,5м. Молниеприемник выполняем из стержня диаметром 18мм и длиной 1м. Токоотвод - проволока диаметром 5мм. [10]

4. КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА

4.1 Обоснование конструктивной разработки

Прицепной кормораздатчик-смеситель-измелчитель предназначен для приема заданной дозы компонентов рациона (концентрированные корма, сено, силос, сенаж и др.) транспортировки, смешивания, измельчения, а так же равномерной раздачи полученной кормосмеси на фермах крупного рогатого скота и откормочных площадях.

Данный кормораздатчик агрегатируется с тракторами тягового класса 0,9 и 1,4. Рабочие органы приводятся в действие от ВОМ трактора.

Основные сборочные единицы кормораздатчика: рама с ходовой частью, бункер, в котором расположены три шнека (два шнека смесителя и один шнек-измелчитель). В передней части правой боковой стенки расположен выгрузной люк, под которым установлен выгрузной транспортер. Во время смешивания выгрузной люк закрыт шиберной заслонкой, которая открывается с помощью гидроцилиндра. Рабочие органы приводятся в действие через карданную передачу.

Рабочий процесс кормораздатчика заключается в следующем: кормовые компоненты загружаются в бункер, после чего включается привод кормораздатчика. Возможна загрузка компонентов и при работающих шнеках. Нижний шнек, вращаясь, измельчает корма и подает их к началу бункера, и проталкивает корма вверх. Два верхних шнека перемещают верхний слой корма от начала в конец бункера, и корм проталкивается вниз. Компоненты смешиваются во время движения агрегата к месту раздачи кормовой смеси. После заезда в кормовой проход коровника тракторист открывает шиберную заслонку и включает привод выгрузного транспортера, затем включает необходимую передачу и начинает раздачу кормов. Агрегат перемещается вдоль кормового стола или кормушки, выгружая кормовую смесь. Норму выдачи кормов регулируют изменением скорости движения трактора и величиной открытия выгрузного люка.

Данный кормораздатчик-смеситель-измельчитель разработан на базе раздатчика-смесителя РСП-10. Конструктивные особенности разработанного кормораздатчика: уменьшение габаритных размеров, что позволяет применять его на фермах с узкими кормовыми проходами; установка ножей на нижнем шнеке для измельчения длинно-стебельчатых кормов.

4.2 Расчет кормораздатчика-смесителя-измельчителя

4.2.1 Расчет шнеков [9]

Расчет верхних шнеков-смесителей

Рассчитаем шнеки-смесители производительностью Q = 10т/ч (2,78кг/с), с учетом наклона в = 0; длина горизонтального перемещения груза L = 2,5м; частоту вращения принимаем n = 100мин-1. Тогда

щ = р * n / 30, (4.1)

щ = 3,14 * 100 / 30 = 10,5с-1

Расчетный диаметр винта рассчитывается по формуле:

D = 3 v8 * Q / (K *с * ц * щ), (4.2)

где с - плотность груза, кг/м3;

ц - коэффициент соотношения между шагом и диаметром витка;

К - коэффициент, учитывающий заполнение межвиткового пространства, скорость движения и вид груза;

D = 3v8 * 2,78 / (0,5 * 500 * 0,8 * 10,5) = 0,22м

Принимаем диаметр винта D = 250мм и вычисляем другие геометрические параметры винта.

Шаг винта определяется по формуле:

р = ц * D, (4.3)

р = 0,8 * 250 = 200мм

Угол наклона винтовой линии:

г = arctg(P / D), (4.4)

г = arctg(200 / 250) 38.70

Мощность, необходимая для привода:

Р = g * Q * L * Kc * Kg / з, (4.5)

где L - длина перемещения груза, м;

Кс - коэффициент сопротивления движению груза;

Кg - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления движению от сил инерции, перемещения груза и др.

Р = 9,81 * 27,8 * 2,5 * 2,5 * 2 / 0,85 = 4,01кВт

Вращающий момент на валу винта:

Т = 30 * Р * з / (р * n), (4.6)

Т = 30 * 4010 * 0,85 / (3,14 * 100) = 326Н*м

Диаметр выходного конца цапфы вала:

dц = 3v5 * Т / [фкр], (4.7)

где [фкр] - допускаемое напряжение материала цапфы вала, МПа

dц = 3v5 * 326 / 15 = 22мм

Принимаем dц = 22мм; диаметр вала винта:

dв = 22 + 0,1 * 250 = 47мм

Диаметр посадочного места подшипника:

dп = dц + (0…5), (4.8)

dп = 22 + 3 = 25мм

Определяем силы, действующие на шнек:

- окружная сила:

Ft = 2 * T / (K * D), (4.9)

Ft = 2 * 326 / (0,75 * 0,25) = 3477H

- радиальная сила:

Fr = Ft * tgгc, (4.10)

где гс - средний угол подъема винтовой линии:

гс = arctg(0,4 * ц), (4.11)

гс = arctg(0,4 * 0,8) = 17,740

Fr = 3477 * tg17,74 = 1113H

Расчет нижнего шнека-измельчителя

Расчетный диаметр винта:

Рассчитаем шнек-измелчитель производительностью Q = 5,43кг/с, с учетом наклона в = 0; длина горизонтального перемещения груза L = 2,5м; частоту вращения принимаем n = 150мин-1.

щ = 3,14 * 150 / 30 = 15,7с-1

D = 3v8 * 5,55 / (0,5 * 500 * 0,8 * 15,7) = 0,24м

Принимаем D = 300мм и вычисляем другие параметры винта.

Шаг винта:

р = 0,8 * 300 = 240мм

Угол наклона винтовой линии:

г = arctg0,8 = 38,70

Мощность, необходимая для привода:

Р = 9,81 * 5,55 * 2,5 * 2,5 * 1,5 / 0,85 = 6кВт

Вращающий момент на валу:

Тн = 30 * 6000 * 0,85 / (3,14 * 150) = 325Н*м

?Т = Тн + 2Тв, (4.12)

?Т = 325 + 2 * 326 = 977Н*м

Диаметр выходного конца цапфы вала:

dц = 3v5 * 977 / 150 =31,4мм

Принимаем dц = 32мм

Диаметр вала винта:

dв = 32 + 0,1 * 300 = 62мм

Диаметр посадочного места под подшипник:

dп = 32 + 3 = 35мм

Определим силы, действующие на шнек:

- окружная сила:

Ft = 2 * 325 / (0,75 * 0,3) = 2889Н

- радиальная сила:

Fr = 2889 * tg17,74 = 933Н

4.2.2 Расчет выгрузного транспортера

Определяем размеры скребков, задавая скорость тягового элемента V = =1м/с, находим ширину скребка:

bск = vК * Q / (1000 * V * с * Cв * ц), (4.13)

где К - коэффициент соотношения ширины и высоты скребка;

Cв - коэффициент, зависящий от угла наклона желоба;

ц - коэффициент заполнения желоба.

bск = v6 * 5,55 / (1000 * 1 * 0,5 * 1 * 0,75) = 0,3м

Принимаем ширину скребка bск = 310мм

Высоту скребка выбираем из соотношения:

hcк = bск / К, (4.14)

где К = 1,7…6

hcк = 310 / 6 = 52мм

Желоб транспортера в поперечном сечение выполняем по форме скребка, изготавливаем его из листовой стали. Зазор между скребком и боковыми стенками желоба принимаем 5мм.

Определяем сопротивление движению тягового органа. Общее сопротивление движению тягового органа можно определить как сумму сопротивлений на отдельных участках.

Wр.н = g *L * (q + qц) * (е * cosв + sinв), (4.15)

где q - линейная плотность груза, кг/м;

qц - линейная плотность тягового органа, кг/м;

е - коэффициент сопротивления движению груза по желобу;

в - угол наклона транспортера, град.

q = Q / V, (4.16)

q = 5,55 / 1 = 5,55кг/м

Wр.н = 9,81 * 1 (55,5 + 18,7) * (0,6 * cos10 + sin10) = 550Н

Wх.н = g *L * qц * (ец * cosв - sinв), (4.17)

где ец - коэффициент сопротивления перемещению тягового органа.

Wх.н = 9,81 * 1 * 18,7 * (0,5 * cos10 - sin10) = 58,5Н

Определяем окружную силу на ведущей звездочке:

Ft = ео * (Wр.н + Wх.н), (4.18)

где ео - коэффициент сопротивления на натяжной звездочке, учитывающий потери в шарнирах цепи при их сгибании и потери в подшипниках.

Ft = 1,1 * (550 + 58,5) = 670Н

Мощность, необходимая для привода:

Р = Ft * V / (зм * ззв), (4.19)

где зм - КПД передаточного механизма;

ззв - КПД ведущей звездочки.

Р = 670 * 1 / (0,9 * 0,98) = 760Вт

Усилие в тяговом органе. Минимальное натяжение цепи определяем из условия устойчивости скребка при и = 30 и tск = 8t.

Fmin = [(q + qц) * g * tск * (ец * cosв - sinв) * hск] / (t * tgи), (4.20)

Fmin = [(5,55 + 18,7) * 9,81 * 8 * 38,1 * (0,6 * cos10 + sin10) * 0,052] /

/ (38,1 * tg3) = 4600Н

Усилие в сбегающей ветви тягового органа:

Fсб = Fmin - Wх.н, (4.21)

Fсб = 4600 - 58,5 = 4541,5Н

Усилие в набегающей ветви тягового органа:

Fнб = Ft - Fсб, (4.22)

Fнб = 670 + 4541,5 = 5211,5Н

По значению F выбираем приводную роликовую длиннозвенную цепь ТРД - 38,1 - 3000 - 2 - 2 - 6 с параметрами: t =38,1; [Fp] = 30кН; qц = 1,87кг/м

Определяем действующую в цепи динамическую нагрузку:

Fд = 1,5 * G * t * щзв2, (4.23)

где G - вес перемещаемого груза и тягового органа, Н;

щзв - угловая скорость звездочки, с-1

G = (q + 2 * qц) * L, (4.24)

G = (55,5 + 2 * 18,7) * 1 = 92,9кг

щзв = 2 * V / Dзв, (4.25)

где Dзв - делительный диаметр приводной звездочки, м

Dзв = t / sin(180/z1), (4.26)

где z1 - число зубьев ведущей звездочки.

Dзв = 38,1 / sin(180/12) = 147,21мм

щзв = 2 * 1 / 0,14721 = 13,59с-

Fд = 1,5 * 92,9 * 0,0381 * 13,592 = 980Н

Расчетное разрушающее усилие:

Fр = Fнб + Fд, (4.27)

Fр = 5211,5 + 980 = 6191,5Н

Расчетный коэффициент запаса прочности:

n = [Fp] / Fp, (4.28)

n = 30000 / 6191,5 = 4,85

Число больше минимально допустимого значения. Следовательно, статическая прочность цепи обеспеченность.

4.3 Расчет привода

4.3.1 Расчет цепной передачи привода верхних шнеков

Определяем шаг цепи:

t = 2,8 * 3vT * Кэ / (z1 * [p] * m), (4.29)

где Т - вращающий момент на валу верхнего шнека, Н*мм;

Кэ - коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;

z1 - число зубьев ведущей звездочки;

[p] - допустимое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира, МПа;

m - число рядов цепи.

Коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи определяем по формуле:

Кэ = Кд * Ка * Кн * Кр * Ксм * Кп, (4.30)

где Кд - динамический коэффициент;

Ка - коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния;

Кн - коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи;

Кр - коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи;

Ксм - коэффициент, учитывающий способ смазывания цепи;

Кп - коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи.

Кэ = 1 * 1 * 1 * 1,25 * 1,3 * 1,25 = 2,03

Число зубьев ведущей звездочки:

z1 = 31 - 2 * U, (4.31)

где U - передаточное число.

z1 = 31 - 2 * 1,5 = 28

t = 2,8 * 3v326 * 103 * 2,03 / (28 * 20 * 1) = 13,44мм

Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ПР - 1 - 15,875 - 227 - 24 ГОСТ 13568 - 75 с параметрами: t = 15,875мм, проекция опорной поверхности шарнира Аоп = 54,8мм2, разрушаемая нагрузка Q = 22,7кН, линейная масса q = 1,0кг/м.

Проверяем цепь по двум показателям:

- по частоте вращения: допускаемая для цепи с шагом t = 15,875мм2 частота вращения [n] = 1000мин-1, n = 150мин-1 условие [n] ? n выполнено;

- по давлению в шарнирах: для данной цепи при n = 150мин-1 значение

[p] = 30,5МПа, а с учетом поправки [p] = 30,5 * [1 + 0,01 * (28 - 17)] = =33,86МПа.

Определяем расчетное давление:

р = Ft * Кэ / Аоп, (4.32)

где Ft - вращающий момент на ведущей звездочке, Н*м;

Ft = Р / V, (4.33)

где Р - передаваемая мощность, Вт;

V - скорость вращения ведущей звездочки, м/с

V = z1 * t * n / 60000, (4.34)

V = 28 * 15,875 * 150 / 60000 = 1,11м/с

Ft = 4010 * 2 / 1,11 = 7225Н*м

р = 7225 * 2,03 / 54,8 = 26,7МПа

Условие [p] ? p выполнено.

Определим число звеньев цепи:

Lt = 2 * at + 0,5 * z? + ?2 / at, (4.35)

где at - межосевое расстояние в шагах цепи;

z? - суммарное число зубьев;

? - поправка:

? = (z2 - z1) / (2 * р), (4.36)

? = (42 - 28) / (2 * 3,14) = 2,23

Межосевое расстояние в шагах цепи определяем по формуле:

at = a / t, (4.37)

at = 800 / 15,875 = 50,4

Lt = 2 * 50,4 + 0,5 * 70 + 2,23 / 50,4 = 135,9

Округляем до четного числа Lt = 136

Уточняем межосевое расстояние:

а = 0,25 * t * [Lt - 0,5 * z? + v(Lt - 0,5 * z?)2 - 8 * ?2], (4.38)

а = 0,25 * 15,8 * [136 - 0,5 * 70 + v(136 - 0,5 * 70) 2 - 8 * 2,232] = 800,9мм

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,2...0,4%, т.е. на 800,9 * 0,003 = 2,4мм.

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

- ведущей:

Dзв1 = 15,875 / sin(180/28) = 141,8мм

- ведомой:

Dзв2 = 15,875 / sin(180/42) = 212,4мм

Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:

Dс = t * [ctg(180/z) + 0,7] - 0,31 * d1, (4.39)

где d1 - диаметр ролика цепи, мм

- ведущей:

Dс1 = 15,875 * [ctg(180/28) + 0,7] - 0,31 * 10,16 = 148,9мм

- ведомой:

Dс1 = 15,875 * [ctg(180/42) + 0,7] - 0,31 * 10,16 = 219,8мм

Определение сил, действующих на цепь:

- окружная:

Ft = 7225Н

- центробежная:

Fr = q * V2, (4.40)

Fr = 10 * 1,112 = 12,3Н

- от провисания цепи:

Ff = g * Kf * q * а, (4.41)

где Kf - коэффициент, учитывающий расположение цепи.

Ff = 9,81 * 1,5 * 10 * 0,8 = 118Н

Расчетная нагрузка на вал:

Fв = Ft + 2 * Ff, (4.42)

Fв = 7225 + 2 * 118 = 7461Н

Проверяем коэффициент запаса прочности:

S = Q / (Kд * Ft + Fr + Ff), (4.43)

S = 22,7 * 103 / (1 * 7225 + 12,3 + 118) = 3,09

Нормальный коэффициент запаса прочности [S] =7,9; условие S ? [S] выполнено.

Определим размеры звездочек:

- диаметр ступицы:

dст = 1,6 * dц, (4.44)

dст1 = 1,6 * 32 = 51,2мм

dст2 = 1,6 * 22 = 35,2мм

- длина ступицы:

Lст = (1,2…1,5) * dст, (4.45)

Lст = 1,2 * 51,2 = 61,4мм

Lст = 1,2 * 35,2 = 42,2мм

- толщина диска:

Sд = 0,93 * Ввн, (4.46)

Sд = 0,93 * 7,75 = 7,21мм

где Ввн - расстояние между пластинами внутреннего звена, мм

4.3.2 Расчет привода выгрузного транспортера

Для привода выгрузного транспортера применим гидромотор. Привод будет осуществляться через редуктор.

Подбор гидромотора:

Для привода транспортера необходима мощность 770Вт. Выбираем гидромотор НШ - 10 - 10 - 2 мощностью 11кВт, номинальной частотой вращения n = 1920мин-1, массой 0,5кг.

Подбор редуктора:

Определяем число оборотов звездочек:

n1 = 1 * 60 * 103 / (12 * 38,1) = 131,3мин-1

Определяем передаточное число:

U = n / n1, (4.47)

U = 1920 / 131,3 = 14,6

По передаточному числу и скорости вращения выбираем червячный редуктор Ч-50 с передаточным числом Uр = 16 и вращающим моментом на тихоходном валу Мвр = 56Н*м.

4.3.3 Подбор гидроцилиндра на привод шиберной заслонки

Так как заслонка имеет небольшие размеры, то можно принять гидроцилиндр, имеющий следующие размеры: диаметр цилиндра D = 0,04м, диаметр штока d = 0,025м и ход поршня L = 0,4м.

4.4 Расчет шпоночных соединений

Определяем напряжения смятия и условия прочности:

усм max = 2 * Т / [d * (h - t1) * (L - b)] ? [уcм], (4.48)

где Т - передаваемый крутящий момент, Н*мм;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки, мм;

t1 - глубина шпоночного паза, мм;

L - длина шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм.

Расчет шпоночных соединений сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Расчет шпоночных соединений

Расположение	Т, Н*мм	Размеры шпоночного соединения	усм,р, МПа	усм,т, МПа
		d, мм	h, мм	t, мм	L, мм	b, мм
Верхний шнек	16000	22	6	3,5	36	6	13,2	100
Нижний шнек	45000	32	8	5	50	10	36,1	100

4.5 Выбор предохранительной муфты

Для предохранения рабочих органов кормораздатчика-смесителя-измельчителя от поломки при заклинивании после редуктора устанавливаем упругую втулочно-пальцевую муфту С-125 по ГОСТ 24246 - 80 с параметрами: d = 28мм, D = 50мм, L = 125мм, [T] = 125Н*м.

4.6 Определение стоимости конструктивной разработки

Стоимость конструктивной разработки определим по существующему аналогу (по массе). В основу этого способа положен принцип удельной стоимости 1кг массы в конкретных анологичных условиях заводов-изготовителей.

За аналог принимаем кормораздатчик-смеситель-измельчитель РСП - 10.

Цн = Мн * Цб / Мб, (4.49)

где Мн, Мб - масса новой и базовой техники, кг;

Цб - цена базовой техники, руб.

Цн = 2400 * 850000 / 3250 = 627692руб.

Принимаем стоимость конструктивной разработки 630000 рублей.

4.7 Обслуживание кормораздатчика-смесителя-измельчителя

При ЕТО проводят общий осмотр агрегата и очищают его от остатков корма, прокручивая его вхолостую в течении 2…3 минут.

При ТО - 1 (через каждые 90…100 часов работы) выполняют операции ЕТО, а так же проверяют натяжение цепи привода шнеков и состояния выгрузного транспортера. Проверяют состояние шин и давление в них.

При СТО выполняют операции ТО - 1, а так же смазывают цепи приводов и проводят заточку измельчающих ножей.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

Целью данного раздела является проведение экспертизы проекта на соответствие требованиям безопасности жизнедеятельности на животноводческой ферме.

5.1 Анализ безопасности жизнедеятельности на производстве в СПК «Родина»

Данные для анализа БЖД в хозяйстве приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Основные показатели охраны труда и травматизма.

Показатели	Годы	В среднем по району
	2004	2005	2006
1	2	3	4	5
Среднесписочная численность рабочих, чел.	127	130	132	1285
Количество несчастных случаев на производстве	5	2	3	24
Количество дней нетрудоспособности по несчастным случаям	72	23	90	681
Коэффициент частоты производственного травматизма	3,9	1,5	2,3	18,6
Коэффициент тяжести производственного травматизма	14,4	11,5	30	30,9
Коэффициент потерь	56,2	17,3	69	574,7
Запланировано средств на охрану труда, тыс. руб.	150	400	678
Израсходовано средств на охрану труда, тыс. руб.	132	366	564	1691,5
На одного работника, руб.	1039	2815	4272	1316

Анализируя данные таблицы 5.1 можно сделать вывод, что количество несчастных случаев в 2005 и 2006 годах уменьшилось по сравнению с 2004 годом, но в 2006 году резко повысилось количество нетрудоспособных дней вызванных несчастными случаями (получение более серьезных травм). В результате чего в 2006 году высокий коэффициент потерь (Кп = 69), в 2005 так же высокий (Кп = 56,2), но связано это с большим количеством несчастных случаев. В 2005 коэффициент потерь и количество несчастных случаев наименьшее, которое так же необходимо уменьшать. Затраты на охрану труда с каждым годом увеличиваются. Сравнивая показатели по хозяйству и в среднем по району видно что коэффициенты частоты, тяжести и потерь в хозяйстве ниже на Кч - 16,3; Кт - 0,9; Кп - 505,7, а израсходованных средств на одного работника выше.

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов [10]

При работе на станции технического сервиса возможны проявления опасных и вредных производственных факторов. Опасность может исходить от самого работника в том случае, если к работе будет допущен человек без специального обучения, не прошедшего инструктаж, утомленный, больной или находящийся в нетрезвом состоянии.

При работе на животноводческих фермах возможны следующие ОВПФ:

- при работе(ТО, ТР): сквозняки (согласно ГОСТ 12.1.005-88 скорость движения воздуха установлена не более 0,4м/с); скользкие поверхности (поверхность пола, залитая водой или покрытая маслом, антифризом и другими ГСМ); острые углы и кромки рабочих органов; недостаточная освещенность рабочей зоны (При освещении ферм на светильниках скапливается большое количество грязи и пыли, что приводит к их загрязнению. Минимальное значение освещения в зоне доения 150лк по СНиП 23-05-95. Для освещения помещений используются светильники в пылевлагозащитном исполнении, что связано со спецификой производства.); нарушение правил гигиены труда при ТО и ТР (несвоевременная и неудовлетворительная уборка рабочих мест); рабочая поза (стоя) мастера по ТО и ТР. Класс тяжести труда: категория тяжести 2б СаНПиН 2.2.4.548-96.

- при движении внутри помещения тракторов и автомобилей: вредный шум трактора и автомобиля (свыше 80-85 Дб ГН 2.2.5.905.-98); выделение двигателем трактора и автомобиля вредных выхлопных газов и паров топлива и ГСМ; вращающиеся механизмы привода и цепные передачи; опасность вовремя движения агрегата.

- при кормоприготовлении: сквозняки, недостаточная освещенность рабочей зоны на высоте 0,8м от пола 60лк, вредный шум выше 80-85 Дб ГН 2.2.5.905-98, запыленность помещений (ПДК для растительной пыли 4-6мг/м3 ГОСТ 12.1.005-76).

- при навозоудалении: вращающиеся механизмы электроприводов навозоуборочных транспортеров КСН-Ф-100, перемещающиеся (скребки) и вращающиеся (ролики) рабочие органы транспортеров.

Биологические факторы вызывающие опасное и вредное воздействие на животноводческих фермах: к ним относятся микро и макро организмы. Согласно ГОСТа 12.1.008.-76 в помещения для содержания КРС превышение допустимой микробной загрязненности свыше 20-70тыс. микроорганизмов на 1м3.