- товщина диска, = 0,014 м;

- щільність матеріалу диска (для металу =7800 кг/м³).

кг.

J_д=36,60,33²=3,98 кг м².

Кількість дисків - 8.

Момент інерції молотка визначається:

J_м=J₀+m_м с_м², (3.24)

де J₀ - момент інерції молотка відносно його центру тяжіння;

m_м - маса молотка, кг;

с_м - відстань від центру тяжіння до вісі обертання вала барабана, м.

Момент інерції молотка знаходиться за формулою:

(3.25)

де m_м - маса молотка, кг;

a, b - відповідно довжина і ширина молотка, м.

m_м =(ab-2r²)= (0,210,085-23,140,025²)0,0147800=1,52 кг, (3.26)

J₀=1,52(0,21²+0,085²)/12=0,0065 кг/м².

с_м=R_п+с=310+42=352 мм=0,352 м.

J_м=0,0065+1,520,352²=0,1948 кг/м²

J_с=83,98+1120,1948=53,65 кг/м².

N_х=53,655,3³/2=1271 Вт.

Потужність на подолання сил тертя пропорційна швидкості обертання ротору дробарки:

N_c=A,(3.27)

де А - коефіцієнт, що являє собою момент, необхідний для подолання тертя у підшипниках і тертя повітря об бічні поверхні дисків і молотків.

А=0,25…0,35, Нм.

N_c=0,35,3=1,6 Вт.

Потужність, яка витрачається на транспортування пневмотранспортером продуктів подрібнення, визначається за формулою:

, Вт(3.28)

де Н - загальний напір повітря, Н/м².

Н = Н_д+Н_ст,(3.29)

де Н_д - динамічний напір повітря;

Н_ст - статичний напір повітря;

_в - ККД вентилятора, _в = 0,8.

Динамічний напір повітря дорівнює:

,(3.30)

де - відношення середньої швидкості переміщення часток продуктів подрібнення до швидкості руху повітря. Знаходиться в межах 0,65…0,85;

- коефіцієнт концентрації матеріалу, кг/кг, приймають 2…5;

_п - дослідний коефіцієнт, приймається 0,85.

Н/м².

Необхідний статичний тиск повітря визначається за виразом:

Н_ст=Н_п+Н_тр+Н_м,(3.31)

де Н_п - втрати напору повітря на піднімання продуктів подрібнення:

Н_п=9,81(1+)_пh=9,81(1+3)0,853,0=100 Н/м²,

тут h - висота транспортування, h = 3,0 м.

Н_тр=(1+)_псмl_трV_п/2d_тр=(1+3)0,851,23,013,6/(20,4)=208 Н/м², (3.32)

Н_м=V_п²_п/2=0,2613,6²0,85/2= 20 Н/м².

Н=211+100+208+20=539 Н/м².

N_тр=5398,33=4490 Вт.

N=85,75+1,27+4,5=91,52 кВт.

Для приводу подрібнювача вибираємо електродвигун 4АМ250МЧУ2 потужністю 90 кВт, частотою обертання валу - 1500 мин^-1.

3.6 Вибір та розрахунок механізму приводу

Для приводу ротора подрібнювача вибираємо клинопасову передачу

Визначаємо момент на валу електродвигуна:

, Н.м. (3.33)

де - це потужність двигуна, Вт;

- обороти двигуна,

Визначаємо момент на валу ротора

, н.м.

де - передаточне число клинопасової передачі;

- коефіцієнт корисної дії пасової передачі;

(3.34)

, Н.м.(3.35)

Розрахунок технологічної передачі почнемо з попереднього вибору типу пасу в залежності від умов роботи.

Вибираємо ремінь типу УБ-3550. Орієнтовно вибираємо діаметр меншого шківа:

мм(3.36)

мм

Розраховуємо діаметр великого шківа:

мм(3.37)

де - передавальне число клинопасової передачі;

Е - коефіцієнт;

мм

приймаємо з наявних за ГОСТом

мм.

Визначаємо швидкість ременя:

, м/с (3.38)

Визначаємо максимальну міжосьову відстань:

А=2(d₁+d₂)=2(280+375)=1310 мм(3.39)

Розрахункова довжина пасу:

Вибираємо з наявних за ГОСТом L=3750 мм.

По стандартній довжині паса уточнюємо міжосьова відстань:

, мм(3.40)



Мінімальна міжосьова відстань:

а_мін=а-0,01L=1360-0,013750=1322,5 мм(3.41)

Визначаємо максимальну міжосьову відстань:

а_мах=а+0,025L=1360+0,0253750=1453,7 мм(3.42)

Визначаємо кут обхвату на меншому шківі:

=180-60(d₂-d₁)/a=180-60(375-280)/1360=175⁰(3.39)

Вихідна довжина паса складає 3550 мм. Відносна довжина дорівнює:

L/L_o=3750/3550=1,056(3.43)

Припустима потужність на один пас:

, кВт(3.44)

[N]=(20,70,791+0,99)0,78=13,52 кВт(3.45)

Визначаємо розрахункове число пасів по формулі:

Z=N/[N]=90/13,52=6,65(3.46)

Коефіцієнт нерівномірності навантаження складає С_z=0,85. Визначаємо дійсне число пасів:

Z'=z/C_z=6,68/0,85=7,83(3.47)

Приймаємо кількість пасів рівним 8. Сила натягу одного пасу:

, Н(3.48)

де а=0,2 - коефіцієнт.

Н.

Зусилля, що діє на вали передачі:

Q=2Szsin/2=26578sin175/2=10500 H.

3.7 Розрахунок основних деталей на міцність

Рис.3.6 Схема навантаження валу ротора

Основна деталь ИРМ-50 є вал ротору подрібнювача, яку слід перевірити на міцність. На вал діють такі сили: сила від натягу пасів, реакції в підшипниках, сила опору матеріалу в камері подрібнення; моменти: момент приводу ротора (рис. 3.6).

Для виготовлення валу приймаємо сталь 45, технічна характеристика: нормалізація, твердість 179…228 НВ, _в=600 Н/мм²; _т=320 Н/мм²; _-1=260 Н/мм².

Визначення складових реакції від дії натягу пасу:

R_x=10500cos20⁰=9867 H;

R_y=10500sin20⁰=3591 H.

Визначення реакцій у підшипниках:

вертикальна площина

М₂=0; 3591141-460830+Rby1660=0;

Rby=(460830-3591141)/1660=-75 Н.

Відмінний результат показує, що направлення дії реакції вибрано невірно.

М₄=0; 35911801+460830-Ray1660=0;

Ray=(35911801+460830)/1660=4126 H.

Перевірка:

4126-3591-460-75=0.

Будуємо епюру згинаючих моментів відносно вісі Х у характерних перетинах:

Мх1=0; Мх2=35910,141=506 Нм; Мх3=35910,971-41260,830=62,3 Нм;

Мх4=0; Мх3=750,83=62,25 Нм.

горизонтальна площа:

М₂=0; 9867141+953830-Rbx1660=0;

Rbx=(9867141+953830)/1660=1315 H;

М₄=0; 98671801-953830+Rax1660=0;

Rax=-(98671801-953830)/1660=- 10228 H;

Перевірка:

9867-10228-953+1315=0.

Значення згинаючих моментів відносно вісі Y у характерних перетинах:

Му1=0; Му2=98670,141=1391 Нм; Му3=98670,971-102280,83=1091

Нм;

Му4=0; Му3=750,83=62 Нм.

Будуємо епюру моментів, що крутять:

Мк=9530,9/2=428,85 Нм.

Визначаємо сумарні радіальні реакції, Н:

Н;

Н.

Визначаємо сумарний згинаючий момент у найбільш навантажених перетинах, Нм:

Нм;

Нм.

Діаметр вала під шків пасової передачі дорівнює:

мм. Приймаємо d₁=55 мм

Довжина валу під шків 1,555=82 мм.

Діаметр валу під підшипники і ущільнень кришки:

d₂=d₁+2t,

де t=3,5.

d₂=82+23,5=89 мм, приймаємо d₂=90 мм.

Діаметр валу під диски ротору:

d₃=d₂+3,2r,

де r=3,5.

d₃=90+3,53,2=100 мм.



4. Безпека життєдіяльності

4.1 Аналіз охорони праці на тваринницькій фермі

Стан охорони праці на тваринницькій фермі знаходиться на досить високому рівні. Територія ферми знаходиться на відстані 1,2 км від населеного пункту. На території ферми розміщені приміщення по відгодівлі ВРХ та свиней, кормоцех, будинок тваринника і кормовий майданчик.

Відповідальний за стан охорони праці на тваринницькій фермі є завідуючий фермою. В приміщені будинку тваринника розміщений кабінет по охороні праці. В інших приміщеннях розміщені куточки по охороні праці, в яких знаходяться плакати та макети. На фермі своєчасно проводяться інструктажі на робочому місці, які є основним заходом для практичного засвоєння працівниками правильних навичок роботи на виробничих місцях та правил виробничої санітарії.

В приміщеннях ферми функціонує належне освітлення. Освітлені також найбільш небезпечні ділянки ферми. Всі приміщення ферми обладнані блискавкозахистами. В приміщені є в наявності пожежні щити, які відповідають всім вимогам. Приміщення ферми пов'язані між собою телефонною мережею.

4.2 Аналіз умов праці в кормоцеху

Відповідальність за стан охорони праці в кормоцеху покладена на інженера по трудомістким процесам. В кормоцеху обладнаний куточок по охороні праці, в якому вивішені різні інструкції та вимоги по експлуатації машин та обладнання. Всі робітники, які зайняті в процесі кормоприготування, проходять навчання по охороні праці. В кормоцеху встановлені мед аптечки засобу першої медичної допомоги, є місце для переодягнення та душова кімната, вивішені знаки безпеки. Ведеться реєстрація і аналіз нещасних випадків і професійних захворювань робітників, проводяться бесіди по аналізуванню можливих несправностей машин та правил їх експлуатації. Всі робітники забезпечують ЗІЗ, але не завжди їх використовують. Споруда кормоцеху відповідає вимогам СН і Пі СН 245-71. приміщення одноповерхове, висотою 5 м. Ширина проходів 1,4 м, що задовольняє вимогам охорони праці.

Підлога рівна - бетонна. При роботі в кормоцеху виникають небезпечні фактори:

- підвищена небезпека обслуговування обладнання;

- висока напруга в електромережі;

- рухомі частини обладнання.

Карта умов праці показана в таблиці 4.3.

Таблиця 4.1

Карта умов праці в кормоцеху

Назва фактора	Рівень фактора	Час дії, год
	Норматив	фактично
1. Мікроклімат в кормоцеху а) t, 0С б) В, % в) V, м/с	16-23 30-70 0,4	18 45 0,2	7 7 7
2. Освітленість а) природна, к.со б) штучна, лк	0,8 150	1,2 180	3 4
3. Загазованість, мг/м3 СО2	15	-	7

Для забезпечення протипожежної безпеки в кормоцеху знаходиться протипожежний щит та підвід води. Приміщення кормоцеху забезпечено блискавкозахистами.

4.3 Розрахункова частина

Розраховуємо заземлення комбікормового цеху.

1. Початкові дані.

- В комбікормовому цеху, площею 16х24 м, експлуатуються електроустановки напругою 380/220 В;

- Штучний заземлювач необхідно виготовити з вертикальних стержневих електродвигунів довжиною Св=5м, діаметр d=12 мм, верхні кінці яких з'єднуються за допомогою горизонтального електродвигуна - стальної шайби перерізом 4х40 мм, укладеної в землю на глибину h=0,8 м;

- Ґрунт, на якому розташована будівля - супісок, отже с=3000 Ом*мм;

- Природний заземлювач - свинцева оболонка кабеля, глибина закладання якого становить 0,7 м.

2. Згідно з ПВЕ, значення опору заземлювача для електроустановок напругою 380/220 В - 40 м, отже Rз = 4 Ом.

3. Визначаємо величину опору розтікання природного заземлювача:

4. Визначаємо необхідне значення опору штучного заземлювача за формулою [4]:

(4.1)

5. Визначаємо значення опору одного вертикального електрода заземлювача [4]:

(4.2)

де h - глибина закладання заземлювача, h= 3,3 м;

l - довжина заземлювача, l = 5 м;

d - діаметр заземлювача, d = 0,012 м.

6. Тип заземлювача вибираємо контурний, розміщений п периметру споруди. Попередню схему наносимо на план цеха з його основними розмірами.

7.

Рис. 4.1 - Схема заземлювача комбікормового цеху

Вертикальні електроди розміщуємо на відстане а=10 годин від одного, отже загальний периметр контуру заземлювача становить:

8. Розраховуємо значення опору горизонтального електрода заземлювача:

(4.3)

9. Враховуючи те, що заземлювач контурний, п = 8 шт, a/l_b = 2, визначаємо коефіцієнт використання електродів заземлювача:

з_в = 0,65;з_Г = 0,38.

10. Визначаємо опір розтікання прийнятого нами групового заземлювача [4]:

(4.4)

11. Отже, значення опору розтікання прийнятого нами групового заземлювача менше необхідного R<R_ш (7,6<12), але так як різниця R_ш -R = 4,4 Ом, та застосування розрахункового заземлювача значно підвищить умови безпеки, отже даний результат приймаємо як кінцевий.

Таким чином, розрахунковий заземлювач - контурний, складається з 8 вертикальних електродів довжиною 5 м, діаметром 12 мм та горизонтального електрода у вигляді стальної штаби довжиною 88 м, перерізом 4х40 мм, заглиблених в землю на 0,8м.

4.4 Рекомендації по покращенню умов охорони праці

1. Укомплектувати пожежні щити в свинарнику, керівник СПО;

2. Придбати 5 порошкових вогнегасників 8-ОХП-10, керівник СПО;

3. Забезпечити робітників кормоцеху засобами ЗІЗ, завідуючий фермою;

4. Обладнати освітлення кормового майданчика, головний електрик.



5. Техніко-економічна оцінка проекту

5.1 Техніко-економічна оцінка пристрою

Для визначення затрат на виготовлення даного пристрою, скористуємось формулою [22]:

, (5.1)

де вартість виготовлення корпусних деталей, рами, каркасів, грн.;

затрати на виготовлення деталей (вали, втулки тощо), грн.;

ціна закупівельних деталей, агрегатів тощо, грн.;

заробітна плата робітників, зайнятих на збиранні конструкції, грн.;

загальновиробничі накладні, витрати на виготовлення конст-рукції, грн.

Затрати на виготовлення корпусних деталей не враховуємо, так як вони відсутні.

Вартість виготовлення оригінальних деталей визначаємо за формулою [22]:

, (5.2)

де заробітна плата робітників, зайнятих на збиранні конструкції, грн.

вартість матеріалу для виготовлення оригінальних деталей, грн.

Основну заробітну плату визначаємо за формулою [22]:

, (5.3)

де t середня трудоємність на виготовлення окремих оригінальних

деталей, люд.-год;

годинна ставка робітників, грн.

К коефіцієнт, враховуючий доплату до основної заробітної плати, грн., К = 1,03.

Результати розрахунків затрат на виготовлення оригінальних деталей запишемо в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Затрати на виготовлення оригінальних деталей

Назва деталей	Середня норма, люд.год.	Кількість	, грн.		Заробітна плата, грн.
Боковина	0,55	2	0,65	1,03	0,73
Провушина	0,80	4	0,65	1,03	2,14
Вісь	0,56	2	0,65	1,03	0,74
Всього	1,91	8	-	-	3,61

Вартість матеріалу заготовки для виготовлення оригінальних деталей визначаємо за формулою:

, (5.4)

де ціна 1 кг матеріалу, грн.;

вага заготовки, кг.



,

Ціна закупівельних деталей із розрахунку, що один молоток коштує 1,98 грн складатиме:

Основну заробітну плату робітників, зайнятих на збиранні конструкції, визначаємо за формулою [22]:

, (5.5)

нормативна трудоємність на збирання конструкції, люд.-год., = 4,2 люд.-год. по виробничому хронометражу.

годинна ставка робітників на зварювальних роботах, = 2,14 грн.

Загальновиробничі накладні витрати на виготовлення конструкції визначаємо за формулою [22]:

(5.6)

де основна заробітна плата робітників, які приймають участь у виготовлені конструкції, грн.;

процент загальновиробничих витрат, = 150 %.

Повну заробітну плату робітників, які приймають участь у виготовленні конструкції, знаходимо з формули:

, (5.7)

додаткова заробітна плата, грн.;

відрахування на соціальне страхування, грн., = 37 %.

Додаткова заробітна плата складає 7... 10 процентів від основної, тобто:

Відрахування на соціальне страхування складає 37 % від основної і додаткової заробітної плати:

(5.8)

Зводячи усі попередні розрахунки, отримуємо затрати на виготовлення даного пристрою:



5.2 Розрахунок економічної ефективності впровадження модернізованого подрібнювача ИСК-3 А

Розрахунок проводиться на основі порівняльної оцінки різних конструкцій машин, які здійснюють однотипні операції, не суттєво відрізняються за продуктивністю, енерговитратами та іншим техніко-економічними показниками.

За базову (еталонну) машину приймаємо дробарку М-8, а для порівняння переобладнаний ИСК-3 А, який має дві стадії подрібнення качанів кукурудзи.

Необхідні дані для розрахунків заносимо в таблицю 7.1.

Визначимо продуктивність базової та дослідної машин, т/год [21]:

, (5.9)

З урахуванням двоступеневої стадії подрібнення качанів кукурудзи продуктивність дослідного подрібнювача складатиме:

, (5.10)

де паспортна продуктивність ИСК - 3А при подрібнені корму ножами, = 5 т/год, звідси:



Продуктивність за годину часу зміни [22]:

(5.11)

Таблиця 5.2

Вихідні дані для розрахунку економічної ефективності

Показники	Базова машина	Запропонована машина
Продуктивність (Q), кг/год	8	8,2
Вартість машини (Б), грн	8250	7467
Кількість працівників (M), чол	1	1
Витрата електроенергії (B), кВт	100	40
Діаметр ротора (D), м	0,65	0,87
Довжина ротора (L), м	0,42	0,3
Частота обертання ротора (n), об/хв	2960	1250
Обємна маса продукту (),	750	750
Коефіцієнт експлуатаційної надійності ()	0,95	0,95
Коефіцієнт використання часу зміни ()	1,5	1,5
Емпіричний коефіцієнт, що залежить від типу і розмірвів отворів решет ()	0,00022	0,00022
Тарифна ставка, ()	2,61	2,61
Річне завантаження (Т), год	50	50

Затрати праці при подрібнені качанів кукурудзи на базовій та дослідній машинах визначаємо за формулою [22]:



(5.12)

люд.-год./кг.;

люд.-год./кг.

Питомі прямі експлуатаційні витрати визначаємо за формулою:

, (5.13)

де питома оплата праці оператора, грн/кг;

амортизаційні відрахування, грн/кг;

витрати на електроенергію, грн/кг.

Оплату праці можна визначити за формулою [22]:

(5.14)

Питомі витрати на амортизацію машини визначаємо за формулою [22]:

(5.15)

де j норма річних відрахувань на амортизацію машини, %. За нормативом річна норма відрахувань на амортизацію для машин складає 15 %;

річне завантаження машини, год. При закладанні качанів кукурудзи в траншею згідно річної потреби = 50 год.

Питомі витрати на електроенергію в базовому і запропонованому варіанті становлять [22]:

(5.16)

де Ц вартість електроенергії грн/кВт;

Загальні питомі експлуатаційні витрати становлять:

Річна економія від зниження експлуатаційних видатків у розрахунку на одну машину [22]:

(5.17)

Питомі капіталовкладення:

(5.18)

Зниження питомих капіталовкладень:

(5.19)

Визначимо річний економічний ефект [22]:

, (5.20)

де нормативний коефіцієнт капітальних вкладень, = 0,15.

Визначимо термін окупності машини:

(5.21)



Список використаної літератури

1. Бабич А.А., Кулик М.Ф., Химич В.В. Ценный корм из влажного зерна кукурудзы - М.: Агропромиздат, 1988. - 48 с.

2. Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства и кормоприготовления. М.: Агропромиздат, 1990. 432 с., ил.

3. Бойко И. Н. Консервирование кормов.М.: Россельхозиздат, 1980. 173 с.

4. Брагинець Н. В., Палашкин Д. А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. М.: Колос, 1984. 148 с.

5. Грицун А.В., Любін М.В. Методичні вказівки по виконанню курсового пректу з дисципліни “Машиновикористання в тваринництві” для студентів факультету механізації сільського господарства денної і заочної форм навчання спеціальності 7.091.902 - “Механізація сільського господарства”. - Вінниця: ОЦ ВДАУ, 2002. - 35 с.

6. Дегтерев Г.П. Справочник по машинам и оборудованию для животноводства. М.: Агропромиздат, 1986. 224 с., ил.

7. Жидецький В.Ц., Джигирей В.С., Сторожук В.М. та ін. Практикум з охорони праці. Львів, Афіша, 2000 352 с.

8. Каталог “Сельскохозяйственная техника”. Под. общей редакцией члена - корреспондента ВАСХНИЛ В.И. Черноиванова.

9. Кулаковский И.В. Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: Росагропромиздат, 1987, 1988. 287 с.

10. Кулик М.Ф., Хіміч В.В., Сіроштан В.Ф., Овсієнко А.І. Енергозберігаючі технології заготівлі та використання кормів - К.: Урожай, 1987.- 160 с.

11. Марченко О.С., Дацішин О.В., Лавріненко Ю.М. Механізація та

автоматизація у тваринництві і птахівництві - К.: Урожай, 1995.- 416 с.

12. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. Л.: Агропромиздат, 1985. 392 с.

13. Набор сельскохозяйственных машин “ зеленой серии“, выпускаемых фирмой “John - deere” //Рекламный проспект. - ФРГ, 1985.

14. Поединок В.Е. Комплексная механизация заготовки кормов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 223 с., ил.

15. Ревенко І.І., Кукта Г.М., Манько В.М, Роговий В.Д., Шабельник Б.П., Сиротюк В.М., Дацишин О.В. Механізація виробництва продукції тваринництва.- К.: Урожай. 1994. - 264 с.

16. Ревенко І.І, Манько В.М. Зарайська С.С. Посібник-практикум з механізації виробництва продукції тваринництва.- К.: Урожай, 1994.- 288 с.

17. Ревенко І.І., Манько В.М., Кравчук В.І. Машиновикористання у тваринництві.- К.: Урожай, 1999.- 208 с.

18. Ревенко І.І., Роговий В.Д., Кравчук В.І. Проектування механізованих процесів тваринницьких підприємств. - К.: Урожай, 1999.- 192 с.

19. Тудель Н.В. Индустриальная технология производства кукурудзы. М.: Россельхозиздат, 1983.317 с., ил.

20. Ясенецький В.А., Куліш В.С., Мєчта М.П. Нова сільськогосподарська техніка.К.: Урожай, 1991. 320 с.

21. Ясенецкий В.А., Гончаренко П.В. Машины для измельчения кормов.К.: Техника, 1990. 166 с.

22. Ревенко И.И., Ясенецкий В.А. Общая оценка качества работы машин для измельчения кормов Сб. науч. тр. ВНИИМОЖ К., 1981.С. 215-219.

Размещено на Allbest.ru