Q_к= Q_мс+ Q_дв=21,635+16,538=38,173 , т.

Следовательно

П₄===19,09 , т.

4.5 Расчет, выбор машин и оборудования для приготовления кормосмеси

Определяем количество машин и оборудования по формуле

n=,(4.5)

где П_лi -требуемая производительность машин в линии, т/ч;

П_мi - производительность этих же машин по технической характеристике, т/ч.

Линия концентрированных кормов:

- количество скребковых транспортёров с производительностью равной 25т/ч, определим как

n₁==0,13 шт.

Принимаем один транспортер.

Линия обработки корнеклубнеплодов:

- количество кормоприготовительных агрегатов равно

n₂==0,496 шт.

Принимаем два кормоприготовительных агрегата (с учётом возможного выхода из стоя).

Линия измельчения силоса и травяной муки:

- количество измельчителей равно

n₃==0,336 шт.

Принимаем один измельчитель.

Линия смешивания и выдачи готовой смеси:

- количество смесителей

n₄==1,9 шт.

Принимаем два смесителя.

4.6 Расчет потребности в воде, паре и выбор оборудования.

Суточная потребность в воде определяется как сумма расходов воды водопотребляющих операций

Q_вс =Q_дв + Q_во + Q_вп + Q_вн ,(6.6)

где Q_ДВ - на обработку кормов (количество добавляемой воды), л;

Q_во - на мойку оборудования, л;

Q_ВП - на мойку помещения, л;

Q_вн - на нагрев помещения, л

Q_вс=(19090Ч3+21000Ч0,8)+50Ч9+1Ч215+1400=83100 л.

Часовой расход воды в кормоцехе рассчитаем по выражению

Q_вч=К, л/ч,(4.7)

где К= 4 - коэффициент часовой неравномерности.

Q_вч=4Ч=13850 , л/ч.

Суточный расход горячей воды температурой t₁ = 80⁰ С составит

Q _всп=

где Q_1с=1400 л - количество горячей воды для отопления при t₁ =80⁰С;

Q_2с=450л - количество воды для мытья пола при t₂ = 50°С;

t_х =18°С - температура холодной воды

Q _всп==1630 л

Суточный расход пара в кормоцехе определяем по выражению



П_с=

где q_пкi,q_пв,q_пот - удельный расход пара на единицу массы корма, кг/кг, на нагрев единицы массы воды, кг/л, на отопление, 1м³ помещения, кг/м³ч, соответственно;

Q_кi - суточная масса корма, обрабатываемая парам, кг;

- суточное количество горячей воды, л;

V - объем помещения, м³.

П_с=0,16Ч29710+0,2Ч1630+0,5Ч752=5456 , кг/сут.

Часовой расход пара ориентировочно определяем по формуле

П_ч=(4.10)

П_ч==849 кг/ч.

Выбираем котел-парообразователь Д721А с производительностью 792-1080 кг/ч.

Количество парообразователей равно

n_з==0,85 шт.

Принимаем два парообразователя Д721А (на случай аварийного запаса). Котлы располагаются в котельной.

5. ОПИСАНИЕ И УСТРОЙСТВО РАБОТЫ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

Смешиванием называется процесс механического перемешивания частиц материала, в результате которого в любом объеме смеси содержится заданное количество составляющих ее ингредиентов. В процессе смешивания при подготовке кормов или производстве комбикормов добиваются получения однородной смеси из заданного количества кормовых компонентов, минеральных и витаминных добавок. Практическая цель смешивания заключается в повышении использования питательных веществ кормов.

Эффективность смешивания зависит от физико-механических свойств компонентов, основными из которых являются влажность, вязкость и липкость, соотношение объемных масс, размеров частиц, форма и характер поверхности частиц, их плотность и др. Существенное влияние оказывают технологические и кинематические факторы, такие как соотношение компонентов, степень загрузки смесителя, скорость вращения рабочего органа смесителя, угол постановки лопастей и т. д. Чем однороднее исходные компоненты по физическим свойствам, тем эффективнее смешивание. Следует, однако, иметь в виду, что смешивание сыпучих материалов является двусторонним процессом: одновременно со смешиванием происходит некоторая сепарация, т. е. разделение, самосортирование, смеси. С этой точки зрения однородность смеси в результате смешивания можно довести только до некоторого предельного значения.

Качественную оценку процесса смешивания определяют по степени однородности полученной смеси, которая представляет собой весовое отношение содержания контрольного компонента в идеальной смеси. Степень однородности принято выражать в процентах или долях единицы.

Эффективность работы смесителей производительность их зависит от величины угла наклона лопаток. Часть лопастей Следует выполнять с переменным углом установки. Необходимый эффект смешивания можно получить при наличии на валу сплошной широкой ленты, чередуется с радиальными лопатками. При трудных условиях работы усиливается роль лопаток и сокращается поверхность гладкой винтовой линии. Лопасти необходимо устанавливать так чтобы две из них находились по углом 50 градусов к оси вала для продвижения продукта по направлению к выходу, а третья - под углом 20 градусов к оси в противоположном направлении.

Модернизируемый смеситель С-12 относится к шнековым горизонтальным смесителям непрерывного действия. Данные смесители пригодны для смешивания всех видов кормов, за исключением жидких. Принцип действия их заключается в следующем. Компоненты кормов, непрерывно загружаемые в приемный бункер смесителя, подвергаются интенсивному воздействию вращающихся внутри корытообразного и цилиндрического корпуса шнека или вала с лопастями, расположенными по винтовой линии. В результате этого корма расслаиваются, слои кормов пересыпаются относительно друг друга, проталкиваются к разгрузочному отверстию.

В зависимости от назначения и свойств смешиваемых кормов рабочий орган шнековых смесителей выполняется в разных вариантах. Например, при приготовлении комбикорма из сухих компонентов хороший эффект дает рабочий орган в виде сплошной ленты, закрепленной на радиальных лопатках. Приготовление густых тестообразных замесов эффективнее производится месильными лопастями. В отдельных случаях применяются двухвальные шнековые смесители, в которых оба рабочих органа могут быть одинаковыми или различными как по конструкции, так и по режиму работы. Широко распространены шнековые смесители с комбинированным рабочим органом, представляющим собой на участке приема компонентов шнек, на участке смешивания их между собой и с различными добавками - месильные лопасти и па участке выдачи смеси - также шнек с переменным шагом.

Эффективность работы смесителей и производительность их зависят от величины угла наклона лопаток. Часть лопастей следует выполнять с переменным углом установки. Необходимый эффект смешивания можно получить при наличии па валу сплошной широкой ленты, чередующейся с радиальными лопатками. При трудных условиях работы усиливается роль лопаток и сокращается поверхность гладкой винтовой линии. Лопасти необходимо устанавливать так, чтобы две из них находились под углом 50° к оси вала для продвижения продукта по направлению к выходу, а третья - под углом 20° к оси в противоположном направлении (для создания встречных потоков продукта).

Смеситель С-12, техническая характеристика которого представлена в таблице 5.1, предназначен для приготовления запаренных и сырых кормовых смесей любой влажности на свиноводческих, птицеводческих фермах и фермах КРС. Его применяют в составе поточных технологических лилий кормоцехов и самостоятельным агрегатом.

Таблица 5.1

Техническая характеристика кормосмесителя С-12

№ п/п	Показатель	Значение
1	Производительности при механизированной загрузке, т/ч: -на приготовлении запаренных кормовых смесей -на приготовлении кормовых смесей без запаривания	5,0 12,0
2	Объем, м3	14,0
3	Рабочий объем, м3	12,0
4	Рекомендуемая влажность кормовой смеси	любая
5	Давление пара внутри машины при запаривании, кПа	до 10
6	Паропроизводительность установки кг/ч	800
7	Мощность электродвигателя, кВт	13,6
8	Масса, кг	6100
9	Габариты, мм: -длина -ширина -высота	4215 2860 2500

Смеситель С-12 представляет собой корпус, внутри которого расположены два горизонтальных вала. На каждом валу по винтовой линии через 45° закреплено 8 смесительных лопастей. Мешалки вращаются навстречу друг другу, причем каждая из них перемещает корм в противоположные стороны: одна - к приводной станции, а другая - к выгрузной горловине. Выгрузка готовой смеси производится шнеком. Смеситель оборудован парораспределительным устройством для подвода пара, а также трубами с распылительными отверстиями для ввода жидких добавок: обрата, мелассы, дрожжей и др.

Поскольку при работе смесителя кроме возникающего тангенциального потока, который является преобладающим, верхние и нижние кромки мешалки создают вихревые потоки, подобные тем, которые возникают при обтекании жидкостью плоской пластины с острыми краями. В связи с этим, для уменьшения паразитного влияния вихревых потоков, в данном курсовом проекте, мне представляется наиболее рациональным модернизация формы смесительной лопасти. Поэтому предлагается изменение формы лопастей с целью изменения направления вихревых потоков и наиболее равномерного распределения возникающих напряжений.

Модернизация формы смесительных лопастей заключается в добавлении треугольной выемки в центре верхней грани лопатки.

Данная модернизация, по моему мнению, позволит улучшить процесс смешивания корма и устранить его деструктуризацию.

6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ НАИБОЛЕЕ НАГРУЖЕННОГО УЗЛА В РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

В данном проекте будет рассчитан из элементов смесителя С-12 - выгрузной шнек с модернизацией его винтовой поверхности по следующей методике [8]. Обоснование необходимости модернизации приведено в предыдущем разделе. Из опыта работы многих шнековых устройств известно, что под действием винтовой поверхности шнека транспортируемый материал движется не параллельно его оси, а винтообразно с переменной скоростью в осевом и радиальном направлениях в зависимости от расстояния частиц материала до оси шнека, от коэффициента трения и величины противодавления.

В качестве исходных данных примем: производительность шнекового устройства П=12 т/ч=3,3 кг/с, максимальное давление, коэффициент внутреннего трения продукта (корнеплоды) плотность продукта , наружный диаметр шнека , а шаг составит .

Предельный диаметр вала шнека определим по условию

Примем диаметр вала шнека равным 0,08м

Угол подъёма винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимостям

б_D=arctg[H/(рD)],(6.2)

б_d=arctg[H/(рd)], (6.3)

б_D=arctg[0,24/(3,14 •0,3)]=14,29°

б_d=arctg[0,32/(3,14 •0,08)]= 51,87°

Среднее значение угла подъёма винтовых линий витка шнека по равенству:

,(6.4)

.

Вспомогательные величины равны:

cos²33,1°=0,7,

tg33,1°=0,65,

sin2•33,1°=0,91.

Коэффициент отставания частиц материала в основном направлении по уравнению

К₀=1-( cos²б_ср-0,5f sin 2б_ср),(6.5)

К₀=1-(0,7 - 0,5 •0,85· 0,91)=0,69.

Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала

.

Витки шнека будут изготовлены из стали 10, для которой допускаемое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении, т.е. 125•10⁶ Па. Тогда толщина витка шнека равна:

у_и=±6М/д²,(6.7)

.

Принимаем толщину витка шнека д=8 мм

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага по выражению:

Длины разверток винтовых линий находим по зависимостям:

Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага находим по условию:

что удовлетворяет условиям работы, т. к. F_ш< F_в .

Крутящий момент при трёх рабочих витках шнека находится по выражению:

М_кр=0,131•n·p_max(D³-d³)·tgб_ср,(6.10)

М_кр=0,131•3•150•10³(0,3³-0,08³)·0,65=1015 Н•м_,

Осевое условие по выражению:

S=0,392·n(D²-d²) p_max,(6.11)

S=0,392·3·(0,3²-0,08²)·150·10³=14747 Н,

Нормальное и касательное напряжение вала, выполненного в виде трубы в торцах которой вварены цапфы:

(6.12)

(6.13)

где F - площадь поперечного сечения вала шнека, м²;

W - полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека, м³.



Эквивалентное напряжение:

и находится в пределах допускаемого напряжения для материала вала шнека (сталь Ст10).

Принимая коэффициент заполнения равным единице, из уравнения найдем щ - угловую скорость вращения шнека

,(6.14)

где д - толщина витка шнека в осевом направлении по наружному диаметру, м;

с - плотность материала, кг/м³;

ш - коэффициент заполнения межвиткового пространства.

Определим размеры заготовок витков и их число. Пусть длина шнека равна 14H=3360 мм.

Ширина витков по зависимости:

в=0,5(D-d);(6.16)

в=0,5(0,300-0,09)=105 мм.

Угол выреза в кольце-заготовке:

Далее определим диаметры колец:

При изготовлении кольца-заготовки без углового выреза, оно расположится на длине шнека, определяемой по условию

7. расчет технологической карты разрабатываемой линии

Основными показателями экономической эффективности новой технологии, новой системы машин или отдельной машины являются экономия живого труда, эксплуатационных издержек и срок окупаемости вложений. Основой для определения этих показателей и планирования затрат труда и средств в хозяйстве являются технологические карты. Технологические карты составляют применительно к конкретным условиям производства животноводческой продукции, с учетом наиболее прогрессивного и экономичного способа получения продукции и использования всех ресурсов хозяйства, а также достижений науки и техники с применением прогрессивных форм организации производственных процессов, с внедрением комплексной механизации и автоматизации.

Расчет технологической карты состоит в определении годовых эксплуатационных затрат. В некоторых пунктах за исходные данные выбраны для наиболее напряженного периода работы-зимнего.

1. Объем работ в сутки для смесителя составляет

2. Число дней работы в году - 365.

3. Годовой объем работ смесителя

4. Наименование и марки машин - С-12.

5. Тип привода машин и его мощность - электродвигатель мощностью 13,6 кВт.

6. Производительность машины за час сменного времени - 10 т/ч.

7. Число часов работы машины в сутки - 59,8/10=5,98 ч.

8. Число часов работы машины в год -

9. Число обслуживающего персонала - 1 человек.

10. Число часов работы персонала в сутки - 7,7 ч.

11. Число часов работы персонала в год - 7,7*365=2810,5 ч.

12. Необходимое количество смесителей - 2.

13. Балансовая стоимость раздатчика - 35,171 млн. руб. [10]

14. Отчисления на амортизацию, техническое обслуживание и ремонт -

35,171*(14,2+16)/100=10,62 млн. руб.

15. Расход электрической энергии -

13,6*2182,7=29685 кВт-ч.

16. Стоимость электрической энергии

175*29685=5,19 млн. руб.

17. Зарплата оператора линии кормоцеха с учетом тарифного коэффициента, учитывающего все виды доплат и размера минимальной заработной платы на момент написания работы (для 7 разряда тарифный коэффициент -2,03 [3])

18. Прочие прямые затраты (составляют 10% от зарплаты персоналу) -

19. Годовые эксплуатационные затраты -- 10,62+5,19+9,74+0,97=26,52 млн. руб.



8. ЭКОНОМИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

Расчет экономической эффективности проводим с использованием данных технологической карты.

Годовые эксплутационные издержки на смешивание кормов по технологической карте составляют 26,52 млн. руб.

Следовательно, удельные эксплутационные издержки на раздачу 1 т. кормосмеси составляют:

Э_у===1223 руб/т(8.1)

Удельные затраты труда на раздачу 1т. кормосмеси определяет по формуле

Т_уд===0,13 ч/т,(8.2)

где ?Т_год - сумма затрат рабочего времени штатных рабочих.

Производительность труда определяется как

П_т=1/Т_уд=1/0,13=7,69(8.3)

Энергозатраты на единицу продукции рассчитываются по формуле

U_уд==

Энерговооруженность процесса находим из выражения



Э_в===0,004 кВт/чел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта был рассмотрен процесс приготовления кормов на свиноводческой откормочной ферме.

В рамках выполнения данной работы был проведен расчет генплана хозяйства, определена численность различных групп поголовья, установлено необходимое количество служебных построек, оборудования для обеспечения непрерывного производства качественной продукции. Немаловажную роль в этом процессе играет качество и своевременность питания животных, что обеспечивается механизированными системами приготовления и раздачи кормов. Поэтому в данном проекте этому было уделено особое внимание. Было рассмотрено несколько стадий, начиная от определения оптимального рациона питания для различных возрастных групп и заканчивая техническим и технологическим расчетом линии приготовления корма.

Одним из основных звеньев цепочки операций создания качественного корма является операция смешивания различных ингредиентов. От качества смешивания существенно зависит усвояемость корма, что в свою очередь влияет на привес. В данном проекте была представлена модернизация шнекового выгрузного смесителя. Были произведены расчеты его основных частей: вала, витков. Перед расчетом был изучено устройство и принцип работы смесителя С-12.

Также в проекте имеет место технолого-экономическая часть, где расчетным путем определены затраты связанные с работой данного предприятия и определены основные экономические показатели.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Антонюк, В.С. Основы животноводства: учебное пособие / В.С. Антонюк [и др.]. - Минск: Дизайн Про, 1997. - 497 с.

2. Брагинец, Н.В. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства / Н.В. Брагинец, Д.В. Полишкин. - 3-е изд., перераб. - М.: Агропромиздат, 1991. - 190 с.

3. Вагин, Ю.Т. Техническое обеспечение в животноводстве: Курсовое и дипломное проектирование / Ю.Т. Вагин [и др.]. - Мн.: Техноперспектива, 2007. -546 с.

4. Гриб, В.К. Механизация животноводства: учеб. для с.-х. вузов / В.К. Гриб [и др.]. - Мн.: Ураджай, 1997. - 640с.

5. Методика расчета и проектирования генеральных планов животноводческих ферм и комплексов: методические указания / Д.Ф. Кольга [и др.]. - Минск: БГАТУ, 2010. - 72 с.

6. Генеральные планы животноводческих и птицеводческих предприятий: методические указания к расчету и проектированию / Д.Ф. Кольга [и др.]. - Минск: БГАТУ, 2008. - 72 с.

7. «Курсовое проектирование деталей машин» под редакцией В. Н. Кудрявцева, Ленинград «Машиностроение», 1984г.

8. Харламов, С.В. Практикум по расчету и конструированию аппаратов пищевых производств: учеб. для высш. учеб. заведений / С.В. Харламов. - Л.: Агропромиздат, 1991. - 256 с.

9. И.Н. Чернин, А. В. Кузьмин «Расчеты деталей машин» (справочное пособие), Минск «Вышэйшая школа», 1978г.

10. Сайт AGRORU.COM - торговая система: http://www.agroru.com/doska/647216.htm.

11. Сайт Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства: http://belagromech.basnet.by/research/machines/milk/ Размещено на Allbest.ru