Проект механизации производственных процессов на молочно-товарной ферме с разработкой измельчителя кормовой тыквы и крупных корнеплодов

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Тарский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине

«Механизация и технология животноводства»

на тему: «ПРОЕКТ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА МОЛОЧНО-ТОВАРНОЙ ФЕРМЕ С РАЗРАБОТКОЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ КОРМОВОЙ ТЫКВЫ И КРУПНЫХ КОРНЕПЛОДОВ»

Тара 2014

1. Проектирование генерального плана фермы

1.1 Требования к участку и определение размера территории фермы

1.2 Определение состава зданий и сооружений фермы

1.3 Размещение построек и оформление плана фермы

2. Механизация водоснабжения и поения животных

3. Вентиляция и отопление

3.1 Определение величины часового воздухообмена

3.2 Расчёт вытяжных каналов при естественной вентиляции

3.3 Расчёт приточной вентиляции

3.4 Расчет системы отопления

4. Механизация приготовления кормов

4.1 Расчёт количества кормов

4.2 Разработка технологии обработки кормов

5. Машинное доение коров и первичная обработка молока

6. Механизация погрузочно-разгрузочных и транспортных работ

6.1 Погрузочные работы

6.2 Механизация раздачи кормов

6.3 Механизация уборки навоза

7. График работы машин

8. Технико-экономическое обоснование проекта

9. Конструкторская разработка Список литературы

Введение

Роль животноводства в обеспечении населения продуктами питания и сырьем пищевой промышленности огромна. Достаточно сказать, что на его долю, например, в агропромышленном секторе, приходится более половины всего валового производства.

В животноводстве работают сотни различных машин и десятки поточно-технологических линий, правильное использование которых невозможно без хорошо подготовленных специалистов.

В последние годы, когда неудачное реформирование сельскохозяйственного производства поставило на грань выживания целые его отрасли, особенно в животноводстве, а продовольственная независимость страны оказалась под угрозой, должны возрасти и требования к подготовке кадров. Развал придется преодолевать многие годы, особенно в молочном скотоводстве.

Механизация, электрификация и автоматизация производственных процессов в животноводстве являются важнейшим рычагом для вывода этой отрасли из глубокого кризиса. При этом важно от применения машин на отдельных операциях перейти к комплексной механизации, когда используются комплекты машин для выполнения всех технологических операций по содержанию животных или птицы, получению продукции животноводства и ее первичной обработки и переработки.

1. Проектирование генерального плана фермы

1.1 Требования к участку и определение размера территории фермы Ферма должна размещаться на расстоянии не ближе 300 м от жилого района. Вдоль границ фермы следует создать зеленую зону.

Общую площадь земельного участка для фермы рассчитываем исходя из норм на одно животное. Для коров м2 на одну голову.

Тогда общая площадь земельного участка:

(1.1)

где m — количество коров на ферме, по заданию m = 390 голов.

м 2.

Рассчитанный земельный участок должен иметь соотношение сторон (ширины и длины) 1:1,5.

Тогда длина участка:

b = 1,5•a, (1.2)

где, а — ширина участка:

; (1.3)

м;

м.

1.2 Определение состава зданий и сооружений фермы Потребность в однотипных постройках для содержания животных определяем по формуле:

(1.4)

где — поголовье животных одного вида и одной половозрастной группы; так как 100% стада коровы, то

— поголовье животных, размещаемых в одном помещении; выбираем коровник на 200 голов.

Отсюда:

принимаем n = 2 шт.

Окончательно принимаем 2 постройки по 200 скотомест. Форму застройки коровника принимаем «П» образную.

Небольшой избыток площади оставляем для дальнейшего увеличения поголовья скота. План и разрез коровника на 200 скотомест представлен на первом листе графической части курсового проекта.

Ширина помещения при 2- рядном расположении стойл принимается равной 12 м. Коровники объединяем между собой блоком подсобных помещений — вставкой. Размеры вставки: ширина 12 м, длина 18 м.

После определения необходимого количества животноводческих помещений и выбора их ширины рассчитываем длину ln по формуле:

l п = m 1 · b с +? l, (1.5)

где m 1 — число животных в одном ряду;

b с — ширина стойла равная (1,2 м);

? l — часть длины здания, занятая подсобными помещениями и

поперечными проходами применяется равной 12 м.

l п =100· 1,2 + 12 = 132 м Размеры выгульных площадок при животноводческих помещениях с твердом покрытием — 15 м 2/гол.

Определяем общую выгульную площадь, м 2:

FВЫГ = m · FГ (1.6)

где FГ — выгульная площадь, необходимая для одного животного, м 2.

FВЫГ =390 · 15 = 5850 м 2

Площадь навозохранилища определяем по формуле:

(1.7)

где qпсуточный расход подстилки, qп=2кг/гол ;

qмсуточный выход мочи, qм=20кг/гол ;

qнсуточный выход навоза, qн=35кг/гол ;

jнобъёмная масса навоза, jн =0,9т/м3 ;

Д — продолжительность хранения навоза, Д = 90…120 дней, принимаем Д = 90 дней;

hн — высота укладки навоза, hн =1,5…2м ;

Ширина хранилища Внх= 15 м, тогда его длина будет равна:

(1.8)

Максимальная длина навозохранилища не более 70 м, тогда число навозохранилищ принимаем равным 1, расстояние до ближайшего производственного помещения не менее 40 м, расстояние между хранилищами в ряду 5 м.

Количество и размеры силосных траншей определяют следующим образом:

а) годовой запас силоса или сенажа:

(1.9)

где — суточная норма силоса или сенажа (из таблицы 4.1 пункта № 4 данной пояснительной

записки), на 1 голову, кг;

k — коэффициент потерь силоса, k=1,12

Годовой запас силоса:

;

Годовой запас сенажа:

б) число траншей:

(1.10)

где — вместимость одной траншеи м 3 для силоса выбираем

Тогда для силоса:

для сенажа:

Для силоса и сенажа принимаем

Площадь корнеклубнехранилища (м 2) определяем по годовой потребности и удельной

нагрузке на 1 м 2 хранилища:

(1.11)

где qк — суточная норма корнеклубнеплодов, кг/гол, принимаем по таблице 4.1 пункта № 4 данной пояснительной записки qк = 10,92кг/гол;

— нагрузка для хранилища закромного типа (1,5−2 т/м 2).

Тогда:

.

Ширину хранилища Вк принимаем стандартной bк = 12 м. Тогда его длина будет равна:

(1.12)

Наибольшая длина хранилища 80 м. Принимаем одно хранилище длиной 43 м.

Число и размер скирд сена и соломы определяем также по удельной нагрузке при наибольшей длине L = 60 м и ширине bс = 8 м.

Число скирд вычисляют по формуле:

(1.13)

где qссуточная норма сена или соломы, кг/гол; из таблицы 4.1 пункта 4, данной пояснительной записки: сена — qс = 5,03 кг/гол, соломы — qс = 7,03кг/гол kскоэффициент, учитывающий текущий запас грубых кормов (0,5−1,0).

— удельная нагрузка; для сена, для соломы

Тогда для сена:

;

Принимаем:

Для соломы:

Принимаем:

1.3 Размещение построек и оформление плана фермы Генеральный план молочно-товарной фермы на 390 голов выполняем на листе 2 графической части проекта:

где показываем:

— коровник на 200 голов;

— ветеринарно-санитарный пропускник;

— выгульный двор;

— навозохранилище;

— корнеклубнехранилище;

— траншея для хранения силоса;

— траншея для хранения сенажа;

— скирда сена;

— скирда соломы;

— кормоцех;

— автовесы;

— насосная станция;

— водонапорная башня.

Производственные, складские и вспомогательные постройки на фермах размещают в определенном порядке с соблюдением санитарных производственных и противопожарных требований, а также условий для успешного внедрения комплексной механизации и электрификации.

Постройки должны располагаться по принципу батареи, в один или два ряда. Расстояние между постройками в ряду при твердом покрытии 37 м, а без покрытия — 60 м. Расстояние между рядами построек, то есть между торцами смежных зданий 20 — 25 м.

Расстояние между скирдами в ряду — 6 м, рядами скирд — 30 м, силосными траншеями — 10 м, буртами корнеплодов — 5 м.

Кормоприготовительный цех располагается в отдельном помещении, в наиболее удобном месте для перевозки грузов. Размеры кормоцеха в зависимости от числа голов скота на ферме принимаем равным 12м12 м.

На план фермы необходимо нанести также насосную станцию (4м4м), водонапорную башню (3м), автовесы (6м6м), трансформаторную подстанцию (2м2м), котельную (15м18м), гараж с навесом (18м21м), ветпункт (9м12м) и молочный блок (12м12м).

На небольших фермах крупного рогатого скота (до 500 гол.) отделение по переработки молока обычно размещают в блоке подсобных помещений при коровнике. У главного выезда на ферму оборудуются санпропускники с дезбарьерами.

На генеральном плане указываются стороны света, роза ветров, изображаются условными линиями трассы дорог, водопровод, канализация, подъездные пути, изгороди и зеленые насаждения.

2. Механизация водоснабжения и поения животных На животноводческих комплексах водоснабжение является одним из основных технологических процессов, который определяет успех производственной деятельности.

Водопроводная сеть на животноводческих фермах и комплексах состоит из магистральных и распределительных трубопроводов. Внутренний водопровод обеспечивает подачу хозяйственно-питьевой воды на производственные и противопожарные нужды.

Суточная потребность в воде на ферме определяется по формуле:

(2.1)

где qв — норма расхода воды на одну голову, л; для молочных коров ;

Поскольку суточный расход воды является функцией многих факторов, необходимо определить максимальный суточный расход:

(2.2)

где кс — коэффициент суточной неравномерности, для зимних условий — кс =1,3 .

Наибольший часовой расход воды определяем из выражения:

(2.3)

где кч — коэффициент часовой неравномерности, кч=2,5;

Т — продолжительность водопотребления, условно принимаем Т=24ч.

.

Производительность насосной станции определяем по формуле:

(2.4)

где Тн — время работы насосной станции в течение суток, принимаем

По справочной литературе выбираем насос по подаче Qн и напору Н (условно принимаем

Н=30м);

Таблица 2.1 Техническая характеристика погружного насоса типа ЭЦВ

Определяем секундный расход воды:

(2.5)

По полученным данным находим диаметр труб внешнего водопровода на начальном участке, где проходит всё количество воды:

(2.6)

где — скорость движения воды в трубах (=0,8…1,0м/с), принимаем =0,8м/с;

.

Принимаем стандартный размер трубы Д=0,050 м.

Резервуар водонапорной башни должен обеспечить вместимость 15…20% от максимального суточного потребления воды. Тогда его емкость определяем из выражения:

(2.7)

.

Принимаем стандартное значение. Выбираем башню БР-10

После расчетов выбираем поилки АП-1А и определяем их количество nА (шт.). При четном количестве коров в группе и при содержании их на привязи число поилок определяем по формуле:

nА = m/ 2 (2.8)

nА = 390/ 2 =195 шт.

Таблица 2.2 — Техническая характеристика поилок АП-1 и АП-1А.

микроклимат корм молоко корова

3. Вентиляция и отопление Нормальное содержание животных в помещениях возможно лишь при условии поддержания определённых физических и химических свойств воздуха.

Оптимальными параметрами микроклимата в помещениях для содержание коров обычно считают такие: температура внутреннего воздуха 8−10С, относительная влажность воздуха 80%, содержание углекислого газа СО2 не более 0,25%, содержание аммиака NH3 не более 0,026 мг/л, скорость движения воздуха 0,5 м/с.

3.1 Определение величины часового воздухообмена В районах с холодной и продолжительной зимой за основной параметр при расчёте вентиляции следует принимать влажность воздуха в помещении. Величина воздухообмена для одного помещения будет равна:

L=KП · W · mП/(WДОПWО), (3.1)

где KП — коэффициент влаговыделения с пола помещения (1,2−1,4);

W — количество влаги, выделяемое одним животным, г/ч (для коров с надоем

10,7 кг/сут и живой массой 600 кг — 303 г/ч)[2,с.287];

WДОП — допустимое количество влаги в помещении (8 г/м 3);

WО — влагосодержание наружного воздуха (для Западной Сибири в январе составляет 1−1,5 г/м 3).

L = 1,2 · 303 · 200/(8 — 1) = 1289,4 м 3/ч

Полученный воздухообмен не должен быть меньше величины, принятой в нормах технологического проектирования (НТП). Норма воздухообмена обычно даётся на 1 ц живой массы и для коров составляет? L>17 м 3/(ц/ч). Исходя из этого необходимая величина воздухообмена равна:

L=?L· mП · g, (3.2)

где g — живая масса одного животного (по заданию g =6 ц).

L= 17 · 200 · 6 = 20 400 м 3/(ц/ч) Дальнейшие расчеты следует вести по максимальной величине воздухообмена.

Кратность воздухообмена К рассчитываем по формуле:

К = L / V, (3.3)

Объем помещения находим по формуле:

V = а · Ь · h, (3.4)

где, а — ширина помещения, м;

b — длина полезной части помещения, м;

h — высота помещения до потолочного перекрытия (h =3 м).

V = 12 · 132 · 3 = 4752 м К = 20 400/4752 =4

Исходя из полученной кратности воздухообмена производим выбор системы вентиляции. Кратность часового воздухообмена допускается не более 5. Для коровников принимаем комбинированную систему вентиляции с естественной вытяжкой через вертикальные каналы и с принудительной приточной вентиляцией.

3.2 Расчёт вытяжных каналов при естественной вентиляции Воздух помещения в силу разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу с некоторой скоростью. Общая площадь сечения канала составит:

FВ =Lmax /(3600 · vB), (3.5)

где Lmax — максимальное значение величины воздухообмена;

Скорость движения воздуха в канале vB зависит от высоты канала и разности температур и определяем по таблицам или по формуле:

vB =2,2 · v (h · (tВНtН)/ 273), (3.6)

где h — высота канала (h = 3 м);

tВН — температура воздуха внутри помещения, (tВН =10 °С);

tН — температура воздуха снаружи помещения (tН = - 23 °С).

vB =2,2 · v (3 · (10-(-23))/273)= 1,325 м/с

FВ =20 400/(3600 · 1,325) = 3,23 м 2

Количество вытяжных каналов на одно помещение:

n= FВ / f1, (3.7)

где f1 — площадь поперечного сечения одного канала (принимается равной 0,9 · 0,9 = 0,81

м 2; 1 · 1 = 1 м 2; 1 · 1,2 = 1,2 м 2).

n =3,23 / 1 = 3,23

Принимаем 4 вытяжных канала. Вытяжные каналы устраивают в виде утепленных деревянных шахт, укрепляемых в потолочном перекрытии и крыше здания. Внутренняя поверхность канала покрывается оцинкованной листовой сталью, полость вытяжного канала снабжается дроссель — клапаном. На верхней части канала устанавливается зонт.

3.3 Расчёт приточной вентиляции Поступление свежего воздуха обеспечивается приточными установками (ПУС), расположенными в вентиляционных камерах торцовых частей помещения. Приточная установка состоит из центробежного вентилятора типа (Ц), теплогенератора, воздухозаборного устройства и приточного воздуховода.

Начальный участок воздуховода изготавливается из металла, а распределительный — из листовой оцинкованной стали или из полиэтиленовой пленки.

В зависимости от рядности коровника определяем число приточных установок (2−4).

Подачу приточных установок (ПУС) принимаем на 15% больше, чем производительность вытяжной вентиляции в целом для создания избыточного давления, исключающего «застойные ямы» в помещении.

Производительности установок определяется по формуле:

L П. УС .=1,15 · Lmax, (3.8)

где L max — максимальная подача вытяжной вентиляции, м 3/ч

LП.УС. = 1,15 · 20 400 = 23 460 м 3/ч Вентиляторы приточных установок подбираем по производительности и создаваемому напору.

Производительность одного вентилятора, м 3/ч:

LВ = LП.УС. /nП.УС., (3.9)

где nП.УС. — число приточных установок,(nП.УС.=2 шт.)

LВ = 23 460/ 2 = 11 730 м 3/ч Диаметр воздухопровода определяем по формуле:

(3.10)

где v1 — скорость движения воздуха в трубе (12−15 м/с — для металлического воздуховода, 15−20 м/с — для пленочного),

Напор Н (Па), развиваемый вентилятором, определяем как сумму потерь от трения воздуха о трубы на прямолинейных участках Нтр и потерь напора от местных сопротивлений им:

(3.11)

где? — средняя плотность воздуха (? = 1,2−1,3 кг/м3);

?-коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (для круглых труб равен ?=0,02- 0,03);

l — длина прямолинейного участка воздуха, м;

??М-сумма коэффициентов местных сопротивлений (определяется по справочным таблицам, для рассматриваемой схемы вентиляции можно принять равной 4 — 6).

По полученным величинам Lв и Н выбираем вентилятор:

Таблица 3.1 — Техническая характеристика центробежного вентилятора типа Ц4−70.

3.4 Расчет системы отопления Количество тепла Q (кДж/ч), необходимое для отопления животноводческого помещения (дефицит тепла), определяем по формуле:

QО = QЗ + QВ — QЖ, (3.12)

где QЗ — потери тепла через ограждающие конструкции помещения, кДж/ч;

QВ — потери тепла на вентиляцию, кДж/ч;

QЖ — количество тепла, выделяемое животными, кДж/ч.

Потери тепла QЗ (кДж/ч) через ограждающие конструкции:

QЗ = ?Кi · Fi · (tВН — tН), (3.13)

где Кi — коэффициент теплоотдачи ограждений, кДж/(м 2· ч °С);

Fi — поверхность ограждения, м2;

tВН — наружная расчетная отопительная температура (tВН = - 36 °С);

tН — расчетная температура внутри помещения (tН =10 °С).

QЗ = 9643,4 · (10+36) = 443 596,4 кДж/ч Расчеты необходимые для определения Кi · Fi, даны в (таблице 3.2).

Таблица 3.2 — Расчет удельных теплопотерь.

Площади помещения:

FДВЕРЕЙ = (1,2 · 2,1) · 2 = 5,04 м 2

FВОРОТ = (2,1 · 2,4) · 2 = 10,08 м 2

FПОЛА = F1 + F2 + F3 ,

F1 = a · b — (a — 2) · (b — 2) ,

F1 = 12 · 120 — (12 — 2) · (120 — 2) = 260 м 2

F2 = (a — 2) · (b -2) — (a — 4) · (b — 4),

F2 = (12 — 2) · (120 — 2) — (12 — 4) · (120 — 4) = 252 м 2

F3 = (a — 4) · (b — 4) — (a — 6) · (b — 6) ,

F3 = (12 — 4) · (120 — 4) — (12 — 6) · (120- 6) = 244 м 2

FПОЛА = 260 + 252 + 244 = 756 м²

FОСТАЛЬНОЕ = a · b — F1 — F2 — F3 ,

FОСТАЛЬНОЕ = 12 · 120 — 260 — 252 — 244 = 684 м 2

FПОТОЛКА = a · b — Fb ,

FПОТОЛКА =12 · 120 — 3 = 1437 м 2

FОКОН = 1,2 · 1,2 · · 2 ,

FОКОН = 1,2 · 1,2 · · 2 = 115,2 м 2

FНАРУЖН. СТЕН = a · h · 2 — FДВЕРЕЙ — FВОРОТ + b · h · 2 — FОКОН,

FНАРУЖН. СТЕН = 12 · 3 · 2 — 5,04 — 10,08 + 120 · 3 · 2 — 115,2 = 661,7 м 2

Потери тепла Qв (кДж/ч) на вентиляцию:

QВ = С · LП.УС. · y · (tВН-tН), (3.14)

где С — теплоёмкость воздуха (С =1,005 кДж/ (кг· °С));

LП.УС. — величина воздухообмена, полученная в предыдущих расчётах;

у — средний объемный вес воздуха (у =1,2…1,3 кг/м 2);

tВН — внутренняя температура помещения (tВН =10 °С);

tН — расчётная вентиляционная температура наружного воздуха (tН = - 23 °С);

QВ = 1,005 · 23 460 · 1,2· (10 +23) = 933 661 кДж/ч

Тепловыделения QЖ (кДж/ч) от животных:

QЖ = q· m П, (3.15)

где q — количество тепла выделяемое одним животным (822 кДж/ч — для коров с

продуктивностью 10,7 л/сут и живой массой 600 кг)[2. с. 287];

QЖ = 822 · 200 = 164 400 кДж/ч Находим количество тепла, необходимое для отопления животноводческого помещения:

QО = 443 596,4 + 933 661 — 164 400 = 1 048 457,4 кДж/ч

Теплопроизводительность одной приточной установки определяем по формуле:

QП.УС = QО /nП.УС (3.16)

QП.УС.= 1 048 457,4 / 2 = 52 228,7 кДж/ч Затем подбираем нагревательное устройство и приводим его техническую характеристику.

Таблица 3.3 — Техническая характеристика теплогенератора ТГ — 1,5А.

4. Механизация приготовление кормов Правильным кормлением следует считать такое, которое наиболее полно соответствует потребностям организма животного и позволяет при наименьшем расходовании кормов достигать наибольшей продуктивности.

Большинство кормов нуждается в обязательной предварительной обработке. Такая обработка производится в кормоцехах, оснащенных необходимым набором машин и вспомогательным оборудованием.

Решение вопросов кормоприготовления в курсовом проекте сводится к расчету количества кормов, распределение кормов по выдачам, разработке технологии обработки кормов, выбору машин и оборудования.

4.1 Расчет количества кормов Общая суточная потребность кормовых единиц для заданной продуктивности определяется по формуле:

(4.1)

где qi — норма расхода кормов на единицу продукции (на 1 кг молока требуется 1,45 корм.ед.;

Пс — суточная продуктивность одной головы, кг;

поголовье животных данной половозрастной группы, т = 390;

Суточную продуктивность для дойного стада КРС определяем по заданной годовой продуктивности одного животного ПГ и числу дней лактации ДЛ (для коров ДЛ=300 дней).

По заданию ПГ = 3200 кг.

; (4.2)

;

Продуктивность за стойловый период (240 дн.) можно принять равной 65% от годовой, за пастбищный период (125 дн.) — 35% от ПГ:

Пз = 0,65· 3200 = 2080 кг/год, Пл = 0,35· 3200 = 1120 кг/год.

Отсюда:

;

Содержание кормовых единиц в отдельных компонентах рациона в расчёте на одного животного определяем по формуле:

(4.3)

где процентное содержание каждого вида корма в рационе.

Массовое значение компонентов в суточном рационе одного потребителя определяем из выражения:

Аi СУТ = Кi/Цi, (4.4)

где Цi — питательная ценность i — го вида корма, корм.ед./кг;

Суточную потребность в кормах на всё поголовье для стойлового периода определяем по формуле:

(4.5)

Рассчитываем общий расход кормов, необходимый на стойловый период:

(4.6)

где Д3 — продолжительность стойлового периода, Д3 =240дн Для удобства расчет по формулам 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 ведем в табличной форме:

Таблица 4.1 — Расчет количества кормов.

Суточное количество корма следует распределить по выдачам. Принимаем 3 кормления:

— 1-е кормление с 7 до 8 часов (утреннее),

— 2-е кормление с 13 до14 часов (дневное),

— 3-е кормление с 19 до 20 часов (вечернее).

Таблица 4.2 — Распределение кормов по выдачам.

Организм животных перерабатывает в продукцию только 20…25% энергии корма, около 30% расходуется на физиологические нужды, а остальная часть корма в неусвоенном виде выделяется с навозом.

Кормоцех — это производственный объект животноводческой фермы или комплекса, предназначенных для поточного приготовления различных кормов и кормовых смесей в определенном количестве в соответствии с зоотехническими нормами.

Определяем суточную потребность в кормах по формуле:

(4.7)

где n — количество половозрастных групп животных, n=1;

Для разовой дачи корма животным:

(4.8)

где 3 — кратность кормления;

Находим часовую производительность цеха:

(4.9)

где Т — время обработки разовой подачи корма принимаем Т = 2ч;

При известной производительности кормоцеха (КОРК-5) QП=5 т/ч определяем действительное время Тп (ч) его работы:

Часовая производительность QП.Т.Л. (т/ч) поточной технологической линий (ПТЛ) кормоцеха определим по формуле:

Зерновые:

;

Для сена и соломы:

;

Для сенажа и силоса:

;

Для корнеплодов:

.

Таблица 4.3. — Техническая характеристика кормоцеха КОРК-5.

4.2 Разработка технологии обработки кормов Технологический процесс обработки каждого вида корма производится путем составления пооперационных и графических схем. При выборе и составлении рационального перечня последовательных операций по переработке кормов можно руководствоваться следующими примерными вариантами:

1) зерновые корма: прием — взвешивание — очистка от примесей — измельчение — дозирование — смешивание — выдача;

2) корнеклубнеплоды: прием и взвешивание — мойка — резка — дозирование — выдача;

3) солома: а) прием и взвешивание — измельчение — термохимическая обработка — смешивание — дозирование — выдача; б) прием и взвешивание — измельчение — запаривание — смешивание — дозирование — выдача; в) прием и взвешивание — измельчение — дозирование — смешивание с другими кормами — выдача;

4) сено: измельчение смешивание — выдача (сено хорошего качества может выдаваться скоту без предварительной подготовки);

5) силос и сенаж: погрузка — взвешивание — смешивание с другими кормами — выдача (силос и сенаж могут скармливаться без предварительной подготовки);

6) минеральные корма (поваренная соль): а) дозирование — смешивание; б) измельчение — дозирование — смешивание. Из смеси зерновых кормов, измельченных грубых кормов и других компонентов могут приготовляться гранулы.

5. Машинное доение коров и первичная обработка молока Исходя из способов содержания коров, находим количество доильных установок:

Количество доильных установок:

nДУ= m/mДУ., (5.1)

где тДУ — норма нагрузки на одну доильную установку.

nДУ = 390/200 = 1,95

Выбираем две доильных установок для стойлового периода типа АДМ — 8А — 2. а для летнего периода 1 доильную установку типа УДС-3-А.

Таблица 5.1 -Техническая характеристика доильных установок для доения в молокопровод.

Таблица 5.2 — Техническая характеристика универсальной доильной установки УДС-З-А

Количество доильных установок:

nДУ= m/mДУ., (5.2)

где тДУ — норма нагрузки на одну доильную установку.

nДУ = 390/200 = 1,95

Выбираем две доильных установок АДМ — 8А — 2.

Определяем часовую производительность молочной линии М (кг/ч):

М= С • m •ПЗ •?/DЗ •КД •Т, (5.3)

где С — коэффициент сезонности (С=1,2);

? — коэффициент сухостойности стада (0,85);

Кд — кратность доения (2−3);

Т — длительность дойки (1,5−2 ч).

М =1,2 •390 •2080 •0,85/240 •2 •2=826 кг/ч Подбираем оборудование для охлаждения и очистки молока. Для этого определяют мощность теплового потока, который надо отвести от охлаждаемого молока, и по величине этой мощности выбираем холодильную установку с указанием основных параметров:

Q=МС •СМ (ТНТК), (5.4)

где МС — массовый расход молока, кг/с;

СМ — теплоемкость молока, 3,894 кДж/(кг •град);

ТН — начальная температура молока, 34 °C;

ТК — конечная температура молока, 6 ° С;

Q= 2,89 •3,894 •(34 — 6) =31,6 кВт Для очистки и охлаждения молока можно использовать охладитель — очиститель ОМ- 1А.

Таблица 5.3 -Техническая характеристика ОМ-1А

Также для хранения молока выбираем резервуар и приводим его характеристику:

Таблица 5.4 — Характеристика резервуара-охладителя РПО-2,5

В летнее время охлаждают молоко с помощью льда, поэтому необходимо определить количество льда, которое надо готовить для охлаждения молока в пастбищный период:

GЛ = ПЛ •m •СМ (ТН — ТК)/(1000 •i •?), (5.5)

где i — теплота плавления льда (335 кДж/кг);

? — КПД процесса охлаждения (0,9).

GЛ = 1120 •390 •3,894 •(34 — 6)/(1000 •335 •0,9) = 158 т Определяем количество доильных аппаратов расчетным путем по формуле:

n=t•m•?/(Т-20), (5.6)

где t — полный цикл доения одной коровы (6 — 8);

Т — продолжительность доения, мин.

n =6 •399 •0,85/(120 — 20) = 19,89

Принимаем количество доильных аппаратов n = 20

Находим число доильных аппаратов на одного оператора машинного доения:

п1 =t1 +t2 /t2 (5.7)

где t1 — время машинного доения (6 мин);

t2 — время ручных операций (в молокопровод — 2 мин).

п1 =6+3/3=3

Определяем общее число операторов машинного доения коров:

D = n/ п1 (5.8)

D =20/3=6,68 чел.

Принимаем 7 чел.

Определяем часовую производительность оператора при доении коров:

W= 60 •? / t2 (5.9)

где? — коэффициент использования рабочего времени (0,9).

W = 60 •0,9/3=18 гол/ч Находим нагрузку на одного оператора машинного доения:

m1 = m/D, (5.10)

m1 =390/7 = 55,7 гол./чел.

Принимаем 56 гол./чел.

Определяем затраты труда Тг (чел.-ч/гол.) на доение одной коровы в течение года:

Тг = Т •Кд •D •365 / m, (5.11)

Тг =2 •2 •7 •365/390 =26,21 чел. ч/гол.

6. Механизация погрузочно-разгрузочных и транспортных работ

6.1 Погрузочные работы Для погрузки кормов и других грузов следует выбирать универсальные типы погрузчиков с целью увеличения времени их использования в течение смены.

Для погрузки силоса, сенажа и грубых кормов принять погрузчики ПКУ-0,8, для погрузки зерновых ЗСК-Ф-10А и корнеклубнеплодов ТК-5Б.

Таблица 6.1 — Техническая характеристика погрузчиков

Таблица 6.2 — Техническая характеристика погрузчика ТК-5Б

Количество погрузчиков определяем исходя из их производительности, суточного количества грузов, а также производительности и числа смен работы.

Общее время работы погрузчика определяем по формуле:

(6.1)

где суточное количество отдельного вида груза;

производительность машины при погрузке отдельного вида груза, т/ч.

Для зерновых:

ТП 1 = 1,25/15 = 0,08 ч.

Для сена и соломы:

ТП 2.3 = 4,7/8 = 0,59 ч.

Для силоса и сенажа:

ТП 4.5 = 11,31/10 = 1,13 ч.

Для корнеклубнеплодов:

ТП 6 = 4,26/5 = 0,85 ч.

Количество погрузчиков, необходимое для погрузки одного или нескольких видов груза, определяем по выражению:

(6.2)

где число смен, ;

продолжительность смены, ;

коэффициент использования времени смены ();

ЗСК-Ф-10А:

nП = 0,08/1· 7·0,8 = 0,01 шт. (1 погрузчик).

ПКУ-0,8:

nП = (0,59 + 1,13)/1· 7·0,8 = 0,31 шт. (1 погрузчик).

ТК-5Б:

nП = 0,85/1· 7·0,8 = 0,15 шт. (1 погрузчик).

6.2 Механизация раздачи кормов Для раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота используют стационарные кормораздатчики.

Количество кормораздатчиков (шт.) определяется исходя из общего количества скота и числа голов, обслуживаемых одним раздатчиком:

(6.3)

где: норма нагрузки на один кормораздатчик (50−55 гол. — для стационарных).

шт.

Принимаем =8 шт.

Таблица 6.3 -Техническая характеристика стационарного кормораздатчика ТВК-80Б

Рассчитываем фронт кормления (м) для одного ряда коров:

(6.4)

где: — количество животных в одном ряду (=100 гол.)

длина кормушки на 1 гол. (при привязном содержании равна 1−1,2 м.);

гол. (6.5)

При применении стационарных раздатчиков определяют:

а) производительность раздатчика (кг/с) с рабочим органом расположенным внутри кормушек:

(6.6)

где: удельная норма расхода корма, кг/м;

скорость транспортера (0,5 м/с);

(6.7)

где: максимальная норма разового кормления на одно животное ();

кг/м кг/с б) время раздачи корма (мин):

. (6.8)

мин.

в) мощность N (кВт) на привод кормораздатчика:

(6.9)

где — коэффициент сопротивления (1,2−1,5);

— КПД транспортера (0,85−0,9).

кВт

6.3 Механизация уборки навоза Расчет лотковой системы навозоудаления.

На фермах крупного рогатого скота применяются гидравлические системы навозоудоления. Навозные канавки (лотки) обычно располагаются в местах наибольшего скопления навоза. Ширина щелей для прохода навоза должна быть равна 40−45 мм. Лучшей формой поперечного сечения лотка считается полукруглая или трапециевидная.

Длину L (м) одного продольного канала определяют по формуле

(6.10)

где: — длина кормушки, м;

— часть, канала, выходящая за пределы стойла (0,8−1 м);

— число коров размещенных вдоль одного канала ();

— ширина стойла (1,1−1,2 м);

м (6.11)

Число поперечных каналов в помещении определяют по формуле:

(6.12)

где: — длина помещения.

шт.

Ширина канала применяется равной 0,6−1 м.

Количество навоза (кг), накапливаемое в канале за один цикл, определяется по формуле:

(6.13)

где: D — число дней накопления навоза (8−12 дн.);

— коэффициент разбавления навоза водой (1,5−1,8);

кг Средняя глубина (м) накопления навоза в лотке за один цикл:

(6.14)

где: — объемная масса жидкого навоза (1000 кг/ м 3),

— ширина канала, м.

м Полную глубину (м) канала с учётом просвета между поверхностью навозной жижи и решеткой определяют по формуле

(6.15)

где: — величина просвета между решеткой и поверхностью навозной жижи (0,3−0,35 м).

м Остальные размеры канала можно принять такими:

— высота порожка равна 0,10−0,12 м;

— глубина поперечного канала составляет 0,5 м;

— межкаскадное понижение равно 0,15 м.

Рассчитываем емкость (м 3) навозосборника по формуле:

(6.16)

где: — число продольных каналов, приходящихся на один навозосборник;

— коэффициент заполнения (0,85−0,9).

м 3

По полученным данным выбираем насосную установку для очистки навозосборника.

Таблица 6.3 — Техническая характеристика насоса НШ-50.

7. График работы машин График представляет собой таблицу (приложения А), состоящую из 10 вертикальных колонок.

Исходными данными для построения левой части таблицы служат результаты технологического расчета линий и технические характеристики выбранных машин.

В таблице приняты следующие обозначения:

n — число машин, шт;

N — мощность машин, кВт;

Q — производительность, т/ч;

А — суточное количество (корма, груза и т. д.), т;

Т — продолжительность работы машины, ч;

W — расход электроэнергии, топлива;

F — площадь, занятая машиной (для кормоцеха), ;

Zусловное число рабочих, определяем по формуле:

(7.1)

где: Т — время работы машины;

— продолжительность смены,

При определении необходимого числа рабочих следует учитывать, что не на всех одновременно работающих машинах постоянно нужны рабочие (транспортирующие устройства). Поэтому рабочие заняты чаще всего на основных машинах. Если линия работает не полную смену, то они заняты и на других линиях.

График работы машин размещен в приложении

8. Технико-экономическое обоснование проекта

В этом разделе дается оценка системы машин в целом по ферме, обосновываются предлагаемые мероприятия и конструктивная часть. При курсовом проектировании обоснование обычно сводится к определению эффективности применения комплексной механизации, которая снижает затраты труда, себестоимость продукции, срок окупаемости капиталовложений.

8.1 Расчёт штата фермы и определение затрат труда на 1ц молока Необходимое число рабочих на ферме определяем на основании предыдущих расчётов и существующих норм загрузки. Расчёты сводим в таблицу 9.

Таблица 8.1 — Расчёт штата фермы.

По данным таблицы определяем затраты труда в целом на ферме для стойлового и пастбищного периодов:

(8.1)

(8.2)

где число рабочих на ферме соответственно для стойлового и пастбищного периодов,

учитывая совмещение профессий;

продолжительность рабочего дня,

продолжительность зимнего и летнего периодов (соответственно 240 и 125 дней);

Определяем количество произведенного молока для стойлового и пастбищного периодов по формулам:

(8.3)

(8.4)

где продуктивность одной коровы за зимний и летний периоды, ц;

ц;

ц.

Затраты труда на производство единицы продукции рассчитываем по формулам:

(8.5)

(8.6)

Тогда средние затраты труда (чел.-ч/ц):

(8.7)

чел.-ч/ц.

Экономия затрат труда на единицу продукции:

(8.8)

где — затраты труда до введения комплексной механизации, принимаем условно

9. Конструктивная разработка В качестве конструкторской разработки мною выбран измельчитель кормовой тыквы и крупных корнеплодов. [5]

Для измельчения крупногабаритных шарообразных объектов, в том числе и содержащих пустоты, применяются различные варианты конструкций.

Для повышения качества измельчения и смешивания кормов на ИСК-3 предлагается грани ножей нижнего яруса и режущих элементов, взаимодействующих с ними, выполнять зубчатыми и располагать наклонно к вертикальной плоскости. С наружи камеры по её периметру закрепляются вертикальные оси, на которые шарнирно и под углом к ножам устанавливаются режущие элементы в виде двуплечих рычагов, плечи размещены снаружи камеры и подпружинены.

С целью уменьшения затрат энергии предлагаются подающее приспособление с выходным патрубком и ротор с подвижными ножами. Ротор выполнен в виде полого усеченного конуса со щелями вдоль его образующих, подвижные ножи закреплены на кромках щелей под углом 75−85 к радиусу основания конуса.

Все рассмотренные конструкции измельчителей позволяют производить измельчение крупногабаритных шарообразных тел, но получаемые частицы продукта имеют неодинаковую форму и размеры.

Для устранения этого недостатка целесообразно применить двустадийное измельчение, позволяющее получить продукт заданного размера. На первой стадии происходит предварительное измельчение до относительно крупных размеров, на второй стадии получается продукт заданных размеров.

Анализ конструктивно-технологических схем питателей и измельчителей сочных кормов позволил разработать схему питателя-измельчителя кормовой тыквы и крупногабаритных корнеплодов.

Конструктивно-технололгическая схема питателя-измельчителя сочных кормов представлена на рисунке. Питатель-измельчитель включает бункер 1, днище которого выполнено в виде подающего транспортера. В передней ее части — 2-х-ступенчатый измельчающий аппарат.

Первая ступень аппарата представлена двумя валами 2, на которых размещены с определенным шагом режущи диски 3 (фрезы). Под валами размещен шнековый транспортер, коней вала которого выполнен в виде конуса 5. Под конической частью вала в кожухе шнека — окно. В окне размещен пакет ножей 6.

При работе питателя-измельчителя кормовое сырье (тыква или корнеплод) транспортером подается на первую ступень измельчающего аппарата, разрезается на дольки определенного размера, которые падают на шнек и далее транспортируются ко второй ступени измельчения. Здесь предварительно измельченный продукт дополнительно разрезается ножами, проходит через зазоры между ними и далее по назначению.

Рис 1. Измельчитель кормовой тыквы и крупных корнеплодов. 1 — бункер; 2 — вал двух ступенчатого измельчающего аппарата; 3 — режущие диски; 4 — шнек; 5 — конец вала шнекового транспортера; 6 — пакет ножей.

Список литературы

Механизация и технология производства продукции животноводства / В. Г. Коба, Н. В. Брагинец и др. — М.: Колос, 2000.

Пиварчук В. А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации и технологии животноводства: Учеб. пособие / В. А. Пиварчук, У. К. Сабиев. -Омск: Издат-во ОмГАУ, 2001.

Пиварчук В. А. Практикум по механизации и технологии животноводства: Учеб. пособие / В. А. Пиварчук, У. К. Сабиев, Омск: Издат-во ОмГАУ, 2004. -238с.

Методические указания для выполнения расчета по дисциплине «Механизация и технология животноводства».

Сельский механизатор: измельчитель кормовой тыквы и крупных корнеплодов/ В. В. Коновалов, В. П. Терюшков, А.В. Чупшев// д.т.н., профессор, к.т.н, аспирант — 2007. — № 11