Электрическая часть. 
Разработка дискретной системы управления электроприводом вакуумных насосов на элементах Logo!

Поверочный расчет и выбор технологического оборудования

Комплексная электрификация и механизация технологических процессов животноводческих ферм заключается в применении систем машин и механизмов, связанных между собой технологической взаимосвязью и производительностью и охватывает весь комплекс работ по созданию определенного вида продукции или выполнении определенного процесса. Она обеспечивает лучшее использование средств, внедрение интенсивных технологий производства продукции животноводства, резкое повышение производительности труда, способствует ликвидации различий между умственным и физическим трудом. В основу систем машин для комплексной механизации и автоматизации животноводства закладываются пути по увеличению производства высококачественной продукции, росту производительности труда, улучшение условий труда и др.

По способу содержания различают две основные системы [12]: со свободным выходом животных за пределы здания, в котором они размещаются, и с ограниченным размещением животных в здании. Существенное влияние на выбор системы содержания животных оказывают природно-климатические условия, вид и половозрастные особенности животных, тип, размер и направление хозяйства, а также другие факторы.

Принимаем привязное содержание коров. Содержание коров стойлово — пастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9· 1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ОСК-25А с групповым отвязыванием животных. Стойла располагаются в четыре ряда, образуя два кормовых проезда шириной 2,25 метров и три навозных прохода: два пристенных шириной 1,8 метра и один в середине здания шириной 2,28 метра (между окончаниями стойл).

Как указано в пособии [12] в одном непрерывном ряду размещается 25 коров.

В зимнее время в течение дня при благоприятных погодных условиях возможна организация прогулок коров продолжительностью не менее 2 часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 м² на одну голову.

Как указано в учебнике [12], кормление животных предусмотрено из стационарных бетонных кормушек, загружаемых силосом, измельченными грубыми кормами с помощью прицепного тракторного кормораздатчика ПТУ-10К или КТУ-10. Для раздачи концентрированных кормов и корнеплодов используют ручные тележки УТР-0,3. Для хранения концентрированных кормов в каждом коровнике предусмотрен бункер. Загрузка бункера кормами механизирована с помощью норм НЦГ-10. Выдача концентрированных кормов рациональна, для чего под бункером имеются весы ВЦП-500.

В летний период коровы пасутся на пастбище с организацией подкормки из зеленого кормов и концентратов.

Поение скота водой предусматривает использование подстилки (соломенной резки) в течение года из расчета 0,5 килограмм в сутки на одну голову. Годовая потребность в подстилке 365 центнеров.

Навозная жижа, стоки от мытья полов и кормушек стойлового помещения поступают в лотки горизонтальным транспортером ТСН-160, затем направляются в приемник, из которого с помощью наклонного транспортера загружаются в транспортное средство для вывоза.

Первичная обработка молока производится с целью сохранения молока в свежем виде, необходимое для перевозки на предприятие молочной промышленности.

Этот вид обработки состоит из следующих операций:

• — дующих операций;
• — очистка от механических примесей;
• — охлаждение.

В стойловых помещениях коровника принята приточно-вытяжная вентиляция, рассчитанная на борьбу с избытками тепла, влаги, газовыделений.

Приточная вентиляция запроектирована механическая с подогревом воздуха +50С в калориферах, вытяжка естественным путем выдавливания воздуха через щель между плитами на коньке покрытия вдоль всего помещения. В остальных помещениях молочного блока вытяжка принята естественная.

Характеристика производственных помещений.

1) Помещение для животных:

Габаритные размеры коровника 84Ч21 м в плане, высота помещений для животных — 3,2 м. Несущие стены — керамзитбетонные, внутри стены оштукатурены. Наружные стены имеют 40 оконных блоков.

В каждом крыле находятся по 200 коров, массой 500 кг и уровнем продуктивности — 15 литров каждая.

2) Подсобные помещения и помещения для персонала имеют несущие кирпичные стены. Двери деревянные.

Выбор системы для удаления навоза.

Уборка навоза — трудоемкий процесс, который занимает в производственном цикле ферм и комплексов значительное время. Поэтому создание устройств, обеспечивающих автоматическое управление навозоуборочных устройств, в животноводческих помещениях — важная задача.

Согласно учебнику [12] существуют следующие виды уборки навоза: гидравлическая система уборки навоза, где навоз поступает в навозоприемный канал, затем поступает в магистральный канал, предназначенный для самотечной транспортировке навоза к сборнику, после чего насосами перекачивается к месту хранения. Также существуют мобильные навозоуборочные средства, где на транспортное средство навешивается агрегат для уборки навоза и затем транспортируют к месту хранения. Наибольшее распространение на животноводческой ферме получили скребковые транспортеры кругового движения, которые при помощи скребков, прикрепленных к цепи перемещают навоз по специальным каналам и подают его в транспортные средства. Для уборки навоза на ферме применяем именно эту систему, т.к. она проста и удобна в эксплуатации, не требует больших затрат в процессе ее монтажа, имеет приемлемый расход электроэнергии и поэтому получила широкое распространение.

Для уборки навоза на ферме принимаем 2 вертикальных и 2 горизонтальных навозоуборочных транспортеров кругового движения ТСн-160 (табл. 2.1), каждый из которых может обслуживать 100 голов крупного рогатого скота.

Таблица 2.1 Технические данные ТСН-160[2].

ТСН-160 состоит из горизонтального и наклонного транспортера. Горизонтальный транспортер при помощи скребков, прикрепленных к цепи перемещает навоз по специальным каналам из помещения к наклонным транспортерам, которые подают его в транспортное средство. Сначала включается наклонный транспортер, затем горизонтальный. Отключают их в обратной последовательности. После отключения горизонтального транспортера, наклонный отключают через промежуток времени, достаточный для освобождения его от навоза.

Для определения времени работы данной установки определяем суточный выход навоза:

.

где: N — количество животных,.

m — суточный выход навоза от одного животного.

Анализ состава навоза животноводческих ферм показал, что в нем содержится до 20−95% технической воды, подстилки 12−18%, остатки кормов 8−12%, грунта и прочих примесей до 19%.

Суточный выход навоза с учетом содержимого прочих примесей:

.

где — поправочный коэффициент, учитывающий подстилку и остатки корма, принимают равным (1,1−1,25).

Время уборки навоза:

.

где: Q — производительность одного транспортера, т/ч (для ТСН-160 Q=5 т/ч),.

N — количество транспортеров.

Доение коров — одно из наиболее трудоемких процессов. Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В зависимости от системы содержания животных и применяемых установок можно снизить затраты труда по сравнению с ручным доением в 2−5 раз, что уменьшает потребность в рабочей силе.

Различают два способа машинного доения: отсос при помощи вакуума и механическое выжимание. Последний способ, как подражательный ручному доению, разработан неудовлетворительно и практически не применяется. При доении вакуумом молоко при помощи вакуума отсасывается из вымени коровы и затем поступает в доильную емкость, после чего фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Выбираем вакуумный способ машинного доения, т.к. он более автоматизирован и имеет значительное преимущество по сравнению с механическим выжиманием.

Для доения коров на животноводческой ферме принимаем две установки вакуумного доения АДМ-8 в варианте, рассчитанным на 200 коров, и четыре вакуумных насоса УВУ 60/45.

Режим работы доильной установки является определяющим в процессе производства молока. Работа доильного оборудования существенно влияет на качество получаемого продукта и физическое состояние коров. В дипломном проекте рассматривается вопрос применения регулируемого электропривода молочного насоса НМУ-6 с целью снижения энергопотребления на процесс вывода молока из-под вакуума и оптимизации молочных потоков в линии первичной обработки молока на ферме.

Поэтому в дипломном проекте выполним поверочные расчеты по выбору мощности электродвигателя для технологического оборудования, к ним относятся: молочный насос и вакуумный насос.

Вакуумный насос.

Необходимая подача вакуумного насоса доильной установки.

где, коэффициент, учитывающий неполную герметизацию системы.

расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8).

число доильных аппаратов в установке.(n=12).

Выбираем вакуумный насос УВУ-60/45 с подачей вакуума 60 мі/ч.

Таблица 2.2 Технические данные АДМ-8 2 комплектации.

Доильная установка для доения коров в молокопровод в стойлах — АДМ-8.

Согласно источнику [12] доильная установка применяется при привязном содержании коров. Она позволяет выполнять следующие технологические операции: доение, зоотехнический контроль величины надоя молока от каждой коровы, фильтрацию молока, перекачку молока, групповой учет надоя молока, охлаждение молока, циркулярную промывку и дезинфекцию молочных магистралей и доильного оборудования в автоматическом и ручном режимах. Установка комплектуется оборудованием, перечисленным в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Комплектация доильной установки АДМ-8.

Технологический процесс установки протекает в таком порядке: пуск установки подготовка животных к доению, включение доильных аппаратов, постановка их на вымя, доение, отключение аппаратов после машинного додоя и перенос его на следующее рабочее место. Полученное молоко по молокопроводу проходит в молочную, где фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Т.к. в комплект поставки не входят холодильная машина и резервуар охладитель, то их выбираем отдельно.

Продолжительность работы вакуумных насосов в течение дойки:

где, число коров (число дойных коров) производительность оператора машинного доения (Q=25).

число операторов (n=4 таблица 13.1).

продолжительность промывки молокопровода.

Выбор резервуара для хранения молока.

Резервуар предназначен для сбора и охлаждения молока. Для доильной установки АДМ-8 рекомендуется применять танки-охладители ТОВ-1 или ТО-2 и поэтому выбираем танк охладитель ТО-2 емкостью 2000л. Резервуар может работать с доильными установками всех типов. Состоит из емкости.

прямоугольной формы с двойными стенками, наклонным днищем в сторону сливного крана, фильтра молока, мешалки с электродвигателем и редуктором, через отверстия полого вала которого разбрызгивается моющая жидкость, промывочного устройства, включающего вихревой самозасасывающий насос ВКС-2/26. В качестве хладоносителя используют воду из водопровода или воду охлаждаемую холодильной установкой.

Таблица 2.4 Технические характеристики ТО-2.

Выбор холодильной установки.

Охлаждение — важнейший способ сохранения качества и удлинения сроков сохранности сельскохозяйственных продуктов, замедляющий протекание в них биологических процессов. Холодильные машины и установки широко применяются на прифермерских молочных предприятиях переработки сельскохозяйственной продукции, в хранилищах картофеля, овощей, фруктов. Охлаждение основано на переносе теплоты от охлаждаемой среды с нижним температурным уровнем к окружающей среде. Этот же принцип можно использовать для нагрева материалов и сред.

В обоих случаях происходит изменение (трансформация) температурного потенциала предмета труда: при охлаждении — понижение, а при нагреве — повышение. Устройства, осуществляющие перенос теплоты от среды с более низкой температурой к среде с более высокой температурой, называют трансформаторами теплоты. В зависимости от целей процесса один и тот же трансформатор теплоты может охлаждать рабочую среду, либо нагревать или одновременно охлаждать одну среду и нагревать другую.

Т.к. в основном для получения хладоносителя для охлаждения молока в танке охладителе ТО-2 применяют холодильную установку МХУ-8С [12], а также ее рекомендуют применять совместно с доильной установкой АДМ-8, то выбираем именно ее.

МХУ-8С предназначена для получения искусственного холода, который используется для охлаждения циркулирующей воды в молочных охладителях в стационарных условиях. Состоит из бака-аккумулятора холода и машинного агрегата представляющий собой компрессор с электродвигателем, конденсатора, обдуваемого потоком воздуха с помощью вентилятора, на конденсаторе установлено термореле, управляющие электродвигателями, приводящими в действие компрессор и вентилятор. Водяной центробежный насос поставляется отдельно, поэтому бак-аккумулятор холода снабжен дополнительным патрубком для присоединения всасывающего патрубка насоса.

Таблица 2.5 Технические данные МХУ-8С.

Выбранное оборудование представлено в таблице 2.6.

Таблица 2.6 Выбранное технологическое оборудование.