Проект механизации фермы КРС на 100 голов с модернизацией мобильного кормораздатчика на базе КТУ-10А

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО Костромская государственная сельскохозяйственная академия Факультет заочного обучения Кафедра: «Механизация животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ на тему:

Проект механизации фермы КРС на 100 голов с модернизацией мобильного кормораздатчика на базе КТУ-10А Выполнил: Бубнов Н.А.

студент 5 курса 1 группы Принял: Воронцов В.П.

Кострома 2006

1. Выбор технологии содержания животных и структуры стада

2. Расчёт суточной и годовой потребности в кормах

3. Расчёт кормохранилищ

4. Расчёт кормоприготовительного оборудования

5. Расчёт оборудования транспортирования и раздачи корма

6. Расчёт механизации водоснабжения и автопоения

7. Расчёт микроклимата. Расчёт вентиляции

8. Расчёт механизации удаления навоза

8.1 Расчёт навозохранилищ

8.2 Выбор и расчёт средств для удаления навоза из помещений

9. Расчёт машинного доения и первичной обработки молока

9.1 Машинное доение коров

9.2 Первичная обработка молока

10. Проектирование генерального плана

10.1 Требования к проектированию генерального плана

10.2 Основные и вспомогательные постройки животноводческих хозяйств

11. Расчет технологической карты на производство продукции животноводства

12. Конструктивная разработка

12.1 Техническая характеристика, описание устройства и рабочего процесса кормораздатчика

12.2 Расчет основных параметров кормораздатчика

13 Безопасность жизнедеятельности и экологичность проекта

13.1 Мероприятия по защите окружающей среды

14 Технико-экономическое обоснование проекта СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

В настоящее время в нашей стране последовательно проводится курс на реформирование хозяйственного механизма страны, на достижение качественно более высокого уровня эффективности производства во всех отраслях народного хозяйства. Индустриализация сельского хозяйства, техническое его перевооружение создали необходимое условие для широкой программы интенсификации животноводства и увеличения его продуктивности, повышения производительности труда, снижения себестоимости продукции. Индустриализация, концентрация и специализация животноводства — процесс необратимый. Будут совершенствоваться типы построек для размещения животных и технологические процессы, улучшаться качество и питательность кормов, повышаться общая культура ведения животноводства. Следует всегда помнить, что максимум продукции хорошего качества могут дать здоровые животные при их сбалансированном кормлении. Одно из центральных мест в этих мероприятиях занимает техническое оснащение ферм и комплексов, повышение энерговооруженности труда на основе применения научно обоснованной системы машин. При разработке и обосновании системы машин предусмотрено: внедрение прогрессивных технологий, обеспечивающих повышение продуктивности животных и птицы, экономное использование кормов, электроэнергии, топлива и других материалов; улучшение условий труда в животноводстве и птицеводстве, сохранение окружающей среды, рациональное использование органических удобрений для повышения плодородия почв.

Важное значение в повышении качества и объема получаемой продукции, а также снижении ее себестоимости имеет правильный подбор рациона кормления животных, создание оптимального микроклимата в помещении, правильное, качественное и своевременное доение коров, своевременное удаление навоза из помещения.

1 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ СОДЕРЖАНИЯ ЖИВОТНЫХ И СТРУКТУРЫ СТАДА

Система содержания животных в значительной мере предопределяет технологию производства продукции животноводства. Перспективная технология содержания животных должна предусматривать удобное размещение животных, внедрение комплексной механизации, автоматизации и научной организации труда.

При содержании крупного рогатого скота на фермах применяют две основные системы содержания — привязную и беспривязную. Каждая из них имеет несколько вариантов. При привязной системе содержания применяются следующие способы содержания животных: круглогодовой стойловый, стойлово-пастбищный и стойлово-лагерный.

При стойлово-пастбищном способе в период вегетации растений скот пасется на долголетних культурных пастбищах. В ночное время и в неблагоприятную погоду животные находятся на животноводческом комплексе. Здесь же, как правило, происходит доение коров. В остальное время года животных содержат на комплексе. Такой способ содержания применяется при наличии возможностей создания долголетних культурных пастбищ вблизи комплексов. Он находит применение в молочном и мясном скотоводстве.

При круглогодовом стойловом способе содержания животные круглый год находятся на комплексах, куда доставляются корма. В период вегетации растений используются корма зеленого конвейера. Такой способ содержания применяется при высокой концентрации животных на комплексах по производству молока и говядины, где нет возможности создать культурные пастбища.

Стойлово-лагерный способ содержания применяется в молочном и мясном скотоводстве при удаленности пастбищ от комплексов. В этом случае на пастбищах организуются летние лагеря, где животных подкармливают, доят.

При беспривязной системе содержания применяются следующие способы содержания: беспривязный на глубокой подстилке; беспривязно-боксовый с выгулом и без выгула; беспривязный в комбибоксах.

В данном проекте принят стойлово-пастбищный способ с привязным содержанием животных.

На сельскохозяйственных предприятиях молочно-мясного направления рекомендуется следующая структура стада для животных.

Таблица 1

Структура стада

2. РАСЧЕТ СУТОЧНОЙ И ГОДОВОЙ ПОТРЕБНОСТИ В КОРМАХ

Для определения потребности в кормах необходимо знать рационы кормления животных. Рационы для крупного рогатого скота принимаем из [4, с. 131] для летнего и зимнего периодов.

Таблица 2

Рационы кормления сельскохозяйственных животных, кг

Определяем суточную потребность в кормах (кг/сут) по формуле:

где q_i — норма одного вида корма на одну голову, кг/сут (таблица 14);

n_i — число животных в одной половозрастной группе, гол;

m — число половозрастных групп.

Силос:

Р_сут = 12•46 + 8,5•12 +7•13 +1,4•14+11•2 + 7,7•6 +7•7 = 881.8 кг/сут.

Грубые корма (сено, солома):

Р_сут=2•46+4,5•12+1,2•13+1,5•14+1,9•2+1,3•6+1,1•7 = 201.9 кг/сут.

Корнеплоды:

Р_сут=10•46+7•12+5,8•13+1,4•14+9,1•2+6,3•6+5,8•7=735.6 кг/сут.

Сенаж:

Р_сут = 5•46 + 3,6•12 + 3•13 + 4,7•2 + 3,3•6 + 3•7 = 362.4кг/сут.

Травяная мука:

Р_сут = 0,6•46+ 0,25•12 + 0,2•13 + 0,15•14 + 0,6•2+ 0,3•6+0,4•7 = 41.1 кг/сут.

Минеральные добавки: зимний период:

Р_сут = 0,05•46+ 0,05•12 + 0,04•13 + 0,02•14 +0,09•2 + 0,04•6 + 0,05•7 = 4.47

кг/сут летний период:

Р_сут = 0,05•46+0,05•12+0,04•13 + 0,15•14+0,09•2 +0,04•6 + 0,05•7 = 6.29

кг/сут Концентраты: зимний период:

Р_сут = 2,7•46 + 1,8•12 +1,5•13+0,9•14+2,5•2+1,7•6+1,5•7 = 193.6 кг/сут;

летний период:

Р_сут = 3•46 + 2,1•12 + 1,7•13 + 1,2•14 + 2,8•2 + 1,9•6 +1,7•7 = 231кг/сут.

Молоко искусственной обработки:

Р_сут = 4,8•14 = 67.2 кг/сут.

Зеленая масса:

Р_сут = 30•46 + 21•12 + 17,4•13 + 7•14 + 27,7•2 + 19,3•6 + 17,4•7 = 2249.2

кг/сут.

Обрат:

Р_сут = 4•14 = 56 кг/сут.

Далее определяем годовую потребность в кормах (кг) по формуле:

где Т_л и Т_з — соответственно число дней летнего и зимнего периодов (Т_л=150, и Т_з=215);

k — коэффициент, учитывающий потери корма при хранении и транспортировке [5, с. 33].

Силос:

Р_год = 881.8•215•1,1 = 208.545 т.

Грубые корма (сено, солома):

Р_год = 201.9•215•1,25•10^-3 = 54.26 т.

Корнеплоды:

Р_год = 735.6•215•1,03•10^-3 = 162.898 т.

Сенаж:

Р_год = 362.4•215•1,05•10^-3 = 81.811 т.

Травяная мука:

Р_год = 41.1•215•1,01•10^-3 = 8.924 т.

Минеральные добавки:

Р_год = (4.47•215•1,01 + 6.29•150•1,01) •10^-3 = 1.92 т.

Концентраты:

Р_год = (193.6•215•1,01 + 231•150•1,01) •10^-3 = 77.04 т.

Зеленая масса:

Р_год = 2249.2•150•1,25•10^-3 = 4p21.725 т.

Обрат:

Р_год = 56•150•1•10^-3 = 8.4 т.

Молоко искусственной обработки:

Р_год = 67.2•215•1•10^-3 = 14.448 т.

Результаты расчета потребности кормов сносим в таблицу 15:

Таблица 3

Потребность кормов

3. РАСЧЕТ КОРМОХРАНИЛИЩ

Для хранения грубых и сочных кормов необходимо применять такие хранилища, в которых потери питательных веществ были бы наименьшими. Грубые корма (сено, солома) хранят в скирдах.

Общая вместимость хранилища (м³) для хранения готовых запасов корма определяем по выражению:

где Р_год — годовая потребность в кормах, т;

с — насыпная плотность корма, т/м³, [4, с. 132].

Потребное число хранилищ:

где V_т — типовая вместимость хранилища, м³, [5, с. 34];

е — коэффициент использования вместимости хранилища, [5, с. 34].

Силос: Принимаем 1 траншеи для хранения силоса, объемом по 1000 м³ и размерами по 9Ч22 м.

Сенаж:

Принимаем 1 траншею для хранения сенажа, объемом 1000 м³ и размерами 9Ч22 м.

Концентраты:

Травяная мука:

Принимаем 1 склад концентрированных кормов и травяной муки, объемом 1000 м³ и размерами 9Ч22 м.

Корнеплоды:

Принимаем 1 корнеплодохранилище, объемом 1000 м³ и размерами 9Ч22 м.

Грубые корма (сено, солома):

Принимаем 2 скирды для хранения грубых кормов, объемом по 1000 м³ и размерами по 9Ч22 м.

Результаты всех расчетов сносим в таблицу 16:

Таблица 4

Хранилища кормов

4. РАСЧЕТ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В зависимости от размеров комплексов (ферм), видов обрабатываемых кормов используют кормоприготовительные (комбикормовые) предприятия (кормоцехи), кормовые дворы и отдельные кормоприготовительные линии. Кормоприготовительные предприятия располагают в отдельном здании или сблокировано со складами концентрированных кормов. Это уменьшает затраты на транспортировку кормов из склада на кормоприготовительное предприятие. Приготовленные корма доставляют в помещения и разгружают в кормушки.

Технология обработки и приготовления кормов зависит от конкретных условий хозяйства, зоотехнических требований к скармливанию, экономической целесообразности применения тех или иных способов обработки и приготовления кормов.

Технологическое оборудование, предназначенное для животноводческих ферм, позволяет использовать следующие способы приготовления кормов: механический, тепловой, химический, биологический и биохимический.

Суточный расход Q_сут в кг/сут всех видов кормов на ферме состоит из двух частей: кормов, которые подлежат обработке и которые по зоотехническим требованиям обработке не подлежат. Грубые, концентрированные корма и корнеплоды обязательно обрабатываются, а силос, сенаж, зеленая масса и минеральные добавки готовы к выдаче. Расчет оборудования приведем для зимнего рациона кормления, так как летом основной пищей животных составляет зеленая масса и, поэтому, кормоцех загружен слабо.

Общее количество кормов в кг, подлежащих обработке, определяем по формуле:

Q_об = Q_сут — Q_н,

где Q_сут — суточный расход кормов, кг;

Q_н — суточный расход кормов, скармливаемых в натуральном виде, кг (в нашем случае — это силос, сенаж и минеральные добавки).

где а_i — масса данного корма в суточном рационе, скармливаемого в натуральном виде, кг;

m_i — число животных в группе, гол.;

n — число групп животных;

Р_сут.н — суточная потребность в корме, не подлежащего обработке, кг/сут.

Q_н = 881.8 + 362.4 + 6.29 = 1250.49 кг.

Суточный расход кормов в кг:

Q_сут = 881.8 + 201.9 + 735.6 + 362.4 + 41.1 + 193.6 + 4.47 = 2420.87 кг.

Q_об = 2420.87 — 1250.49 = 1170.38 кг.

Суммарный суточный расход всех кормов, подлежащих обработке, равняется суточной производительности кормоцеха.

Технологический расчет оборудования и их выбор заключается в определении производительности линий, количества машин и вспомогательного оборудования, а также транспортных средств и раздатчиков.

В общем случае часовую производительность линии в кг/ч определяют по формуле:

где t — время работы технологической линии, ч (для ферм средних размеров t=3…4 ч);

з — коэффициент использования времени смены (з = 0,7…0,8).

Сменная производительность кормоцеха в кг в смену равна:

где k — кратность кормления (k = 2…3).

Производительность технологической линии необходимо рассчитывать по взаимосвязи со сроками хранения подготовленных кормов.

Измельченные корнеплоды по зоотехническим требованиям допускается хранить 1,5…2 ч, тогда производительность линии для обработки корнеклубнеплодов в кг/ч равна:

где Q_кп — суточный расход корнеклубнеплодов на ферме, кг;

n_кп — число выдач корнеклубнеплодов за сутки (n_кп = 2…3).

Необходимое количество моек-измельчителей:

где Р_изм — производительность мойки-измельчителя, кг/ч [9, с. 152].

Принимаем 1 машину ИКМ-5М для обработки корнеклубнеплодов.

Производительность технологической линии в кг/ч для подготовки концентрированных кормов:

где Q_к — суточный расход концентрированных кормов на ферме, кг;

t_л — продолжительность работы измельчителя, ч.

Необходимое количество зернодробилок:

где Р_др — производительность зернодробилки, кг/ч [9, с. 83].

Принимаем 1 машину КДУ-2А.

Производительность линии измельчения грубых кормов в кг/ч определяем по формуле:

где Q_гр — суточный расход грубых кормов на ферме, кг;

t_л — продолжительность работы измельчителя, ч (t_л = 3…4 ч).

Необходимое количество измельчителей:

где Р_изм — производительность измельчителя грубых кормов, кг/ч [9, с. 116].

Принимаем 1 машину ИГК-30Б для измельчения грубых кормов.

Для травяной муки применять машину типа АВМ экономически невыгодно, так как большую часть времени она будет простаивать, также такая машина очень дорогостоящая и энергоемка. В результате выгоднее приобретать готовую травяную муку.

Наиболее эффективно кормить животных смешанными кормами, состоящими из нескольких компонентов. При подготовке многокомпонентных кормосмесей основной машиной этой линии является смеситель непрерывного и периодического действия.

Суточная масса кормовой смеси Q_см, в кг/сут, состоит из суммы кормов Q_об и количеств воды Q_в, кг, которую необходимо добавить в смесь для заданной влажности корма, то есть:

Q_см = Q_об + Q_в,

Значение Q_в определяем по формуле:

где В_з — заданная влажность рациона, % (В_з = 60…80%);

В_р — расчетная влажность кормовой смеси, %.

где q₁…q_n — масса каждого компонента рациона, кг;

В₁…В_n — влажность каждого компонента, %

— влажность концентратов 14%

— корнеклубнеплодов 80%

— зеленой массы 70…75%

— силоса 65%

— травяной муки 16%

— обрата 91%

— соломы и грубых кормов 14…17%.

— для рациона у коров.

Q_см = 1170.38 + 495.46 = 1665.84 кг/сут.

Количество кормосмеси для разовой дачи равно, учитывая, что при каждом кормлении животным выдается одинаковая порция корма:

Тогда часовая производительность линии смешивания в кг/ч:

где t_см — время работы смесителя, ч [4, с. 110].

Количество смесителей периодического действия:

где с_с — плотность смеси, кг/м³ [4, с. 132];

V_с — объем смесителя, м³ [4, с. 140];

?_з — коэффициент заполнения (0,8…0,9);

z — число циклов смешивания, ч^-1 (z = 1 ч^-1).

Принимаем один смеситель АПС-6.

Результаты всех расчетов представляем в виде таблицы:

Таблица 5

Кормоприготовительное оборудование

5. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И РАЗДАЧИ КОРМА

На фермах доставку и раздачу кормов целесообразно организовать в виде поточной линии. При этом наиболее приемлемыми считаются такие схемы:

· доставка кормов мобильными средствами, раздача — стационарными кормораздатчиками;

· доставка и раздача кормов мобильными кормораздатчиками;

· доставка и раздача кормов стационарными средствами.

В данном проекте принимаем доставку и раздачу кормов мобильными кормораздатчиками.

Определяем суточный грузооборот на ферме:

где n_i — количество животных в обслуживаемой группе, гол;

q_i — количество корма, входящего в рацион, на одну голову, т (для примера возьмем только в стойловый период);

L — длина пути перемещения корма, км;

m — количество групп животных;

Р_сут — суточная потребность в корме, т/сут.

Для расчетов расстояния перевозок «L» можно принять (в зависимости от вида кормов):

· грубые кормаL_Г=0,5…2,5 км

· сенаж-силосL_С=0,8…3,5 км

· зеленые кормаL_З=1,5…6,5 км

· комбикормаL_К=0,9…2,5 км

· корнеклубнеплодыL_КОР=1,0…3,0 км

· прочие кормаL_ПР=0,5…3,0 км Силос: G_сут = 0.8881•2 = 1.77 т•км.

Грубые корма: G_сут = 0,2019•1,5 = 0,3 т•км.

Корнеплоды: G_сут = 0.7356•2 = 1.47 т•км.

Сенаж: G_сут = 0.3624•2 = 0.72 т•км.

Травяная мука: G_сут = 0,041•1,5 = 0,06 т•км.

Минеральные добавки: G_сут = 0,447•2 = 0,0089 т•км.

Концентраты: G_сут = 0,1936•1,5 = 0.29 т•км.

Определяем суммарный суточный грузооборот кормов:

G_сут = 1.77+ 0.3 +1.47 +0.72 +0.06 +0.0089 +0.29 = 4.6189 т•км.

Зная суточный грузооборот на ферме и расстояние перевозок, определяем часовой грузооборот:

где з — коэффициент неравномерности использования транспортных средств в течение суток, (з = 0,35…0,40).

Продолжительность в ч перевозки корма:

где v_r — скорость движения агрегата с грузом (кормом), км/ч;

L — расстояние перевозки корма, км (примем L = 2 км).

Продолжительность движения агрегата без груза (холостой ход):

где v_х — скорость движения агрегата без груза (холостой ход), км/ч.

В расчете можно принять: v_r = 10 км/ч, v_х = 15 км/ч, при раздаче корма v_р = 1,9 км/ч.

Определяем количество транспортных единиц:

где V — вместимость кузова транспортных средств, м³ (для КТУ-10 V = 10 м³ [4, с. 133]); с — плотность корма, т/м³ [4, с. 132];

z — число рейсов за один час;

L_пер — длина пути перевозки корма, км.

Число рейсов определяем по формуле:

где t_р — продолжительность выгрузки кормов, мин (15…20 мин);

t_п — продолжительность времени погрузки корма, мин.

где W_п — производительность погрузочных средств, т/мин (для Д-660 W_п=2,5 т/мин [4, с. 143]); Р_раз — разовая дача корма, т.

где k — кратность кормления (k = 2…3).

Зная время раздачи корма на ферме (Т_р = 25…35 мин) определяем количество мобильных кормораздатчиков:

где W_к — производительность кормораздатчика, т/ч (для КТУ-10 W_к=20…50 т/ч [4, с. 133]).

В результате расчетов нам требуется один кормораздатчик КТУ-10.

6. РАСЧЕТ МЕХАНИЗАЦИИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И АВТОПОЕНИЯ

Система водоснабжения — комплекс мероприятий, включающий забор воды из источников, подъем ее на высоту, очистку, хранение, подачу и потребление.

Состав машин и инженерных сооружений зависит в основном от источника водоснабжения и требований, предъявляемых к качеству потребляемой воды.

Схема водоснабжения — технологическая линия, связывающая в той или иной последовательности водопроводные сооружения, предназначенные для добывания, перекачки, улучшения качества транспортирования воды к пунктам ее потребления.

В зависимости от конкретных условий (рельефа местности, мощности источника водоснабжения, надежности электроснабжения и др.) схемы водоснабжения могут быть с одним или с двумя подъемами воды, с хранением регулируемой емкости воды в водонапорных башнях или подземных резервуарах, с подачей противопожарного запаса воды непосредственно из источника воды и пр.

При выборе источника централизованного водоснабжения предпочтение отдается подземным водам по сравнению с поверхностными. Это объясняется повсеместным распространением подземных вод и возможностью использования их без очистки. Поверхностные воды применяются реже, так как они более подвержены загрязнению и перед подачей потребителю нуждаются в специальной очистке.

Среднесуточный расчет воды в л (м³) на ферме определяется по формуле:

где q_i — среднесуточная норма потребления воды одним животным, л, (таблица 18), [5, с. 69];

n_i — количество животных в половозрастной группе, гол;

m — число групп животных.

Таблица 6

Нормы потребления воды одним потребителем

Q_ср.сут = 100•46 + 60•2 + 60•12 + 30•13 + 20•14 + 20•7 + 30•6 = 6.43 м³.

Максимальный суточный расход воды в л (м³):

где б_сут — коэффициент суточной неравномерности, (б_сут=1,3).

Q_{макс.сут} = 6.43•1,3 = 8.359 м³.

Максимальный часовой расход в л/ч (м³/ч):

где б_ч — коэффициент часовой неравномерности (на фермах с автопоением б_ч=2…2,5; б_ч=4,0 — без автопоения).

Секундный расход в л/с воды равен:

Суточный расход насосной станции должен быть равен максимальному расходу воды на комплексе, а часовой расход станции (насоса) определяется по формуле:

где t — продолжительность работы насоса или станции в сутки, ч.

Продолжительность работы насоса выбирают в соответствии с дебитом водоисточника, учитывая, что расход насоса при этом должен быть или равен Q_{макс.час}, но не должен превышать дебита источника. С уменьшением t повышается потребляемая мощность для привода насоса, увеличиваются диаметр напорного трубопровода и емкость резервуара водонапорной башни, но сокращаются эксплуатационные расходы. При увеличении t сокращаются расходы на строительство, но эксплуатационные расходы увеличиваются. На основе сравнительных технико-экономических расчетов время работы насосной станции принимается равным 7 или 14 ч.

По величине Q_нас выбираем по рабочим характеристикам тип и марку погружного электронасоса [4, с. 125]: ЭЦВ 4−1,6−65, подача 1,6 м³/ч, давление 0,65 МПа, мощность 1,0 кВт.

Потребная мощность в Вт электродвигателя для привода насоса:

где Q_нас — объемный расход воды (подача насоса), м³/с;

с — плотность воды, кг/м³;

Н — полный напор насоса, м (берется из технической характеристики в МПа. Коэффициент связи между единицами 0,1 МПа = 10 м);

К_з — коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные перегрузки во время работы насоса (К_з=1,1…2,0);

g — ускорение свободного падения, м/с²;

з_н — КПД насоса согласно технической характеристике (для центробежных насосов з_н = 0,4…0,6, для вихревых з_н = 0,25…0,55);

з_п — КПД передачи от двигателя к насосу (при прямом соединении с насосом з_п = 1,0).

Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Н_св. Для водозаборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Н_св = 4…5 м (Н_св = 40…50 кПа) обеспечивается водонапорной башней.

Необходимая вместимость резервуара в м³ водонапорной башни равна:

V_рез = 0,20•8,359 = 1,67 м³.

Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 и 50 м³), то есть V_рез = 10 м³.

Диаметр труб выбирают так, чтобы скорость воды в них не превышала 0,4−1,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяем по формуле:

где Q_макс.с — максимальный секундный расход воды, м³/с;

v — скорость воды в трубах, м/с [8, с. 30].

Для поения животных используют поилки разных конструкций, что обусловлено различием вида животных, их половозрастных групп, способов их содержания. Поилки подразделяются на индивидуальные и групповые, стационарные и передвижные. По принципу действия их различают на клапанные, вакуумные, чашечные, сосковые, капельные, ниппельные, корытные и др.

Для поения животных в пастбищных условиях при отсутствии стационарных выгонов применяют передвижные поилки — цистерны с водой, оборудованные индивидуальными или групповыми автопоилками.

Выбираем тип автопоилок и определяем их количество на животноводческой ферме:

где m — количество животных, гол.;

z — коэффициент, показывающий, на какое количество животных предназначена та или иная автопоилка.

Автопоилки ПА-1 и АП-1 применяются для поения КРС на фермах привязного содержания. Автопоилки рассчитаны на поение двух голов КРС. Определяем число автопоилок АП-1 (ПА-1) для коров и быков-производителей:

Для остальных половозрастных групп применяем автопоилки АГК-4А, рассчитанные для применения при беспривязном содержании. Также основным достоинством такой автопоилки является то, что она с электроподогревом. Одна поилка рассчитана на поение 100 животных (то есть z=100). Для каждой половозрастной группы определяем свое количество поилок, так как каждая группа содержится отдельно от другой: нетели — 1 поилки, телки до 2-х лет — 1 поилки, телки до 1 года — 1 поилки, бычки до 1 года — 1 поилка, бычки старше 1 года — 1 поилка, всего — 5 поилок АГК-4А стадо машинный кормоприготовительный доение

7. РАСЧЕТ МИКРОКЛИМАТА

7.1 Расчет вентиляции

Для поддержания параметров микроклимата в оптимальном режиме или близком к оптимальному необходимо удалять из помещения вредные газы и обновлять воздух, то есть осуществлять воздухообмен в соответствии с нормами.

Определяем воздухообмен по углекислоте и по избытку влаги в холодный период года в м³/ч:

где С — количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч [4, с. 128];

m — количество животных в помещении, гол.;

С₁ — допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения, л/м³ (С₁ = 1,5 л/м³);

С₂ — содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м³ (С₂=0,3…0,4 л/м³);

W — количество водяного пара, выделяемое одним животным в течение часа, г/ч [4, с. 128];

в — коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, кормушек, автопоилок и т. д. (в=1,25);

W₁ — допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м³ (абсолютная влажность) где щ — нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, % [4, с. 127];

W_макс — максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м³ [9, с. 51];

W₂ — средняя абсолютная влажность приточного воздуха, г/м³ (W₂=3,2…3,3 г/м³).

Из полученных по формулам результатов для дальнейших расчетов выбираем максимальный воздухообмен

Кратность часового воздухообмена в ч^-1:

где V — объем помещения, м³ (коровник на 200 голов V=21· 78·3,55=5814,9 м³).

При К=3…5 выбирают принудительную вентиляцию без подогрева подаваемого воздуха.

Сечение вытяжных и приточных каналов в м² определяется по формуле:

где v — скорость воздуха в канале, м/с где h — высота канала, м (h=3 м);

t₁-t₂ — разность температур внутреннего и наружного воздуха, єС.

Количество вытяжных каналов определяем из выражения:

где f — площадь сечения одного канала, м² (площадь сечения вытяжных каналов принимается 0,25; 0,36; 0,5; 1 м² и более, приточных 0,04 и 0,06 м²).

принимаем m_к=2.

При принудительной вентиляционной системе поступление свежего воздуха обеспечивается приточными вентиляционными установками. Применяют вентиляторы низкого давления (до 980 Па) и среднего (2940 Па).

Расчет принудительной вентиляционной системы ведется из тех условий, что она должна работать периодически, поэтому подача системы должна быть в 2−3 раза больше расчетной величины воздухообмена, то есть:

L_ВС = (2…3)· L,

L_ВС = 2,5· 4560 =11 400 м³/ч.

Требуемый вентилятор подбирают по величине воздухообмена L_ВС и требуемому напору, необходимому для преодоления сопротивления движению воздуха в канале вентиляционной системы.

Объемную подачу вентилятора в м³/ч определяют по формуле:

где m_к — число вытяжных каналов.

Диаметр воздуховода в м определяем по формуле:

где v — скорость воздуха воздуховоде, которая принимается равной 12…15 м/с.

Необходимый напор вентилятора в Па определяем как сумму потерь давления от трения воздуха о воздуховод на прямолинейных участках (Н_пр) и местах сопротивлений (h_мс):

где Н — полный напор вентилятора, Па;

с — плотность воздуха, кг/м³ (с=1,2…1,3 кг/м³);

л — коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (л=0,02…0,03);

L — длина трубопровода на прямолинейном участке, м;

?о — сумма коэффициентов местных сопротивлений [4, с. 129].

По полученным величинам Q_В и Н подбираем необходимый вентилятор [4, с. 129]: центробежный типа Ц4−70 № 5, диаметр колеса 500 мм, подача 1,45−8,3 тыс. м³/ч, полное давление 180−830 Па, частота вращения 930−1420 мин^-1.

Расчетная мощность электродвигателя в Вт для привода вентилятора определяется по формуле:

где Q_В — подача вентилятора, м³/ч;

Н — полный напор вентилятора, Па;

з_в — КПД вентилятора (для центробежных вентиляторов з_в=0,4…0,6; для осевых з_в=0,2…0,3);

з_пер — КПД передачи.

Полученную расчетную мощность двигателя увеличивают при N<1,5 кВт на 50%, при N=2 кВт на 25%, при N=4…7 кВт на 20% и при N>7,5 кВт на 10%, то есть:

N_уст = N + K_м· N,

где K_м — коэффициент запаса мощности.

N_уст = 3,4 + 0,2· 3,4 = 4,08 кВт.

Из [10, с. 226] выбираем электродвигатель: 4А100L4У3 N=4 кВт, n_с=1500 мин^-1, n=1430 мин^-1.

8. РАСЧЕТ МЕХАНИЗАЦИИ УДАЛЕНИЯ НАВОЗА

8.1 Расчет навозохранилища

На крупных животноводческих комплексах в сутки накапливается огромное количество навоза (100…500 т), который необходимо удалить, а затем обеспечить соответствующее его хранение, переработку и использование в качестве удобрения, выполняя требования по охране окружающей среды.

В зависимости от системы содержания животных и способа удаления навоза последний получают густым или жидким.

Жидкий навоз представляет собой смесь твердых и жидких фракций экскрементов животных, технологической и смывной воды и отходов корма. Количество и качество жидкого навоза зависят от возраста, типа кормления, системы содержания, продуктивности животных и технологии накопления навоза.

Система навозоудаления должна обеспечивать: удаление навоза из животноводческих помещений в навозоприемники фермы; разделение его на твердую и жидкую фракции; биотермическую дегельминтизацию твердой фракции и биологическую очистку жидкой фракции; обеззараживание навоза в случае возникновения эпизоотий; хранение твердой и жидкой фракций навоза; погрузку и транспортировку навоза или его фракций к полям; эффективное использование питательных веществ, содержащихся в навозе, для удобрения сельскохозяйственных угодий.

При проектировании систем удаления, обработки и использования навоза и навозных стоков для животноводческих комплексов учитывают наличие земельных угодий для использования всего объема навоза. Расход труда, воды, топлива, энергии должен быть минимальным. Состав сооружений по обработке навоза подбирают так, чтобы он обеспечивал максимальное сохранение питательных веществ навоза с целью использования их в качестве удобрений, источника энергии и др. Предусматривают также обеззараживание навоза в случае возникновения на комплексе эпизоотии и исключение возможности загрязнения воздуха, почвы, открытых и подземных водоисточников.

Примерное количество навоза в кг, выделяемое животными за сутки, определяют по формуле:

Q_c = m•(q_т + q_ж + В + П),

где m — количество голов в половозрастной группе, гол;

q_т — количество твердых экскрементов, выделяемых одним животным в сутки, кг [4, с. 44];

q_ж — количество мочи, выделяемое одним животным в сутки, кг [4, с. 44];

В — суточный расход воды на голову при уборке помещения, л [4, с. 45];

П — суточная потребность подстилки на одно животное в сутки, кг [4, с. 45] (в качестве подстилки принимаем опилки).

Коровы:

Q_с = 46•(38 + 18 + 4) = 2,714 т .

Быки-производители:

Q_с = 2•(35 + 15 + 4) = 0,108 т.

Нетели:

Q_с = 12•(23 + 8 + 3) = 0,408 т.

Телки до 2-х лет:

Q_с = 13•(13 + 5 + 3) = 0,273 т.

Телки до 1 года:

Q_с =14•(8 + 3 + 3) = 0,196 т.

Бычки до 1 года:

Q_с = 7•(8 + 3 + 3) = 0,098 т.

Бычки старше 1 года:

Q_с = 6•(13 + 5 + 3) = 0,126 т.

Суточный выход навоза на ферме от всего поголовья:

где — суточный выход навоза от одной группы животных, т;

n — число групп животных.

Q_с = 2,714 + 0,108 + 0,408 + 0,273 + 0,196 + 0,098 + 0,126 = 3,923 т.

При стойлово-пастбищном содержании животных выход экскрементов в пастбищный период следует принимать 50%, а при выгульном содержании — 85% от расчетного суточного значения, то есть:

Годовой выход навоза в т:

где Д_ст, Д_п — продолжительность стойлового и пастбищного периодов, дней (Д_ст = 215 дней, Д_п = 150 дней).

Зная точный выход навоза на ферме от всего поголовья и продолжительность его хранения, определяем площадь навозохранилища в м²:

где h — высота укладки навоза, м (h = 1,5…2,5 м);

Q_c — суточный выход навоза на ферме от всего поголовья, кг;

Д_хр — продолжительность хранения навоза в навозохранилище, дней;

с — плотность навоза, кг/м³ (для КРС с = 800…900 кг/м³).

На основе расчетов принимаем размеры типового навозохранилища: 1 навозохранилище вместимостью 4500 т и размерами 25Ч85 м.

8.2 Выбор и расчет средств для удаления навоза из помещения

Навоз из животноводческих помещений удаляют периодически или непрерывно. Периодическое удаление предполагает применение механических средств (транспортеров, скреперов и др.) или отстойно-лотковой (шиберной), рециркуляционной и лотково-смывной системы. Непрерывная уборка навоза основана на использовании самотечной системы удаления навоза под действием гравитационных сил.

Выбор способа и системы удаления навоза зависит от специализации и поголовья хозяйства, места его расположения, наличия водных и энергетических ресурсов, применяемых кормов, подстилки и других факторов.

К стационарным механизированным средствам удаления навоза относятся скреперные установки УС-10, УС-12, УСП-12, УС-15, УС-250, УС-Ф-170, ТС-1−2, ТС-1−5, транспортеры кругового движения КНП-10, ТСН-3,0Б, ТСН-2,0Б, ТСН-160А, гидрофицированная установка для транспортировки навоза УТН-10М, УСН-8, а также мобильный агрегат АМН-Ф-20 для уборки навоза из открытых навозных переходов шириной 1,8…3,0 м в животноводческих помещениях крупного рогатого скота с последующей передачей его на поперечный транспортер. Им очищают от навоза выгульные площадки.

Продолжительность цикла t_ц удаления навоза определяется:

где L_К — длинна одной навозной канавки

V_СР — средняя скорость скрепера = 0,2 м/с

Производительность Q (т/ч) установки определяют:

где V — расчетная вместимость скрепера = 0,13…0,25 м³

— плотность навоза т/м³ = 0,7−0,9 т/м³

f — коэффициент заполнения скрепера = 0,9−1,2

Предлагаю поставить 4-е скреперных установки УС-15.

Количество рабочих циклов скрепера:

где m — число животных в ряду.

— суточный выход навоза от одного животного, кг.

рабочих циклов

9. РАСЧЕТ МАШИННОГО ДОЕНИЯ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА

Доение коровы может производиться естественным способом (сосание теленком), вручную (выдавливание руками дояра) или машинным способом. В последнем случае используются специальные установки для доения животных. При этом один оператор имеет возможность одновременного отведения молока от нескольких коров, что повышает его производительность и облегчает условия труда. Так как используется закрытая система отвода молока, то снижается вероятность его загрязнения навозом, подстилкой и пр.

В процессе доения обеспечивается припуск молока (молокоотдача) и извлечение его из вымени (выдаивание). Молокоотдача возникает вследствие непрерывного раздражения рецепторных зон сосков и вымени, а также нервной системы животного (посредством анализаторов). Промежуток времени от начала воздействия на вымя при подготовке коровы к доению до активного припуска молока составляет около 45 с; продолжительность молокоотдачи животным 3…4 мин, после чего начинается спад и полное прекращение. В связи с этим перед машинным доением проводятся подготовительные операции: обмывание вымени теплой водой, обтирание, массаж, сдаивание первых струек молока, включение аппарата в работу и надевание доильных стаканов на соски. Далее следует основная операция — собственно доение; заключительные операции — машинный додой (легкое потягивание стаканов вниз и вперед), отключение аппарата и снятие доильных стаканов с вымени.

Длительность всех подготовительных операций — 45…60 с. При отсутствии припуска молока нельзя одевать стаканы. Выдаивание молока производится за 4…6 мин при скорости доения 2…3 л/мин. Неполное выдаивание молока приводит к снижению продуктивности коровы. Нахождение стаканов на сосках при отсутствии молокоотдачи приводит к нарушению целостности слизистых оболочек сосков и появлению мастита.

При машинном доении применяют вакуумные доильные установки. Доильный установки обеспечивают создание и подвод вакуума к доильному аппарату. Кроме аппаратов доильная установка включает в себя систему создания вакуума, контроля и поддержания его требуемой величины, подвода к животному, отведения и сбора молока, иногда его первичную переработку.

9.1 Машинное доение коров

В основу расчета технологии машинного доения входит выбор типа доильной установки, определение ее производительности, количества операторов и доильных аппаратов, а также затраты труда на единицу продукции.

В зависимости от количества коров на ферме, системы содержания животных, их продуктивности и скорости молокоотдачи, а также пригодности к машинному доению выбирается тип доильной установки. При этом учитывается уровень механизации остальных трудоемких процессов на ферме, форма организации труда, распорядок дня и т. д. Поэтому, производя технологические расчеты машинного доения коров, прежде всего, исходят из размера дойного поголовья и способа содержания животных.

Для фермы с привязным содержанием коров, исходя из ее технико-экономических показателей, выбирают определенный тип доильной установки. В частности, для этого способа содержания целесообразно использовать линейные доильные установки, монтирующиеся непосредственно в коровниках; как, например, АД-100А, ДАС-2Б, АДМ-8А.

Потребное их количество определяют из следующего выражения:

где М_Д — число дойных коров в стаде;

Q_ду — производительность доильной установки, коров/ч [9, с. 331];

Т_Д — длительность доения стада, ч (Т_Д = 2…3 ч);

з — коэффициент использования рабочего времени, (з = 0,8…0,9).

В качестве доильной установки принимаю АДМ-8А-2 (для коровников на 200 голов).

Принимаем 1 доильные установки АДМ-8А-2.

Количество операторов машинного доения для обслуживания доильной установки:

где t_p — время, затрачиваемое оператором на подготовительно-заключительные работы при каждом доении на другие работы, входящие в их обязанности. Общие затраты времени на подготовительно-заключительные работы при доении в ведра t_p = 3…4 мин; при доении в молокопровод t_p = 2…3 мин; при доении на площадках t_p = 1,5…2 мин.

Принимаем 1 операторов.

Количество доильных аппаратов, обслуживаемых одним оператором:

где t_маш — продолжительность машинного доения коров, мин (t_маш = 4…6 мин).

Производительность оператора (количество выдоенных коров в час):

Производительность доильной установки в коровах в час:

9.2 Первичная обработка молока

Основными технологическими операциями первичной обработки молока являются: очистка, охлаждение, хранение и транспортировка. В некоторых случаях на фермах производится и переработка молока, представляющая собой последовательность технологических операций с целью сохранения первоначальных свойств молока и получения запланированной молочной продукции: питьевого молока, сливок, кисломолочных продуктов, масла, сыра и т. д. Переработку молока в зависимости от вида получаемой продукции осуществляют по различным технологическим схемам. При производстве цельного молока технологический процесс включает следующие операции: прием цельного молока, сортирование, очистка, нормализация, пастеризация, охлаждение, хранение, выдача.

Конструктивная реализация технологического процесса получения цельного молока зависит от способа доения и типа доильной установки, наличия и типа холодильной установки. При доении на установках с молокопроводами (АДМ-8, УДП-6, УДА-8, УДЕ-8 и др.) обработка молока производится одновременно с доением. Молоко из доильных аппаратов по молокопроводу поступает в молочную и под напором прокачивается через очиститель пластинчатый и поступает в танк для хранения (с последующим доохлаждением или без него).

Охлаждение молока на фермах осуществляется различным путем: во флягах; в охладителях, входящих в комплект оборудования для первичной обработки молока доильных установок; в ваннах, вмонтированных в холодильные установки. Наибольшее распространение получил проточной способ охлаждения молока в закрытых пластинчатых охладителях, входящих в комплект доильных установок. При охлаждении молока в ваннах, входящих в комплект доильной установки, молоко сразу же после доения и очистки поступает в них. Среди них: ТОМ-2,0А, стенки ванны охлаждают промежуточным хладоносителем (водой); РПО-1,6 и РПО-2,5, оборудованные устройствами для автоматического включения холодильной установки, периодического перемешивания и механической промывки ванн.

В качестве первичной обработки молока примем только охлаждение в танке-охладителе ТОМ-2,0А. Затем охлажденное молоко сдается на молокозавод.

Потребное количество резервуаров-охладителей определяется:

где G_р — разовый надой молока, кг (в нашем случае при годовом надое с одной коровы 4500 кг и коэффициенте сухостойности (количество дойных коров равно 0,85•46=39,1) и двукратной транспортировке молока на молокозавод G_р = 241 кг);

с_м — плотность молока, кг/м³ (с_м = 1029 кг/м³);

ш — степень заполнения емкости (0,5…0,6);

V_МВ — рабочая вместимость молочной ванны, м³ (для ТОМ-2,0А V_МВ = 1,8 м³) [9, с. 408].

принимаем n_р = 1.

Время охлаждения рассола (воды), ч;

где V_ах — вместимость аккумулятора холода, м³ (у ТОМ-2,0А V_ах = 1,275 м³);

t_нр — начальная температура рассола, єС (25єС);

t_кр — рабочая температура рассола, єС (6єС);

Q_хол — холодопроизводительность установки, кВт (у ТОМ-2,0А Q_хол=10 кВт);

с_р — плотность рассола, кг/м³ (1000 кг/м³);

С_р — теплоемкость рассола, (4,2);

з — КПД системы охлаждения (0,8).

Время охлаждения молока, ч;

где t_н — начальная температура молока (после очистки), єС (34єС);

t_охл — температура охлажденного молока, єС (8єС);

t — минимальная разность температур молока и рассола, єС (4…10єС);

С_м — теплоемкость молока (3,89).

Для транспортировки молока примем одну автоцистерну АЦПТ-2,8А-53 на базе автомобиля ГАЗ-53. Емкость цистерны 2800 л.

10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА

10.1 Требования к проектированию генерального плана

Земельный участок для строительства фермы выбирается на ровной или с небольшим уклоном (3…5) территории, имеющей сток для дождевых и талых вод. Участок размещается с подветренной стороны относительно жилого массива, и должен отстоять от него на расстоянии не менее 200 м для фермы крупнорогатого скота.

Ферма располагается по рельефу ниже жилого сектора, а в пределах ее территории производственные постройки возводят ниже вспомогательных (за исключением навозохранилища).

Выгульные дворы размещают на южной стороне построек. Уровень грунтовых вод находится на глубине не менее 2…2,5 м.

При работе над проектом фермы особое внимание уделяют генеральному плану, который является одной из важнейших частей проекта современной фермы. На генеральном плане наносят технологические зоны фермы, показывая размещение на них построек и сооружений, транспортные коммуникации, инженерные сети (линии водопровода, канализации, электроснабжения и т. д.).

При проектировании генерального плана необходимо пользоваться санитарно-строительными нормами и правилами (СНиПами), санитарными зоотехническими и противопожарными нормами, имеющими силу ГОСТов.

10.2 Основные и вспомогательные постройки животноводческих хозяйств

Каждая ферма представляет собой единый строительно-технологический объект, включающий в себя основные и подсобные производственные, складские и вспомогательные постройки и сооружения.

К основным производственным постройкам и сооружениям относят помещения для животных, родильные отделения, выгульно-кормовые площадки, доильные залы с преддоильными площадками, пункты искусственного осеменения.

Подсобными производственными постройками считают кормоцеха, автовесы, канализации, сооружения для водоснабжения, электрои теплоснабжения, внутренние проезды с твердым покрытием и ограничения фермы, кормохранилища, навозохранилища и площадки для хранения техники.

К вспомогательным относят служебные и бытовые помещения.

Для содержания сельскохозяйственных животных предназначены коровники, телятники.

Коровники сооружают на 200 и 400 голов для привязного и беспривязного содержания животных.

При привязном содержании каждое животное находится в отдельном стойле, оборудованном привязью, кормушкой, автопоилкой, системой механизации раздачи корма, удаления навоза и доения; норма площади пола для одной коровы 8…10 м².

При беспривязном содержании внутри помещения устраивают логово, где отдыхают животные. В пределах логова устанавливают групповые автопоилки; норма площади пола для одной коровы 3…6 м². Животных кормят на кормовой или выгульной площадке вне помещения, доят в молочно-доильном блоке, который обычно размещается в пристройке, примыкающей к коровнику.

Широкогабаритные коровники имеют размеры от 72Ч21 до 114Ч27 м, в них предусмотрены широкие проходы для проезда мобильных кормораздатчиков и монтажа других машин с целью комплексной механизации производственных процессов.

Телятники строят, как правило, на 200 голов, совмещая их с родильным отделением. Телят в возрасте до 10…14 дней содержат в индивидуальных клетках изолированного профилактория, до двух месяцев — в групповых станках на 4…6 голов и старше двух месяцев — в групповых станках на 10…15 голов. В откормочных хозяйствах крупного рогатого скота молодняк содержат беспривязно и размещают в секциях по 50…60 животных одного возраста (с нормой площади пола 3,5…4 м² в расчете на одну голову).

При выборе типового проекта производственного здания предусматривают следующие зоотехнические и инженерные требования: применение прогрессивной технологии содержания и кормления животных, повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции, внедрение эффективной механизации.

На генеральном плане предусматриваем все здания и сооружения, полученные по расчетам, то есть: два коровника на 200 голов каждый с молочным блоком, помещение для молодняка на 280 голов (для нетелей и телок до 2-х лет), помещение для телят на 280 голов (для телок до 1 года, бычков до 1 года и бычков старше 1 года), коровник на 100 голов с родильным отделением на 72 места (для быков-производителей и сухостойных коров), навозохранилище, кормохранилища (траншеи для хранения силоса и сенажа, скирды для грубых кормов, корнеплодохранилище, склад концентрированных кормов), кормоцех, водонапорную башню. Также на генеральном плане предусматриваем котельную, ветсанпропускник, изолятор, автовесы, водоем, трансформаторную подстанцию.