Проектирование ферм и сельскохозяйственных комплексов

1. Общие сведения по теме, характеристика проектируемого комплекса и выбор технологии производственных процессов.

2. Технологические расчеты производственных линий.

2.1. Механизация водоснабжения и поения животных.

2.2. Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления.

2.3. Расчёт естественного освещения.

2.4. Системы водяного и парового отопления.

2.5. Расчёт производственной линии кормов.

2.5.1. Общий расчёт.

2.5.2. Линия корнеклубнеплодов.

2.5.3. Линия силоса и сенажа.

2.6. Технология механизированной уборки удаления и утилизации навоза.

2.6.1. Общий расчёт.

2.6.2. Расчет лотковой самотечной системы удаления навоза.

3. Технико-экономические показатели.

3.1. Себестоимость.

3.2. Срок окупаемости.

3.3. Приведенные затраты.

4. Охрана окружающей среды.

5. Охрана труда и техника безопасности Список использованной литературы.

Животноводство является важнейшим звеном агропромышленного комплекса. Эта отрасль даёт человеку ценные продукты питания, а также сырьё для промышленности.

Производственно-техническая база животноводства развивается по двум направлениям: 1) строительство новых и реконструкция действующих ферм небольшой мощности с целью применения на них новейших машин, механизмов и прогрессивных форм организации труда; 2) строительство крупных животноводческих ферм комплексов с полной механизацией и автоматизацией производства.

Наличие ферм небольших размеров, особенно в скотоводстве, сохраниться и в дальнейшем. Это предопределяется проблемой кормовых угодий, а также необходимостью удовлетворения потребностей населения, например глубинных районов, в свежих животноводческих продуктах.

Многообразие видов животных и получаемой от них продукции вызвало необходимость применения самых различных технологий и технических средств — машин, аппаратов и др. Система машин для животноводства и кормопроизводства включает 1119 наименований, в том числе 750 для комплексной механизации животноводства и 369 — для кормопроизводства.

Новые машины разрабатываются при создании комплектов оборудования для молочных ферм и комплексов с привязным и беспривязно-боксовым содержанием, обеспечивающих применение механизированных и автоматизированных поточных технологических линий; при завершении автоматизации технологических процессов на откорме свиней и комплексной механизации репродукторных свиноферм; в овцеводстве — при переходе на комплекты технологического оборудования овцеферм на 5 и 10 тыс. маточного поголовья; в птицеводстве — при полном переходе на клеточное содержание всех видов и возрастных групп птицы, автоматизации многоярусных клеточных батарей и тепловентиляционных установок; для механизации селекционно-генетической работы; при совершенствовании технических средств, обеспечивающих оптимальный микроклимат в животноводческих помещениях.

Основные направления прогрессивной технологии в животноводстве — это поточно-цеховая система содержания животных, групповое обслуживание их и внедрение новых приемов, обеспечивающих более полное использование генетического потенциала.

На создание и укрепление материально-технической базы животноводства государством выделяются крупные капиталовложения. Организация эффективного использования техники, производственная эксплуатация и квалифицированное техническое обслуживание её является в настоящее время самыми важными задачами инженерно-технической службы в сельском хозяйстве.

Реализация новой системы машин в животноводстве позволит снизить удельные затраты труда на фермах с поголовьем 800 голов до 1,5…2,0 ч.

Специалисты хозяйств, механизаторы-животноводы должны хорошо знать зоотехнические требования, основы промышленной технологии, устройство машин и оборудования, правила монтажа, эксплуатации и обслуживания техники.

1. Общие сведения по теме, характеристика проектируемого комплекса и выбор технологии производственных процессов.

Главной отличительной чертой всякой промышленной технологии является резкое сокращение затрат труда и средств на производство единицы продукции. Поэтому промышленной можно назвать только такую технологию, которая обеспечивает производство продукции высокого качества с минимально возможными на данном этапе (или близкими к ним) удельными затратами труда и средств.

Промышленная технология производства говядины на современном этапе базируется на следующих основных принципах: ритмичное поступление на выращивание и откорм бычков в 10—20-дневном возрасте группами, величина которых равна вместимости изолированной секции телятника, и реализация откормочного скота этими же группами равномерно в течение всего года по твердому графику: расчленение всего цикла выращивания и откорма на два периода (на откормочных площадках иногда на три, максимум четыре периода) в соответствии с возрастными особенностями животных; специализация помещений для содержания каждого возрастного периода; деление этих помещений на секции, которые используются по принципу: «полностью занято—полностью свободно»; обслуживание животных одной секции как единой производственной единицы в течение всего цикла выращивания вплоть до реализации; интенсивное кормление с использованием рационов и норм кормления, обеспечивающих максимальный прирост живой массы в течение всего цикла и достижение заданной живой массы к моменту сдачи скота на мясокомбинат.

Основными элементами технологии содержания скота при промышленном откорме являются: система содержания — беспастбищная (круглогодовая стойловая); метод обслуживания — групповой; порядок обслуживания — в местах содержания животных; способ содержания — беспривязный; метод содержания — бесподстилочный, в закрытых помещениях — на щелевых полах.

Производство говядины на комплексах включает три последовательные стадии: выращивание, доращивание и откорм. В зависимости от климатических условий комплексы могут быть закрытого и комбинированного типов или иметь вид откормочных площадок. На комплексах закрытого типа все стадии откорма осуществляются в закрытых помещениях с регулируемым микроклиматом. На комплексах комбинированного типа выращивают и доращивают молодняк в помещениях, а откармливают на закрытых площадках. Откормочные площадки предназначаются для заключительного откорма. Они могут быть круглогодовые и сезонные. Площадки, функционирующие круглогодично, создают в районах, где климатические условия не оказывают на животных существенного отрицательного влияния. Сезонные площадки используют только в благоприятное время года.

Типовой проект 801−315 (Гипронисельхоз) — комплексы на 400−800 и 1200 голов боксового содержания — разработан для строительства в районах с расчетной температурой наружного воздуха -30°С, нормальной снеговой нагрузкой 981 Па и нормативным скоростным напором ветра 265 Па.

Проектом предусмотрены следующие основные элементы технологии содержания животных: система содержания стойловое; способ содержания животных — беспривязно-боксовый, Перспектива и схема генерального плана комплекса на 800 бычков приведены на листе 1. Проектом предусматривается павильонная застройка с широкогабаритными зданиями. Размеры здания для молодняка в плане 27×114 м при шаге колонн в поперечнике 9 м. Здания для молодняка, и ветсанпропускник соединены галереями. Склады концентрированных кормов, котельная, помещения приема и отправки скота размещены на границе комплекса, что исключает заезд внешнего транспорта на территорию комплекса и обеспечивает его ветеринарную защиту. В состав зоны для хранения кормов входят наземные траншеи для хранения сенажа вместимостью 1800 т каждая, овощехранилище с помещением для мойки и резки корнеплодов, автовесовая на 10 т, В зону предусмотрен отдельный въезд через дезинфицирующий барьер.

Раздача кормов животным предусмотрена мобильными кормо-раздатчиками КТУ-10, уборка навоза— с помощью лотково-отстойной системы в приемный резервуар насосной станции, откуда фекальным насосом по напорному трубопроводу навоз перекачивается в навозохранилища.

Структура стада для комплекса, специализированного на выращивании и откорме молодняка следующая Брагинец Н. В., Палишкин Д. А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. — 2-е изд. — М.: Колос, 1984:

Бычки 15−20 дневного возраста массой по 45 кг. поступают на комплекс, размещаются в изолированной, предварительно подготовленной секции телятника, где животные содержатся в течение 130 дней — первый период выращивания. По завершению этого периода животных переводят в здания для молодняка, где они содержатся 260 дней до завершения откорма. Общая продолжительность выращивания и откорма составляет 390 дней.^••.

2. Технологические расчеты производственных линий.

2.1 Механизация водоснабжения и поения животных.

Количество воды (питьевой, технической), которое должно подавать проектируемая водопроводная сеть, определяют по расчетным нормам ее потребления потребителем каждого вида и их числу, с учетом перспективного плана увеличения потребления воды. Новый водопровод рассчитывают на срок службы 15−20 лет без коренного переустройства.

Среднесуточный расход воды Q_{ср. сут.}(л) на ферме определяется по формуле:

Q_{ср. сут.} = q₁n₁+q₂n₂+…+q_mn_m,.

где q_m — среднесуточная норма потребления воды одним потребителем, л;

n_m — количество потребителей.

Q_срсут = 30 • 800 = 24 000 л Величина этого расхода недостаточна для выполнения расчета водопроводной сети, поэтому определяют максимальный суточный расход воды по формуле:

Q_{мах. сут.} = Q_ср.сут · б_сут,.

где б_сут — коэффициент суточной неравномерности;

Q_махсут = 24 000 • 1.3 = 31 200 л Максимальный часовой расход вода (л/ч) определяется по формуле:

Q_мах.ч. = Q_{мах.сут.} • б_ч / 24,.

где б_ч — коэффициент часовой неравномерности.

Q_мах.ч. = 31 200 • 2.3 / 24 = 2990 л/ч Секундный расход (л/с) воды равен:

Q_с = Q_мах.ч. / 3600 = 2990 / 3600 = 0.831 л/с Суточный расход насосной станции должен быть равен максимальному суточному расходу воды на помещении или ферме, а часовой расход станции (насоса) определяется по формуле:

Q_нас. = Q_{мах.сут} / ф ,.

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

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

Q_нас = 31 200 / 10 = 3120 л/ч = 3.12 м³/ч По величине Q_нас. и требуемому напору выбирают по рабочим характеристикам тип и марку насоса:

Насос марка — ½ К-6.

Тип — центробежный консольный Объёмная подача = 6 м³/ч Полный напор H = 14 м Потребная мощность (Вт) электродвигателя для привода насоса определяется по формуле:

N = (Q_нас • с • H • К_з • g) / (з_п • з_н).

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

с — плотность воды, кг/м³;

Н — полный напор насоса, м (берется из технической характеристики);

К_з — коэффициент запаса мощности, учитывающий возможности перегрузки во время работы насоса;

g — ускорение свободного падения;

з_н — к.п.д. насоса согласно технической характеристике;

з_п — к.п.д. передачи от двигателя к насосу.

N = (6 / 3600 • 1000 • 14• 1.5 • 9.81) / (1 • 0.5) = 686.7 Вт = 0.6867 кВт Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Н_св. Для водоразборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Н_св = 4 0… 5 м (Н_св = 40 0… 50 кПа) обеспечивается водонапорной башней.

Необходимая вместимость резервуара (м³) водонапорной башни равна:

V_рез = (0.15…0.20) Q_{мах.сут.} = 0.17 • 31.2 = 5.304 м³.

Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной: V_рез = 10.

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

d = ,.

где Q_{мах с} — максимальный секундный расход воды, м³/с;

V — скорость воды в трубах, м/с;

d = (4 • 0.831 / (3.1415 • 0.4))^½ = 0.051 м После определения диаметра трубопровода выбирают тип автопоилок и определяют необходимое их количество (n) на животноводческой ферме или комплексе:

n = m / z,.

где m — количество животных, гол.;

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

Выбираем индивидуальную автопоилку типа АП-1А (из полимерных материалов, вместимость 1,95 л, масса 0,7 кг, 265×262×153 мм), устанавливается из расчёта одна поилка на два соседних стойла, тогда n = 800 / 2 = 400.

Пользуясь таблицей часового расхода воды для КРС, строим в масштабе график суточного расхода воды.

При построении графика по оси ординат откладывают в выбранном масштабе расход воды за каждый час (л/ч) (в процентном отношении от максимального суточного расхода), т. е.

Q_ч = Q_max.сут • q / 100, а по оси абсцисс — часы суток.

Вода подводится в автопоилки при низких температурах ее и окружающего воздуха. На фермах крупного рогатого скота, в коровнике, на стене у входа в молочный блок монтируется водонагревательное приспособление ВЭП-600 для подогрева воды до 10 °C и принудительной циркуляции ее. Подается вода центробежным насосом производительностью 6 м³/ч при давлении в трубопроводе до 300 кПа.

2.2 Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления.

Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления Расчет воздухообмена помещении. Системы вентиляции, отопления и кондиционирования должны поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим и химический состав воздуха; обеспечивать в зависимости от периода года соответсвющий воздухообмен; не допускать скопления, застоя влажного и загрязнённого воздуха в отдельных местах помещения, т. е. обеспечивать равномерное распределение воздуха и его циркуляцию; предотвращать конденсацию выделенных паров на стенах и различных ограждениях внутри помещения. Установлено, что во все времена года в животноводческих помещениях действуют различные вредные факторы, к которым можно отнести большие или недостаточные количества теплоты, влаги и углекислого газа. В зависимости от наружных условий (в основном от температуры наружного воздуха) тот или иной фактор может быть преобладающим. Так, для типовых животноводческих и птицеводческих помещений в регионах с наружной температурой от — 10 до — 20 °C наибольшее отрицательное воздействие оказывает влага, с температурой ниже — 20 °C — углекислый газ, с температурой — 10 °C и выше — теплота. Поэтому воздухообмен в животноводческих помещениях в холодный (отапливаемый) период года рассчитывают, исходя из условий удаления избытков углекислого газа и выделяющихся водяных паров, а в переходный и теплый (летний) периоды года — избытков теплоты и влаговыделений.

Исходные данные для расчета воздухообмена, в частности предельно допус-тимые концентрации вредных веществ в помещениях, оптимальные параметры внутреннего воздуха, тепло-, влагои газовыделения животных и птиц принимают по справочно-нормативным документам.

Воздухообмен, м³/ч, необходимый для поддержания допустимой концентрации углекислого газа, определяют по формулам:

V_co2 = n_ж • С_ж / (С₁ — С₂).

где n_ж — число животных;

С_ж — количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч;

С₁ — предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении, л/м³;

С₂ — концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе.

V_co2 = 400 • 90 / (1.5 — 0.3) = 30 000 м³/ ч Воздухообмен, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров.

V_w = W / (с (d_в — d_н)).

где W — общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также суммарное влаговыделение с открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;

с — плотность воздуха;

d_в и d_н — влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха.

Влаговыделения в животноводческих помещениях.

W = W_ж + W_исп,.

где W_ж — расход водяных паров, выделяемых животными; W_исп — расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов W_с.п. (со свободной поверхности) и W_м.п. [со смоченной (мокрой) поверхности].

К свободной открытой водной поверхности в животноводческих помещениях относят площадь водной поверхности открытых баков с водой для гидросмыва навоза, автопоилок, водное зеркало навозного лотка и пр. Смоченными считают поверхности глубокой подстилки, вертикальных стен навозного лотка до водного зеркала, решетчатого пола и т. д.

Влаговыделения со свободной поверхности.

W_с.п. = щ_с.п.· А_с.п..

где щ_с.п.— удельное влаговыделение, г/(ч· м²);

А_с.п. — свободная поверхность, м².

Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности пола и стен.

W_м.п. = щ_м.п.· А_м.п.,.

где щ_м.п.— удельное влаговыделение, г/(ч· м²);

А_м.п.— смоченная поверхность, м².

W_сп = 50 • 3112.2 = 155 610.

W_мп = 11 • 91.5 352 941 176 471 = 1006.888.

W_исп = 155 610 + 1006.888 = 156 616.888.

W = 232 + 156 616.888 = 156 848.888.

V_w = 156 848.888 / (1.2 (12 — 2)) = 13 070.741.

Из двух расчетных значений расходов вентиляционного воздуха V_со2 и V_w принимают наибольшее, т. е. принимаем.

V_в = V_co2 = 30 000 м³/ч.

После этого устанавливают расход воздуха, приходящийся на 1 т живой массы животных. Если полученное значение окажется меньше нормативного регулируемого воздухообмена на 1 т живой массы животных или птицы, то в качестве расчетного значения воздухообмена следует принимать нормативное.

Для характеристики воздухообмена пользуются понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:

n = V_в / V_с.

n = 30 000 / 10 584 = 2.834.

где V_в — расход вентиляционного воздуха, м³/ч;

V_с — строительный объем помещения, м³.

Для взрослого поголовья при кратности воздухообмена n < 3 выбирают естественную вентиляцию, при n = 3 0… 5 — принудительную вентиляцию без подогрева водаваемого воздуха и при n > 5 — принудительную вентиляцию с подогревом подаваемого воздуха. При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур внутри и снаружи помещения. Движение воздуха из помещения и в помещение осуществляется через неплотности окон и дверных проёмов, а также по специально устанавливаемым проточно-вытяжным шахтам и каналам.

Сечение вытяжных и приточных каналов определяют по формуле:

F = V_в / 3600 v,.

где v — скорость воздуха в канале, м/с.

Скорость воздуха в вентиляционном канале зависит от разности температур внутри помещения и снаружи, а также длинны шахты:

v = 2.3 • (h • (t₁ — t₂) / 273) ^{1 / 2},.

здесь h — высота канала; (t₁ — t₂) — разность температур внутреннего и наружнего воздуха.

v = 2.3 • (3 • (10 — -30) / 273)^{1 / 2} = 1.525 м/с.

F = 30 000 / (3600 • 1.525) = 5.464 м².

Число вытяжных каналов определяют из выражения: n_к = F / f,.

где f — площадь сечения обного канала, м².

Число вытяжных каналов: n_к = 5.464 / 0.36 = 15.178.

Число приточных каналов: n_к = 5.464 / 0.06 = 91.067.

2.3 Расчёт естественного освещения.

Степень естественного освещения характеризуется отношением площади окон к площади пола, т. е. коэффициентом k.

Площадь окон F_ок, определяют по формуле:

F_ок = F_п • k,.

где F_п — площадь пола, м²;

F_ок = 3078 • 0.04 = 123.12 м².

Количество окон, необходимое для получения нужной освещенности, находят по формуле:

N = F_ок / f_ок,.

N = 123.12 / 2.5 = 49.248 принимаем 50.

где f_ок — площадь оконного проема, м² (в соответствии с требованиями ГОСТа).

2.4 Системы водяного и парового отопления.

Систему водяного отопления классифицируют по нескольким признакам:

1) По способу обеспечения циркуляции воды различают системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае движение воды происходит за счет разности плотностей нагретой и охлажденной воды. Во втором случае циркуляция воды создается насосами.

2) По расположению подающих магистралей системы водяного отопления бывают с верхней и нижней разводкой.

3) По схеме присоединения отопительных приборов — однои двухтрубные.

4) По расположению соединительных трубопроводов между магистралями и отопительными приборами — вертикальные и горизонтальные.

5) В зависимости от направления движения воды в горячей и обратной магистралях различают тупиковые системы и системы с попутным движением. Для тупиковых систем характерно встречное движение горячей и охлажденной воды. В системах с попутным движением направление потоков нагретой и охлажденной воды совпадает.

Предпочтительна система водяного отопления с искусственной циркуляцией, преимуществами которой являются простота и надежность устройства, широкий радиус действия, уменьшенный расход трубопроводов.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией допускается применять при наличии местного источника теплоты, отсутствии перспектив устройства централизованного теплоснабжения и в других случаях. Допустимый радиус действия систем с естественной циркуляцией не более 30 м (по горизонтали от источника теплоты до наиболее удаленных отопительных приборов).

Система парового отопления предусматривает использование сухого насыщенного пара. Из котельного агрегата пар по паропроводам поступает в отопительные приборы, где конденсируется, а образующийся конденсат возвращается по конденсатопроводам в котельную установку.

6) В зависимости от давления пара различают системы низкого (0,15…0,17 МПа) и высокого (0,18…0,47 МПа) давления.

7) По способу прокладки парои конденсатопроводов системы бывают с верхней и нижней разводкой. При верхней разводке паропровод расположен выше нагревательных приборов, а конденсатопровод ниже их. При нижней разводке как паропровод, так и конденсатопровод расположен ниже нагревательных приборов.

8) По способу возврата конденсата системы делят на замкнутые и разомкнутые. В замкнутых системах конденсат самотеком возвращается в котел, в разомкнутых конденсат сначала направляется в конденсатный бак, а оттуда перекачивается в котел.

9) По режиму работы системы бывают сухими, когда конденсат не полностью заполняет сечение трубопровода, и мокрыми, когда все сечение трубопровода заполнено конденсатом.

10) По конструктивным признакам системы парового отопления делят на однои двухтрубные. Предпочтительными с точки зрения снижения шума при работе и предотвращения гидравлических ударов являются двухтрубные системы с верхней разводкой. В таких системах пар и конденсат движутся в основном в разных трубопроводах, а на вертикальных участках — в одном направлении. Это способствует снижению шума при работе и предотвращению гидравлических ударов в трубопроводах. При нижней разводке в вертикальных стояках пар движется снизу вверх, а образующийся конденсат — сверху вниз, что служит дополнительным источником шума и гидравлических ударов при работе системы.

2.5 Расчёт производственной линии кормов.

2.5.1 Общий расчёт.

В большинстве случаев корма перед скармливанием требуют предварительную обработку в кормоцехах с целью повышения вкусовых и питательных свойств отдельных компонентов кормов и получения однородной кормовой смеси, что значительно упрощает механизацию, а в отдельных случаях и автоматизацию производственного процесса раздачи кормов животным. Годовая потребность кормов на ферме или комплексе определяется, исходя из суточного рациона и длительности периода кормления данным видом корма.

Суточный грузопоток G_сут (т), связанный с транспортировкой кормов на животноводческой ферме, равен:

G_сут = q₁•m' + q₂•m' + q₃•m' +…+ q_n•m',.

где q₁, q₂, q₃…q_n — масса отдельных видов кормов, входящих в суточный рацион одного животного; m' - количество животных отдельной группы на животноводческой ферме.

Принимаем q₁=8 кг — силос, q₂=6 кг — сенаж, q₃=4 кг — свекла, тогда.

G_сут = 0.008 • 800 + 0.006 • 800 + 0.04 • 800 = 14.4 т Суточный грузооборот на ферме Q_сут (т. км), зависящий от поголовья животных по видам и возрастным группам, суточного рациона, плана размещения производственных построек и складов на территории фермы, кратности кормления, определяется по формуле:

Q_сут = m' (q₁ • L₁ + q₂ • L₂ +…+ q_n • L_n),.

где qn — масса отдельных видов кормов, т; L_n — длина пути перемещения каждого вида кормов, км.

Q_сут = 800 • (0.008 • 0.05 + 0.006 • 0.2 + 0.004 • 0.2) = 11.68 т. км Массу кормов, потребных для животноводческой фермы в течение года, год (т), можно определить из условия потребности отдельных видов кормов, длительности стойлового периода и кормления животных на ферме в летнее время (зеленые подкормка):

G_год = G_сут • Д_кф,.

где G_сут — масса всех видов кормов, входящих в суточный рацион (грузопоток), т; Д_кф — длительность периода кормления животных в течение года на ферме, сут.

G_год = 14.4 • 365 = 5256 т Зная суточный грузооборот по отдельным половозрастным группам животных и продолжительность перемещения отдельных видов кормов в зависимости от расстояния, вида транспортных средств и кратности кормления, определяют часовой грузооборот Qг (т км/ч);

Q_г = m' (q₁ • L₁ / ф₁ + q₂ • L₂ / ф₂ + 0… + q_n • L_n / ф_n),.

где ф₁, ф₂… ф_n — продолжительность перевозки данного вида кормов, ч.

Q_г = 800 • (0.008 • 0.05/ 0.08 + 0.006 • 0.2 / 0.07 + 0.004 • 0.2/ 0.1) = 241.143 т км / ч Далее определяют количество транспортных средств:

n = Q_ч / (V • с • z • L_ср).

где V — вместимость кузова транспортных средств, м³;

сплотность кормов, т / м³;

z — число рейсов за 1 час;

L_ср — длина пути перевозки кормов, км.

Число рейсов определяют по формуле:

z = 60 / (ф_р + ф_х + ф_п + ф_раз),.

где ф_р — время движения транспортных средств с грузом, мин;

ф_х — время движения без груза, мин;

ф_п — продолжительность погрузки кормов, мин;

ф_раз — продолжительность разгрузки кормов, мин.

Продолжительность простоя под погрузкой:

ф_п = V • с / Q_п,.

где V — вместимость кузова транспортных средств, м³ — для 2-ПТС-4−887А с надставными бортами = 11 м³;

сплотность загружаемых кормов, т / м³;

Q_п — производительность погрузочных средств, т/мин (Для ПСК — 5.0 = 5 т/ч).

ф_п = 11 • 0.7 / (5 / 60) = 92.4 мин.

z = 60 / (40 + 7 + 92.4 + 10) = 0.401.

n = 241.142 857 142 857 / (11 • 0.7 • 0.401 • 0.15) = 520.653.

2.5.2 Линия корнеклубнеплодов.

Определяют необходимую пропускную способность линии (т/ч):

Q_кп = G_раз / ф, где G_раз — масса корнеклубнеплодов на разовую дачу, т;

ф — допустимая продолжительность переработки и хранения корнеклубнеплодов.

Необходимое количество измельчителей корнеклубнеплодов определяют:

n_изм = Q_к.п. / Q_изм.

где Q_изм — производительность шнековой мойки-измельчителя, т/ч.

Q_изм = 47· (D² — d²)· S· с · n·ш₁· ш₂,.

где D — диаметр винта шнека;

d — диаметр вала шнека;

S — шаг винта;

сплотность корнеклубнеплодов, т / м³;

n — частота вращения вала шнека, мин^-1;

ш₁— коэффициент заполнения рабочего пространства шнека;

ш₂ — коэффициент учитывающий влияние угла наклона шнека к горизонту.

Q_изм = 47· (0.4² — 0.08²)· 0.4·0.7·180·0.4·0.44 = 64.037 т/ч.

n_изм = 0.8 / 64.037 = 0.0125.

Полученную расчетную пропускную способность сравнивают с паспортной и выбирают марку мойки-измельчителя корнеклубнеплодов шнекового типа ИКМ-5.

Транспортировку корнеклубнеплодов производится скребковыми, шнековыми, ковшовыми, ленточными транспортерами.

2.5.3 Линия силоса и сенажа.

Определяют продолжительность одного рабочего цикла ф_ц (ч):

ф_ц = V / Q_фп,.

где где V — объем массы, срезаемой за один рабочий цикл, м³.

Q_фп — объемная производительность (м³/ч) погрузчика ПСК-5.

V = h· b·H·k_н,.

где h — глубина фрезерования (м), примерно равная половине диаметра фрез барабана, т. е. h = 0.2.

b — длина фрез барабана, м;

Н — высота бурта, м;

k_н — коэффициент, зависящий от высоты бурта.

V = 0.2 • 1.02 • 2.5 • 0.75 = 0.383 м³.

ф_ц = 0.383 / 7.14 = 0.054 ч.

2.6 Технология механизированной уборки, удаления и утилизации навоза.

2.6.1 Общий расчёт.

Технология уборки навоза зависит от вида скота, системы содержания и др. На фермах крупного рогатого скота в зависимости от количества вносимой подстилки получают навоз влажностью от 81 до 87% или жидкий, бесподстилочной влажностью 88% и выше и на свиноводческих фермах — жидкий навоз.

Технологический процесс уборки и удаления навоза на фермах состоит из следующих основных операций: уборки в стойловых помещениях, транспортирования к местам хранения или переработки, хранения и утилизации навоза.

Подсчитывают суточный выход навоза G_сут (кг) на ферме по формуле:

G_сут = m (q_n+q_м+q_в+q_п),.

где q_n — среднесуточное выделение твердых экскриментов одним животным, кг;

q_м — среднесуточное выделение жидких экскриментов одним животным, кг;

q_в — среднесуточный расход воды на смыв навоза на одного животного, кг;

q_п — среднесуточная норма подстилки на одного животного, кг;

m — количество животных на ферме.

G_сут = 800 • (13 + 4 + 23 + 5) = 36 000 кг Годовой выход навоза G_год (т):

G_год = 1/ 1000 (G_сут · ф_ст),.

где ф_ст — продолжительность стойлового периода.

G_год = 1/ 1000 (36 000 • 365) = 13 140 т Зная суточный выход навоза на ферме от всего поголовья и продолжительность его хранения, определяют площадь навозохранилища (м²):

F_х = (G_сут • Д_хр / с) / h,.

где F_х — площадь навозохранилища, м²;

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

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

Д_хр — продолжительность хранения навоза в навзохранилище, сут;

сплотность навоза, кг/м³.

F_x = (36 000 • 182 / 900) / 2 = 3640 м².

2.6.2 Расчет лотковой самотечной системы удаления навоза.

При бесподстилочном содержании животных применяют гидравлические системы удаления навоза, так как механические средства имеют недостаточную эксплуатационную надёжность, большую металлоёмкость, высокие эксплуатационные расходы.

Заглублённые каналы гидравлических систем сверху перекрывают щелевым полом из решеток. Применение щелевого пола позволяет содержать животных в чистоте, улучшить санитарные условия и уменьшить затраты труда на очистку помещений от навоза.

При лотково-отстойной системе удаление навоза из лотков осуществляется под действием силы тяжести и дополнительного смыва водой. Она рекомендуется для применения на мелких фермах. Система состоит из продольных лотков-каналов, поперечного канала, наружного самотёчного навозопровода и навозосборника. На каждый ряд станков или стойл предусматривается продольный канал с полукруглым дном R = 15 см и шириной по верху 60…70 см (для свиней) и 70…80 см (для КРС).Длина навозного канала Lк (м):

L_к = m· b + ДL,.

где m — число животных, расположенных вдоль навозного канала; b — ширина стойла, м; ДL — длина канала, выходящего за пределы стойла, м.

L_к = 100 • 1.2 + 0.9 = 110.9 м Минимальная глубина h_min (м) канала в головной части, которая требуется для нормального самосплава массы:

h_min = (h — z) + h₁ + h₂ + h₃,.

где h — высота порожка h = 0,10…0,12 м;

z — разность отметок начала и конца канала, z = (0,005…0,006) L_к м;

h₁ — минимальная начальная глубина потока, при которой возможно движение вязко-пластичной массы навоза по каналу, h₁ = 0,015 L_к м;

h₂ — толщина слоя жидкости над порожком (при влажности навоза 86…92%, значение h₂ = 0,05…0,1 м);

h₃ — минимально допустимое расстояние от наивысшего уровня массы в начале канала до щелевого пола над каналом, h₃ = 0,25…0,35 м.

h_min = (0.11 — 0.60 995) + 1.6635+ 0.07 + 0.3 = 1.53 355 м Объемный расход навозного канала (м³/ч):

Q = 3600· F·V_ср,.

где F — площадь поперечного сечения слоя массы над порожком, м²;

V_ср — средняя скорость навозной массы в канале, V_ср = (8,3…30)· 10^-3 м/с.

Площадь поперечного сечения канала определяют:

F = b· h₂,.

где b = 0,8…1,2 м — ширина канала самотечной системы.

F = 1 • 0.07 = 0.07 м².

Q = 3600 • 0.07 • 20 • 10^-3 = 5.04 м³/ч Потребный объемный расход Qп (м³/ч) каналов:

Q_п = q • m / (с • ф),.

где q — суточный выход жидкого навоза от одного животного (твердые, жидкие экскременты и вода для смыва), кг;

m — поголовье животных в животноводческом помещении;

с — плотность жидкого навоза;

ф — продолжительность работы линий гидроудаления навоза.

Q_п = 36 000 • 800/ (1000 • 1) = 28 800 м³/ч.

3. Технико-экономические показатели.

3.1 Себестоимость.

Основными показателями экономической эффективности являются: производительность труда, трудоемкость, себестоимость продукции, величина капитальных вложений, срок окупаемости и расчетные затраты.

Эти расчеты проводят для сравнительной оценки отдельных производственных линий, отдельных машин, установок для выбора рационального варианта комплексной механизации всех производственных процессов.

Экономия рабочего времени Э_т (ч) при внедрении новой технологии или техники определяются по формуле:

Э_т = (Р_ст — Р_н) · Q_н,.

где Р_ст — удельный расход рабочего времени на единицу продукции или обслуживание животных при старой технологии (технике), ч/ц (ч/гол);

Р_н — то же при новой технологии (технике);

Q_н — количество продукции или количество обслуживаемых животных при технологии (технике), ц (голов).

Э_т = (3.5 — 2.7) • 800 = 640 ч Себестоимость продукции С определяют делением суммы всех затрат за вычетом стоимости побочной продукции на общее количество продукции.

С = (З + К + П + Т_тр + А + И + У + Т + Э + М_к + П_з + Х — (Н + Ш)) / (Q + Р_пр),.

где З — заработная плата и отчисление на социальное страхование, руб;

К — стоимость кормов, руб;

П — стоимость подстилки, руб;

Т_тр — стоимость текущего ремонта основных средств, руб;

А — амортизация основных средств, руб;

И — стоимость износа предметов ниже лимитной стоимости и спецодежды, руб;

У — стоимость услуг вспомогательных производств, руб;

Т — стоимость расходуемого топлива, руб;

Э — стоимость электроэнергии, руб;

М_к — стоимость медикаментов и дезинфицирующих средств, руб;

П_з — прочие затраты, руб;

Х — общепроизводственные и общехозяйственные накладные расходы, руб;

Н — стоимость навоза, руб;

Ш — стоимость шкурок животных, руб;

Q — количество молока, ц;

Р_пр — приплод.

С = (64 458.46 + 329 600 + 0 + 11 000 + 6000 + 1400 + 52 000 + 30 000 + 100 000 + 2320 + 15 000 + 20 900 — (149 600 + 4000)) / (0 + 48 000) = 9.981 руб/ц При внедрении новой техники в состав капитальных вложений включается стоимость нового технологического оборудования или вложения на модернизацию существующего, стоимость строительства новых или реконструкцию старых построек и стоимость основных средств, подлежащих ликвидации.

Стоимость технологического оборудования слагается из прейскурантных цен, транспотно-складских расходов в размере 11% и стоимости монтажа в размере 10…12%. Цену нового оборудования можно определить по формуле:

Ц = (М · З + Д) · Н_п,.

где Ц — оптово-отпускная цена нового оборудования, руб;

М — масса оборудования (без покупных комплектующих изделий), кг;

З — себестоимость 1 кг массы оборудования (без комплектующих изделий), руб. на 1 кг;

Д — стоимость комплектующих изделий, руб;

Н_п — коэффициент, учитывающий средний процент плановой прибыли в отрасли, изготовляющей данное оборудование.

Ц = (15 500 • 0.37 + 123.505 976 095 618) • 1.1 = 6444.357 руб Стоимость строительных построек определяется сметной стоимостью. При внедрении новой техники, когда реконструируется существующая постройка, демонтируется часть старого оборудования. В этом случае нужно определить остаточную стоимость используемой части старой постройки и оборудования, стоимость старого оборудования, подлежащего ликвидации. Остаточная стоимость старого оборудования Ко в рублях определяется по формуле:

К_о = К_п (1 — б· T),.

где К_п — первоначальная стоимость ликвидируемого оборудования, руб;

б — годовая норма амортизации;

Т — время, отработанное оборудование, год.

К_о = 38 452 • (1 — 0.0405 • 5) = 30 665.47 руб.

3.2 Срок окупаемости.

Одним из показателей экономической эффективности является срок окупаемости или коэффициент эффективности. Последний является обратной величиной срока окупаемости. Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат Т в годах рассчитывают по формуле:

Т = (К_н — К_с) / (С_с — С_н),.

где К_н и К_с — новые и старые капиталовложения, приведенные к одинаковому объему производства, руб;

С_с и С_н — старые и новые годовые издержки производства, руб.

Т = (715 000 — 698 200) / (384 000 — 248 000) = 0.124 года.

Срок окупаемости новых капитальных вложений:

Т = (715 000 — 0) / (384 000 — 248 000) = 5.257 лет.

По данным материалов Академии наук, нормативный коэффициент эффективности и срок окупаемости для молочно-животноводческих ферм соответственно равняются 0,125 и 8.

3.3 Приведенные затраты.

Обобщающим показателем являются приведенные затраты, которые можно определить по формуле: С + Е • К= минимум, где С — себестоимость продукции, руб. на 1 ц; Е — нормативный коэффициент эффективности; К — объем капитальных вложений, руб. на 1 ц. 9.981 + 0.125 • 893.75 = минимум 121.69 975.

4. Охрана окружающей среды.

Проектирование ферм и комплексов должно производиться с учётом охраны окружающей среды.

Участок располагают не ближе 200 м от транспортных магистралей.

Участок для строительства должен размещаться с подветренной стороны относительно жилого сектора и ниже его по рельефу. Выбор территории для строительства комплексов необходимо осуществлять с учётом санитарной охраны воздушного бассейна, населённых пунктов, источников водоснабжения, водоёмов и почвы. Так между комплексом по откорму бычков на 800 голов рекомендуемым минимальным санитарным разрывом до жилых зон является расстояние 300 метров.

Норма зелёной площади на одно животное 200 м².

Для обеспечения санитарных требований на территории комплекса и прилегающей местности предусматривается немедленное удаление и транспортирование жидкой фракции навоза к местам его переработки. В случае если жидкая фракция не может быть использована для полива полей, дальнейшее обезжиривание стоков производиться на очистных сооружениях в соответствии с требованиями СНиП.

В местах въезда и входа на территорию предусматривают контрольно-пропускные пункты.

5. Охрана труда и техника безопасности.

Производственные процессы осуществляются по утверждённым техническим регламентам (инструкциям) с учётом требований ГОСТ 12.3.002−75, санитарных правил организации технологических процессов и гигиенических требований к производственному оборудованию.

К работе на машинах, механизмах и оборудовании допускаются лица, прошедшие в установленном порядке медицинское освидетельствование, производственное обучение и инструктаж по охране труда.

Лица моложе 16 лет к самостоятельной (без наставника) работе на машинах и оборудовании не допускаются.

Производственное обучение должно соответствовать требованиям безопасности в течение всего срока службы.

При обслуживании машин и оборудования необходимо руководствоваться правилами техники безопасности по монтажу, эксплуатации, предусмотренных в руководствах к каждой машине и оборудованию.

Расположение машин, агрегатов, транспортных средств и другого производственного оборудования должно обеспечивать удобные и безопасные условия обслуживания, ремонта и санитарной обработки, соответствовать технологическому процессу и не создавать встречных и пересекающихся потоков.

Ввод в эксплуатацию возможен только при наличии соответствующего электротехнического персонала.

Все электродвигатели должны иметь соответствующую защиту от коротких замыканий и перегрузки. На электродвигателях и приводимых ими механизмах наносятся стрелки, указывающие направление вращения механизма и электродвигателя. У всех выключателей и у предохранителей, смонтированных на групповых щитках, должны быть сделаны надписи.

Металлические части электроустановок, которые могут оказаться под напряжением должны быть защищены.

Помещение предприятий должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения, содержащихся в исправном состоянии и постоянной готовности к действию. Все работающие на предприятиях и в организациях должны быть обучены обращению со средствами пожаротушения.

Ко всем зданиям и сооружениям должен быть свободный доступ. Противопожарные разрывы между строениями запрещается использовать под складирование кормов, материалов, оборудования, для стоянки автотранспорта и сельхозтехники.

Обслуживание больных животных заражённых болезнями животных поручается постоянной животноводческой бригаде. Лица моложе 18 лет, а также беременные и кормящие женщины к этой работе не допускаются.

Установка дезбарьеров, регулярная смена в них подстилки, а так же контроль за дезинфекцией обуви при каждом входе и выходе из помещения возлагается на бригадиров животноводческих бригад, а регулярная смена дезинфицирующего раствора и смачивание подстилки в дезбарьерах на ветеринарных работников ферм.

1. Механизация животноводства: Учеб. пособие М 55 для с.-х. вузов/В.К. Гриб, З. Ф. Каптур, Н. М. Лукашевич и др.; Под ред. В. К. Гриба. — Минск.: Ураджай, 1987.

2. Брагинец Н. В., Палишкин Д. А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. — 2-е изд. — М.: Колос, 1984.

3. Справочник по механизации животноводства/ С. В. Мельников, В. В. Калюга, Е. Е. Хазанов и др.; Сост. С. В. Мельников. — Л.: Колос. Ленинградское отд., 1983.

4. Ужик В. Ф. Технологические расчёты в животноводстве (теория и задачи): Учебное пособие. — Редакционно-издательский отдел Белгородской ГСХА, Белгород, 2000.

5. Курс лекций по дисциплине «Механизация животноводства».