Расчет и подбор оборудования для механизации производственных процессов на молочно-товарной ферме

Сельское хозяйство, одна из главных отраслей материального производства; возделывание сельскохозяйственных культур и разведение сельскохозяйственных животных в целях получения продовольствия и сырья для промышленности. Основные отрасли сельского хозяйства — растениеводство и животноводство, в которые входят более мелкие отрасли, дифференцирующиеся в свою очередь по группам сельскохозяйственных культур, видам сельскохозяйственных животных и т. п.

Скотоводство в общем объеме товарной продукции животноводства составляет около 55%, обслуживанием крупного рогатого скота на сельскохозяйственных предприятиях занято примерно 60% работников отрасли. Хотя в последние годы объем производства продукции скотоводства значительно уменьшился, по экономическому значению оно остается важнейшей отраслью сельского хозяйства в большинстве регионов страны.

Производством продукции скотоводства занимаются сельскохозяйственные предприятия разных производственных типов, тем не менее, преобладающие объемы молока и мяса крупного рогатого скота поступают из специализированных предприятий.

Для развития данной отрасли необходимо совершенствовать не только биологические факторы воспроизводства стада, но и машины, обеспечивающие механизацию всех производственных процессов на ферме. Это и является целью данного проекта.

1. Организационно-экономическая характеристика ООО «ОПХ им. Фрунзе»

1.1 Наименование, месторасположение и общая характеристика хозяйства

ООО «ОПХ им. Фрунзе» было организованно в 1967 году на базе колхоза того же названия. Закрепленная площадь составляла всего 18 749 га, в том числе сельхозугодий 10 430 га. История всего советского крестьянства и его колхозного движения за годы советской власти хорошо прослеживается на примере ООО «ОПХ им. Фрунзе». Первая коммуна им. Фрунзе образовалась на Айтукинском (ныне Фрунзенском) острове в 1927 году из числа переселенцев бедняков в основном правобережья Иртыша. В 1934 году на базе коммуны была организованна сельскохозяйственная картель им. Фрунзе, которая существовала до 1950 года. Затем она была объединена сельскохозяйственной артелью «Советская деревня» (которая была образована в 1929 году). В 1937 году сельскохозяйственная артель была преобразована в райсельхоз.

1.2 Природные условия

Территория поверхности ООО «ОПХ им. Фрунзе» представляет собой слабо волнистую равнину, встречаются впадины, занятые болотами, озерами. Почвенный покров представлен серыми — лесными, пойменными, луговыми почвами. Серые — лесные почвы формируются на различных элементах рельефа и залегают преимущественно на гривах равнин, а также по территории берёзовых и осиновых колков.

По содержанию гумуса в верхнем горизонте выделяются темно — серые почвы, которые разделяются по механическому составу, по мощности гумусового горизонта.

Темно-серые лесные занимают площадь 175 га, серые лесные — 2747 га, светло-серые лесные — 504 га. Содержание гумуса в почве хозяйства колеблется от 2 до 10%. Серые лесные почвы являются наиболее благоприятными в сельскохозяйственном использовании для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Пойменные почвы занимают 1121 га, по своему составу и строению профиля пойменные аллювиальные почвы разнообразны, это обусловлено сложными условиями почвообразования в пойме. Этот тип почв имеет обеспеченность подвижным фосфором от средней до высокой степени кислотности, по содержанию гумуса от 2 до 85%, по содержанию серы от низкого содержания серы до среднего. Почвы имеют повышенное увлажнение по всему профилю и оглинению нижней части профиля. Пойменные почвы хозяйства имеют кислую реакцию почвенной среды, это дает основание для проведения известкования кислотных почв.

Луговые почвы занимают 7,4 га пашни. Занимают пониженные элементы рельефа, располагаясь на пониженных равнинах и при болотных понижениях. Почвы формируются в условиях повышенного увлажнения. Физические свойства почвы следствие тяжелого механического состава характеризуются высокой влажностью, пластичностью и связанностью, но слабой водои воздухопроницаемостью.

Таким образом, в хозяйстве больше серых лесных почв наиболее благоприятных для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

За 2007;2009 года общая земельная площадь, площадь сельскохозяйственных угодий, пашни, сенокосов, пастбищ, лесов и др. изменяется не значительно. Изменились только в 2008 году, значительно, это связано с изменением формы собственности предприятия. В целом по площади в структуре земельных угодий за 2009 г. сельскохозяйственные угодья занимают большее место — 11 630 га, затем идут лесные массивы — 5244 га и болота — 1561 га. Из сельскохозяйственных угодий большую площадь занимают пашни — 7780 га, затем сенокос — 2671 га и пастбища — 1196 га. В 2009 году увеличилась на 17 га площадь многолетних насаждений. С каждым годом увеличивается площадь посевов. Хозяйство не производит мероприятий по осушению болот и полей, залитых водой, не выкорчевывает леса для обработки почвы, находящейся под ними, так как имеет в распоряжении достаточно полей для производства продукции.

1.3 Климатические условия

Климат зоны резко континентальный. Для него характерна холодная зима, тёплое непродолжительное лето, короткие весна и осень. Лимитирующим фактором является тепло. Так как погодные условия весны влияют, прежде всего, на сроки проведения полевых работ (боронование, культивация, вспашка и др.), прорастание семян и начало роста растений. Так же важным является срок схода снежного покрова, оттаивание почвы, достижение физической спелости и активной температуры (+5…+10?С).

По данным Тарской метеорологической станции, безморозный период колеблется по годам от 70 до 150 дней. Сумма положительных температур выше +10?С составляет 1560−1750?С. Средняя дата перехода температуры пахотного горизонта через +10?С приходится на 24−26 мая. Особенностью температурного режима весны является быстрое нарастание среднесуточной температуры воздуха. Благоприятные условия для проведения весенних полевых работ на почвах в подтаёжной зоне складываются в мае. Однако и этот месяц характеризуется неустойчивостью температурного режима. Иногда наблюдаются возвраты холодов с выпадением снега и заморозками. Среднее количество осадков 400−450 мм в год. Более 55% их выпадает в мае — сентябре, что очень важно для роста и развития зерновых культур.

Все это отрицательным образом сказывается на выращивании сельскохозяйственных культур, и предъявляет повышенные требования к отбору их сортов, с учетом природно-климатических условий нашей зоны.

1.4 Организационно-производственная структура и структура управления

Организационная структура на предприятии имеет большое значение, так как при правильно организованном менеджменте, хозяйство может наиболее рационально использовать производственные мощности, что позволяет снизить себестоимость, а, следовательно, и повысить конкурентоспособность произведенной продукции на рынке, следовательно, приведёт к высокой реализации и к прибыли хозяйства.

Хозяйство имеет три отделения, в каждом из них есть машинотракторный парк (МТП) и ТОК. На первом и третьем отделениях имеются фермы. На первом отделении расположен кормоцех. Также в хозяйстве имеются ремонтная мастерская, склад, нефтебаза, пилорама. Растениеводство хозяйства представлено выращиванием зерна, многолетних трав, производством силоса и сенажа, животноводство — производством мяса и молока. Вспомогательное производство в ООО «ОПХ им. Фрунзе» представлено услугами строительного отдела, водоснабжения, электроснабжения, МТМ, нефтебазы.

Если рассматривать управленческую структуру хозяйства (состав, систему расстановки и соподчиненности управляющих работников на предприятии), то во главе стоит общее собрание. Второй уровень в структуре управления занимает правление, затем директор, а после него инженер по охране труда, заведующий отделом кадров, а также такие специалисты, как главный инженер, главный агроном, главный зоотехник, главный бухгалтер, они реализуют стратегию и основную направленность политики, разрабатывают планы и операции, координируют и контролируют деятельность руководителей низшего уровня.

У главного бухгалтера в подчинении находятся заместитель главного бухгалтера, бухгалтеры и кассир.

У главного инженера — заведующий гаражом, заведующий ремонтной мастерской и заведующий нефтебазой. В подчинении у главного зоотехника, агронома и инженера находятся управляющие отделениями. Основная функция, которых, заключается в обеспечении выполнения производственных заданий, в мотивировании деятельности рабочих. В их подчинении находятся бригадиры тракторной и животноводческой бригад и агрономы. Агрономы в свою очередь управляют заведующим током и бригадиром растениеводческой бригады. Таким образом, в хозяйстве имеет место линейно — функциональная управленческая структура.

1.5 Основные показатели производственной деятельности ООО «ОПХ им. Фрунзе»

Опытно-производственное хозяйство имени Михаила Васильевича Фрунзе, основанное СибНИИСХозом как опытное, производственное и обще-показательное хозяйство, расположено на Севере Омской области.

Для оценки хозяйственной деятельности ООО «ОПХ им. Фрунзе» приведем в таблице 1.4 основные экономические показатели [9,10,11].

Из данных таблицы 1.4 видно, что выручка от реализации с.х. продукции увеличилась на 4952 тыс. руб. Незначительно увеличилась среднегодовая стоимость ОПФ на 924 тыс. руб. При увеличении стоимости основных фондов сельскохозяйственного назначения в 2008 году по сравнению с 2007, происходит уменьшение стоимости валовой продукции. Выручка от реализации сельскохозяйственной продукции увеличилась по сравнению с 2007 годом. Выход валовой продукции в расчете на 100 га сельскохозяйственных угодий, на 1 рабочего, на 1000 рублей основных фондов на протяжении трех анализируемых лет колеблется.

Фондовооруженность незаметно уменьшилась в 2008 году. Этот показатель характеризует отношение среднегодовой стоимости основных производственных фондов на одного работника, то есть вооруженность работников сельского хозяйства средствами производства. Уровень оснащенности труда основными производственными фондами зависит от стоимости средств производства и численности работников, занятых в сельском хозяйстве. На численность работающих в отрасли определенное внимание оказывает обеспеченность предприятия средствами труда и уровень механизации основных трудоемких процессов. Тем не менее, повышение фондовооруженности было вызвано снижением численности работников ООО «ОПХ им. Фрунзе», а увеличение фондообеспеченности вызвано снижением основных производственных фондов.

Показатель фондоотдачи показывает, сколько продукции сельского хозяйства в денежном выражении получено на единицу стоимости основных производственных фондов. Данный показатель уменьшается при снижении основных производственных фондов. Фондоемкость, являясь обратным показателем фондоотдачи, показывает, сколько основных средств в стоимостном выражении было израсходовано на производство единицы стоимости продукции. Данный показатель увеличивается.

В отчетном году произошло изменение некоторых показателей. Например, урожайность зерновых повысилась на 15,8%, по сравнению с 2008 годом, показатели продуктивности колеблются, среднегодовой надой молока на 1 голову вырос на 31,7%; среднесуточный прирост молодняка КРС увеличился на 22,6%; количество приплода повысилось на 7,9%.

Численность работников понизилась на 18,3% что позволило увеличить зарплату рабочим на 38,2%.

При этом уменьшилась себестоимость производства молока на 10%, себестоимость производства зерна уменьшилась на 20%, а прирост КРС уменьшился на 35%. Это важные показатели, так как влияют на дальнейший финансовый результат — получение прибыли или убытка.

1.6 Анализ использования МТП в ООО «ОПХ им. Фрунзе»

В данное время МТП хозяйства находится на среднем уровне как по эффективности использования, так и по техническому состоянию той техники, которая находится в хозяйстве.

За прошедшие два года произошел выход из строя 11-и единиц техники, что свидетельствует о некачественной работе главного инженера. Немаловажную роль играют и механизаторы, которые следят за техническим состоянием вверенной им техники. Количество автомашин в 2009 году не изменилось и не одна из них, не вышла из строя. Эффективность использования техники определяется рядом показателей, представленных в таблице Самая высокая эффективность использования тракторов всех марок была в 2007 году. Уменьшение эффективности произошло, в основном, за счет снижения выработки тракторов.

В период с 2007 по 2009 г. уменьшилось использование МТП это связанно со снижением площади посевов. Большинство тракторов и комбайнов выработали свой ресурс и подлежат списанию. Но на обновление парка у хозяйства нет необходимого количества денежных средств. Большие затраты труда и средств приходятся на ремонт техники и поддержание ее в работоспособном состоянии.

Наличие в ООО «ОПХ им. Фрунзе» машин для проведения сельскохозяйственных работ показано в таблице 1.10.

ООО «ОПХ им. Фрунзе» имеет все машины для посева зерна. Однако практически все машины подлежат списанию, но продолжают работать. Вследствие чего уменьшается производительность машин, а также потери зерна.

1.7 Организация работ и материально-техническая база по техническому обслуживанию и ремонту техники

Все работы по ремонту машинно-тракторного парка осуществляются в центральной ремонтной мастерской, которая расположена на центральной усадьбе.

На участках, отдаленных от центральной усадьбы техника хранится на открытых площадках. ТО-1 и ТО-2 проводят механизаторы в гаражах, где устраняются текущие неисправности техники.

Сложные ремонты проводят в ЦРМ. Ремонтные работы, которые невозможно выполнить в ЦРМ по ремонту узлов и агрегатов, а также ТО-3 энергоемких агрегатов проводят за пределами хозяйства.

На центральной усадьбе расположен машинный двор. На территории машинного двора находятся: площадки для кратковременного и длительного хранения техники и автомобилей, площадки для комплектования и регулировки машинно-тракторных агрегатов, бытовые помещения, нефтесклад с пунктом заправки, склады для хранения запасных частей, центральная ремонтная мастерская с постом технического обслуживания.

Площадки для хранения техники имеют асфальтированное покрытие. Крытые ангары для хранения сложной сельскохозяйственной техники отсутствуют.

Здание мастерской находится в неудовлетворительном состоянии, устарело и требует полной реконструкции.

Техническое обслуживание и ремонт машинно-тракторных агрегатов проводят механизаторы с участием слесарей-ремонтников.

График проведения технических обслуживаний не соблюдается, а диагностические работы не проводятся. Ремонт автомобилей, тракторов, комбайнов и сложных сельскохозяйственных машин проводят в помещении ЦРМ.

Современное и качественное выполнение работ с минимальными затратами труда и средств немыслимо в сельскохозяйственном производстве без четкой организации труда и управления единой инженерно-технической службой, обеспечивающей работоспособность и эффективное использование техники.

Инженерно-техническую службу возглавляет главный инженер. Как руководитель технической службы, он разрабатывает и проводит техническую политику на предприятии, отвечает за постановку всей работы по выполнению производственной программы, организует и контролирует работу участков.

Главный инженер несет ответственность за всю производственно-техническую работу хозяйства, качество выполненной работы, производственную и технологическую дисциплину, охрану труда и технику безопасности, производственное планирование, использование производственных мощностей и соблюдение режима экономии.

Обязанности и ответственность главного инженера соответствуют предоставленным ему правам. Он имеет право издавать обязательные для всех распоряжения, утверждать технологические процессы, нормы расхода запасных частей, материалов, энергии и топлива. В подчинении у него находятся заведующий ремонтной мастерской, заведующий машинным двором, заведующий складом, заведующий нефтебазой, заведующие гаражами отделений № 1, № 2, № 3.

Анализ хозяйственной деятельности ООО «ОПХ им. Фрунзе», а также условий развития и факторов, влияющих на производственный процесс, дает возможность сделать следующие выводы:

1) Хозяйство расположено в умеренно тёплом районе Омской области, температурный режим территории хозяйства характеризуется суровой продолжительной зимой, коротким, но жарким летом;

2) Специализация хозяйства имеет животноводческо-растениеводческий характер, растениеводство также является дополнительной отраслью, обеспечивающей животноводство кормами;

3) Фондовооруженность и фондоотдача за анализируемый период увеличилась, что связано только с уменьшением численности рабочих хозяйства;

4) Материально-техническая база по техническому обслуживанию и ремонту техники находится в неудовлетворительном состоянии и требует основательной реконструкции;

5) Показатели использования машинно-тракторного парка ниже нормативных, в основном это связано с простоями по техническим причинам;

6) Отсутствие в хозяйстве передвижной ремонтной мастерской приводит к тому, что при мелких неисправностях технику с полей доставляют в мастерскую и срывают тем самым сроки проведения работ;

7) Оборудование мастерской устарело, в цехах грубо нарушаются правила техники безопасности и охраны труда при выполнении ремонтных работ;

8) График проведения технических обслуживаний не соблюдается, что приводит к преждевременному выходу из строя техники;

9) Техника хранится на открытых площадках, требуется постройка крытых боксов для хранения сложной сельскохозяйственной техники и комбайнов;

10) В структуре инженерно-технической службы следует произвести изменения. Ввести должность инженера по эксплуатации, который организует и контролирует проведение ТО и ремонтов тракторов, соблюдение режимов эксплуатации МТП, а также заведующего по материально-техническому снабжению, который обеспечивает снабжение запасными частями, ремонтными материалами и т. д., необходимыми для нормального функционирования МТП при выполнении работ по техническому обеспечению сельскохозяйственного производства.

2. Технологическая часть

2.1 Требования к участку и определение размера территории фермы

Участок должен быть расположен в сухом незатопляемом месте и иметь уклон, обеспечивающий сток поверхностных вод. Должен быть вблизи источников электроснабжения и естественных водоемов, обеспечивающих достаточного количества воды.

Ферма должна размещаться на расстоянии не ближе 300 м от жилого района. Вдоль границ фермы следует создать зеленую зону. К выбранному участку необходим удобный подъезд.

Размер территории фермы определяем как сумму площадей, занятых производственными зданиями, санитарными разрывами между ними, дорогами и защитными зонами. Площадь фермы или комплекса определяем по заданному числу голов скота т и удельной площади на 1 голову (200 м²) [2]:

F = m*f, м2 (2.1)

F = 360*200 = 72 000 м².

При расчете размеров сторон участка следует исходить из соотношения ширины b и длины, а не более как 1: 1,5:

b = 1,5*а; а =vF/1,5, м (2.2)

а =v72000/1,5 = 219 м,

b = 1,5*219 = 329 м.

2.2 Определение состава зданий и сооружений фермы

На территории фермы размещены производственные и вспомогательные здания и сооружения. При подборе построек следует использовать типовые проекты.

Количество необходимых животноводческих построек пж в зависимости от заданного числа голов скота и вместимости выбранных построек определяется по формуле [2]:

nЖ = m/mп, (2.3)

где m — количество данного вида животных;

mп — вместимость постройки (выбирается в соответствии с принятой на ферме системой содержания животных).

nЖ = 360/200 = 1,8.

Принимаем 2 постройки вместимостью 200 голов.

В результате деления количества животных на вместимость постройки получился остаток, этот небольшой избыток площади оставляем для дальнейшего увеличения поголовья.

Ширина помещения, при 2-рядном расположении стойл, принимаем равной 12 м.

При застройке фермы применяем павильонный способ планировки.

После определения необходимого количества животноводческих помещений и выбора их ширины рассчитывается длина lп по формуле:

lП = m1*bС +?l, (2.4)

где m1 — число животных в одном ряду;

bС — ширина стойла (1,2 м);

?l — часть длины здания, занятая подсобными помещениями и поперечными проходами (принимается равной 12 м).

Длина lп помещений находится:

lп = 100*1,2+12 = 132 м.

Площадь навозохранилища находится по формуле:

FНХ = ((qП+qМ+qН)*m*D)/1000*гН*bН, (2.5)

где qП — норма подстилки в сутки, равная 2 кг/гол.;

qМ — суточных выход мочи от 1 гол., 20 кг;

qН — суточный выход навоза от 1 гол., 35 кг;

D — продолжительность хранения навоза, 100 дн.;

гН — объемная масса навоза, 1 т/м3;

bН — высота укладки навоза, 1,5 м.

FНХ = ((2+20+35)*400*100)/1000*1*1.5 = 1520 м².

Ширина хранилища, принимается равной 15 м, тогда длина его будет:

lН = FНХ/bНХ, (2.6)

lН = 1520/15 = 101,3 м.

Принимаем два хранилища и их длина: lН = 51 м.

Расстояние до ближайшего производственного помещения не менее 40 м, расстояние между хранилищами в ряду 5 м.

Количество и размеры силосных траншей определяются следующим образом [2]:

а) годовой запас силоса или сенажа:

Gгод = 0,24*m*k*qС, (2.7)

где k — коэффициент, учитывающий потери силоса или сенажа (1,12);

qС — суточная норма силоса или сенажа на 1 гол., кг.

Суточные нормы силоса, сенажа и других компонентов рациона определяются в разделе 2.5.1 (таблица 2.6).

Годовой запас силоса: Gгод = 0,24*400*1,12*16,85 = 1812 т.

Годовой запас сенажа: Gгод = 0,24*400*1,12*8,44 = 908 т.

б) число траншей:

nСТ = Gгод/GТП, (2.8)

где GТП — вместимость одной траншеи, т

nСТ = 1812/2000 = 0,91 = 1 шт.,

nСТ = 908/1000 = 0,91 = 1 шт.

Для силоса: 1 по 2000 м³

Для сенажа: 1 по 1000 м³

Площадь корнеклубнехранилища определяется исходя из годовой потребности и удельной нагрузки на 1 м хранилища:

FК = 0,24*qК*m/?PК, (2.9)

где qК — суточная норма корнеклубнеплодов на 1 гол., кг;

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

FК = 0,24*9,6*400/1,5 = 614,4 м².

Ширина хранилища равна 12 м.

Длина равна:

lK = 614,4/12 = 52 м.

Число и размеры скирд сена и соломы определяются также по удельной нагрузке. Наибольшая длина скирды составляет lС = 60 м, ширина bС = 8 м.

Число скирд вычисляется по формуле:

nС = 0,24*qС*m*KС/(?PС-bС*lС), (2.10)

где qС — суточная норма сена или соломы на 1 гол., кг.;

KС — коэффициент, учитывающий текущий запас грубых кормов (0,5 — 1,0);

?PС — удельная нагрузка (для сена — 0,2 т/м2, для соломы — 0,25 т/м2).

Сено: nС = 0,24*4,38*400*0,5/(0,2*8*60) = 1,99 (2 скирды).

Солома: nС = 0,24*6,14*400*0,5/(0,25*8*60) = 2,46 (3 скирды).

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

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

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

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

На план фермы наносим также насосную станцию (4м4 м), водонапорную башню (3 м), автовесы (6м6 м), трансформаторную подстанцию (2м2 м), котельную (15м18 м), гараж с навесом (18м21 м), ветпункт (9м12 м).

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

На свободном участке листа приводится экспликация зданий и сооружений, наносятся условные обозначения, масштаб и даются основные показатели генплана:

1) площадь территории — F = 7,2 га;

2) площадь застройки — F1 = 4286 м²;

3) плотность застройки — f = 6%;

4) площадь выгульных дворов — Fвыг = 6000 м²;

5) дороги и площадки с твердым покрытием — F2 = 6200 м²;

6) внешнее ограждение ферм — Lф = 1096 пог. м.

2.3 Механизация водоснабжения и поения животных

Суточная потребность в воде определяется по формуле [2]:

QСР.СУТ =?qВ*mi, (2.11)

где qВ — норма расхода воды на 1 гол., л (100 л/гол. в сутки для коров);

mi — количество потребителей i-й группы.

QСР.СУТ = 100*400 = 40 000 л/сут.

Суточный расход воды зависит от времени года, поэтому оборудование подбираем с учетом коэффициента суточной и часовой неравномерности.

Максимальный суточный расход воды определяется по формуле:

QmахСУТ = QСР. СУТ *КС, (2.12)

где КС — коэффициент суточной неравномерности, принимают равным 1,3.

QmахСУТ = 40 000*1,3 = 52 000 л/сут.

Наибольший часовой расход воды:

Qmах.Ч = QmахСУТ*КЧ/Т, (2.13)

где КЧ — коэффициент суточной неравномерности, принимаем равным 2,5 при наличии автопоилок;

Т — продолжительность водопотребления, принимаем равной 24 ч.

Qmах.Ч = 52 000•2,5/24 = 5416 л/ч.

Определяется производительность насосной станции, для чего в последнюю формулу вместо Т подставляем ТН — продолжительность работы станции.

Время работы насосной станции принимается равным 14 ч.

QН = QmахСУТ*KЧ/TЧ, (2.14)

QН = 52 000*2,5/14 = 9285,7 л/ч.

По величинам QН и Н производим выбор насоса, пользуясь справочной литературой. Величина напора принимается Н = 30 м.

Для определения диаметра труб надо знать секундный расход воды:

QmахС = Qmах. Ч/(3,6*106), (2.15)

QmахС = 5416/(3,6*10 6) = 0,0015 м³/с.

Затем находится диаметр труб внешнего водопровода на начальном участке, по которому проходит все количество воды:

D = 1,13*(vQmахС/V), (2.16)

где V — скорость движения воды в трубах, 1 м/с;

D = 1,13*v (0,0015/1) = 0,044 м.

Полученный диаметр трубы округляется до стандартного размера. Принимаем диаметр трубы: D = 0,050 м.

Далее определяется необходимая емкость резервуара водонапорной башни, которая принимается равной 15−20% от наибольшего расхода воды:

VБ = (0,15…0,2)*QmахСУТ, (2.17)

VБ = 0,2*52 000 = 10,4 м³.

Полученная ёмкость бака округляется до стандартной. Принимаем ёмкость резервуара: VБ = 15 м³.

При чётном количестве коров в группе и при содержании их на привязи число поилок определяется из расчёта, одна поилка на две коровы:

nА = m/2, (2.18)

nА = 400/2 = 200 шт.

2.4 Вентиляция и отопление

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

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

2.4.1 Определение величины часового воздухообмена

В районах с холодной и продолжительной зимой за основной параметр при расчёте вентиляции следует принимать влажность воздуха в помещении.

Величина воздухообмена для одного помещения будет равна [2]:

L = KП*W*mП/(WДОП-WО), (2.19)

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

W — количество влаги, выделяемое одним животным, г/ч (для коров с надоем до 10 кг/сут и живой массой 600 кг — 329 г./ч);

WДОП — допустимое количество влаги в помещении (8 г/м3);

WО — влагосодержание наружного воздуха (для Западной Сибири в январе составляет 1 -1,5 г/м3).

Для помещений величина воздухообмена равна:

L = 1,3*329*200/(8−1,5) = 13 160 м³/ч.

Полученный воздухообмен не должен быть меньше величины, принятой в нормах технологического проектирования (НТП). Норма воздухообмена обычно даётся на 1 ц живой массы и для коров составляет? L>17 м³/(ц/ч), исходя из этого необходимая величина воздухообмена равна:

L = ?L*mП*g, (2.20)

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

L = 17*200*6 = 20 400 м³/(ц/ч).

Дальнейшие расчеты следует вести по максимальной величине воздухообмена.

Кратность воздухообмена К, рассчитывается по формуле:

К = L/V; V = a•b•h, (2.21)

где V — объем помещения, м;

а — ширина помещения, м;

b — длина полезной части помещения, м;

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

V = 12*132*3 = 4752 м³;

К = 20 400/4752 = 4,3.

Исходя из полученной кратности воздухообмена производится выбор системы вентиляции. Кратность часового воздухообмена допускается не более 5. Для коровников принимаем комбинированную систему вентиляции: с естественной вытяжкой через вертикальные каналы и приточную — принудительную.

2.4.2 Расчёт вытяжных каналов при естественной вытяжке

Воздух помещения в силу разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу с некоторой скоростью.

Общая площадь сечения канала составляет:

FВ = Lmax/(3600*V), (2.22)

где Lmax — максимальное значение величины воздухообмена.

Скорость движения воздуха в канале х, м/с, зависит от высоты канала и разности температур и определяется по формуле:

х = 2,2*v (h*(tВН-tН)/273), (2.23)

где h — высота канала (3 м);

tВН — температура воздуха внутри помещения (10 єС);

tН — температура воздуха снаружи помещения (-23 єС).

х = 2,2*v (3*(10 — (-23))/273) = 1,325 м/с.

Общая площадь сечения канала для помещений составит:

FВ = 20 400/(3600*1,325) = 4,28 м³.

Количество вытяжных каналов на одно помещение:

n = FВ/f1, (2.24)

где f1 — площадь поперечного сечения одного канала (принимаем равной 1*1 = 1 м²).

n = 4,28/1 = 4 шт.,

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

2.4.3 Расчет приточной вентиляции

Поступление свежего воздуха обеспечивается приточными установками (ПУС), расположенными в вентиляционных камерах торцовых частей помещения. Приточная установка состоит из центробежного вентилятора типа Ц4−70, калорифера, воздухозаборного устройства и приточного воздуховода. Калорифер может быть электрическим, паровым или водяным.

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

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

Производительности установок определяется по формуле [2]:

LП.УС = 1,15*Lmax, (2.25)

где Lmax — максимальная подача вытяжной вентиляции.

LП.УС = 1,15*20 400 = 23 460 м³/ч.

Вентиляторы приточных установок подбираем по производительности и создаваемому напору.

Производительность одного вентилятора:

LВ = LП. УС/nП.УС, (2.26)

где nП. УС — число приточных установок.

LВ = 23 460/2 = 11 730 м³/ч, Диаметр воздухопровода определяется по формуле:

d = 1/30*v (LВ/р*х1), (2.27)

где х1 — скорость движения воздуха в трубе (12−15 м/с — для металлического воздуховода).

d = 1/30*v (11 730/3,14*15) = 0,53 м.

Напор Н, Па, развиваемый вентилятором, определяют как сумму потерь от трения воздуха о трубы на прямолинейных участках НТР и потерь напора от местных сопротивлений hМ:

Н = НТР+hМ = г*х12/2g*(л*l/d+?лМ), (2.28)

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

л — коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (для круглых труб равен 0,02 — 0,03);

l — длина прямолинейного участка воздуховода, м;

?лМ — сумма коэффициентов местных сопротивлений, равная 4.

Н = (1,3*152/2*9,81)*(0,03*120/0,53+4) = 161 Па.

По полученным величинам LВ и Н выбираем вентилятор [3]:

2.4.4 Расчет системы отопления

Количество тепла, необходимое для отопления животноводческого помещения [2]:

QО = QЗ+QВ-QЖ, (2.29)

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

QВ — потери тепла на вентиляцию, кДж/ч;

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

Потери тепла QЗ, кДж/ч, через ограждающие конструкции:

QЗ = ?Кi*Fi*(tВН-tН), (2.30)

где Кi — коэффициент теплоотдачи ограждений, кДж/(м2*ч °С);

Fi — поверхность ограждения, м2;

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

tВН — расчетная температура внутри помещения (10 °С).

QВ = С*LП.УС•*г*(tВН-tН), (2.31)

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

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

г — средний объемный вес воздуха (1,2−1,3 кг/м3);

tВН — внутренняя температура помещения (10 °С);

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

QВ = 1,005*23 460*1,2*(10+23) = 933 661,08 кДж/ч.

Тепловыделения от животных:

QЖ = q*mП, (2.32)

где q — количество тепла выделяемое одним животным (3440 кДж/ч — для коров с продуктивностью до 10 л/сут и живой массой 600 кг).

QЖ = 3440*200 = 688 000 кДж/ч.

QО = 439 557,6+933 661,08−688 000 = 685 218,68 кДж/ч.

Теплопроизводительность одной приточной установки определяется по формуле:

QП.УС = QО/nП.УС (2.33)

QП.УС = 685 218,68/2 = 342 609,34 кДж/ч.

Затем подбираем нагревательное устройство [3], и приводим его техническую характеристику:

2.5 Механизация приготовления кормов

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

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

2.5.1 Расчёт количества кормов

Рассчитаем суточный расход кормов и их потребность на стойловый период. Данные заносятся в таблицу 2.6.

Суточная потребность в кормовых единицах для фермы определяется [2]:

К = qi*ПС*mi, (2.34)

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

ПС — суточная продуктивность одного животного, кг;

mi — поголовье животных данной половозрастной группы.

К = 1,45*9,3*360 = 4854,6 корм. ед./кг.

Суточная продуктивность для дойного стада крупного рогатого скота определяется по годовой продуктивности одного животного и числу дней лактации (300):

ПС = ПГ/ДЛ, (2.35)

ПС = 2800/300 = 9,3 кг/сут.

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

ПСТ = 0,65*2800 = 1820 кг/год, ПП = 0,35*2800 = 980 кг/год.

Содержание кормовых единиц в компонентах рациона в расчете на одну голову определяется:

Кi = 0,01*qi*цi*ПС, (2.36)

где ц — процентное содержание каждого вида корма в рационе.

Массовое значение каждого компонента в суточном рационе Аi СУТ, кг, (графа 5) одного потребителя находится:

Аi СУТ = Кi/Цi, (2.37)

где Цi — питательная ценность i-го вида корма, корм. ед./кг (графа 4).

Суточная потребность в кормах АСУТ, т, на все поголовье для стойлового периода определяется (графа 6):

АСУТ = 0,001*Аi СУТ*m, (2.38)

где m — число голов на ферме.

Находится общий расход кормов АС. П, т, за стойловый период (графа 7):

АС.П. = DЗ*АСУТ, (2.39)

где DЗ — продолжительность стойлового периода.

Суточное количество корма следует распределить по выдачам. В ЗАО «Литковское» принято двухразовое кормление: 1-е кормление с 7 до 8 часов (утреннее), 2-е кормление с 19 до 20 часов (вечернее).

При двухразовом кормлении масса смеси на одно кормление:

АРАЗ = ?АСУТ/2, (2.40)

АРАЗ = 19,25/2 = 9,625 т.

Часовую производительность кормоцеха определяем исходя из массы корма на одну выдачу и продолжительности его переработки Т (2 ч):

QК = АРАЗ/Т, (2.41)

QК = 9,625/2 = 4,8 т/ч.

Продолжительность переработки не должна превышать время перерыва между кормлениями. В случае совмещения процессов приготовления и раздачи кормов, время кормоприготовления примерно равно времени кормления.

При известной производительности кормоцеха (КОРК-5) QП = 5 т/ч определяем действительное время его работы [3]:

ТП = АРАЗ/QП, (2.42)

ТП = 9,625/5 = 1,9 ч.

Часовая производительность поточных технологических линий (ПТЛ) кормоцеха определяем по формуле:

QПТЛ = АРАЗ/Т (2.43)

Для зерновых: QПТЛ = 0,54/1,9 = 0,28 т/ч;

Для грубых кормов: QПТЛ = (0,875+1,23)/1,9 = 1,1 т/ч;

Для корнеплодов: QПТЛ = 1,92/1,9 = 1,01 т/ч.

2.5.2 Разработка технологии обработки кормов

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

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

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

3) грубые корма (сено, солома): прием и взвешивание — измельчение — дозирование — смешивание с другими кормами — выдача;

4) сочные корма (силос, сенаж): погрузка — взвешивание — смешивание с другими кормами — выдача.

2.6 Механизация погрузочно-разгрузочных работ и раздачи кормов

2.6.1 Погрузочно-разгрузочные работы

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

Для погрузки сочных и грубых кормов принимаем погрузчик ПКУ — 0,8, для погрузки зерновых ЗСК-Ф-10А.

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

Общее время работы погрузчика определяем по формуле [2]:

ТП =?Аi/Qi, (2.44)

где Аi — суточное количество отдельного вида груза, т;

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

Для зерновых: ТП = 1,08/15 = 0,072 ч.

Для грубых кормов: ТП = (1,75+2,46)/8 = 0,53 ч.

Для сочных кормов: ТП = (6,74+3,38)/25 = 0,4 ч.

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

nП = ТП/nС*ТС*ф, (2.45)

где nС — число смен;

ТС — продолжительность смены, ч;

ф — коэффициент использования времени смены (0,8 — 0,9).

ЗСК-Ф-10А: nП = 0,072/1*7*0,8 = 0,013 шт. (1 погрузчик).

ПКУ — 0,8: nП = (0,53+0,4)/1*7*0,8 = 0,17 шт. (1 погрузчик).

2.6.2 Механизация раздачи кормов

Для раздачи кормов на фермах крупного рогатого скота могут применяться как мобильные, так и стационарные кормораздатчики.

Выбираем мобильный кормораздатчик КТУ-10, который рассчитан на обслуживание 500 голов КРС.

Количество кормораздатчиков определяется исходя из общего количества и числа голов, обслуживаемых одним раздатчиком:

nР = m/mi, (2.46)

где mi — норма нагрузки на один кормораздатчик.

nР = 400/500 = 0,8 (1 кормораздатчик).

Фронт кормления для ряда коров рассчитывается:

Ф = mР*lК, (2.47)

где mР — количество животных в одном ряду;

lК — длина кормушки на 1 гол (при привязном содержании 1,2 м).

Ф = 100*1,2 = 120 м, При использовании мобильных раздатчиков определяем:

а) количество коров, обслуживаемых за один цикл раздачи:

mЦ = VК*г*в/q1, (2.48)

где VК — объем кузова раздатчика, м3;

г — объемная масса корма, кг/м (400);

в — коэффициент использования емкости кузова (0,85);

q1 — средняя норма выдачи корма за одну выдачу, кг/гол (24,1).

mЦ = 10*400*0,85/24,1 = 141 гол.

б) удельную норму расхода корма:

qУД = qmax/lК, (2.49)

где qmax — максимальная норма разового кормления на одно животное, кг.

qУД = 24,1/1,2 = 20,1 кг/м.

в) скорость продольного транспортера кормораздатчика:

VПР = qУД*VА/3,6*В*Н*г, (2.50)

где VА — скорость движения кормораздатчика (1,3−3,0 км/ч);

В-ширина кузова (2,3 м);

Н — высота кузова (1,95 м);

г — объемная масса корма (силоса — 300−500 кг/м3).

VПР = 20,1*2/3,6*2,3*1,95*400 = 0,006 м/с.

г) затраты времени на один цикл раздачи кормов [5]:

ТЦ = S*(1/VА+1/VХХ)+G/QТР+L/V, (2.51)

где S — расстояние от кормоцеха до места раздачи, км;

VА — скорость нагруженного агрегата в пути (5−10 км/ч);

VХХ — скорость порожнего агрегата (13−22 км/ч);

G — грузоподъемность раздатчика, кг;

QТР — подача выгрузного транспортера кормоцеха, кг/ч;

L — длина пути выдачи кормосмеси, км;

V — скорость агрегата при выдаче (1,3−3,0 км/ч).

ТЦ = 0,5*(1/7+1/15)+3500/20 000+0,17/2 = 0,36 ч (22 мин.).

д) общую производительность кормораздатчика с учетом переездов и загрузки:

QК = VК*г/ТЦ, (2.52)

QК = 10*0,4/0,36 = 11,1 т/ч.

2.7 Машинное доение коров и первичная обработка молока

Выбираем для стойлового периода 2 доильных установки АДМ-8, а для летнего периода 2 доильных установки УДС-3А.

Исходя из количества обслуживаемых коров, находится количество доильных установок [6]:

nД.У = m/mД.У, (2.53)

где тД. У — норма нагрузки на одну доильную установку.

nАДМ-8 = 400/200 = 2 шт.,

nУДС-3А = 400/100 = 4 шт.

Часовая производительность молочной линии М, (кг/ч) определяется:

М = С*m*ПЗ*б/DЗ*КД*Т, (2.54)

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

б — коэффициент сухостойности стада (0,85);

КД — кратность доения (КД = 2);

Т — длительность дойки (1,5−2 ч).

М = 1,2*360*1820*0,85/240*2*2 = 696,15 кг/ч.

Количество доильных аппаратов расчетным путем определяется по формуле:

n = t*m*б/Т-20, (2.55)

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

Т — продолжительность доения, мин.

n = 8*360*0,85/120−20 = 25 шт.

Число доильных аппаратов на одного оператора машинного доения находится:

n1 = t1+t2/t2, (2.56)

где t1 — время машинного доения (4−6 мин);

t2 — время ручных операций (в молокопровод — 2 — 3 мин).

n1 = 4+2/2 = 3 шт.

Общее число операторов машинного доения определяется:

D = n/n1, (2.57)

D = 25/3 = 9 чел.

Часовая производительность оператора определяется:

W = 60*ф/t2, (2.58)

где ф — коэффициент использования рабочего времени (0,8−0,9).

W = 60*0,8/2 = 24 гол/ч.

Находится нагрузку на одного оператора машинного доения:

m1 = m/D, (2.59)

m1 = 360/9 = 40 гол.

Определяются затраты труда ТГ (чел. ч/гол.) на доение одной коровы в течение года:

ТГ = (Т*КД*D*365)/m, (2.60)

ТГ = (2*2*9*365)/360 = 36,5 чел. ч/гол.

Подбираем оборудования для охлаждения и очистки молока. Для этого определяется мощность теплового потока, который надо отвести от охлаждаемого молока, и по величине этой мощности выбираем холодильную установку с указанием основных параметров:

Q = МС*СМ*(ТН-ТК), (2.61)

где МС — массовый расход молока, кг/с;

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

ТН — начальная температура молока, 34 °C;

ТК — конечная температура молока, 6 °C.

Q = 0,2*3,894*(34−6) = 21,8 кВт.

Для очистки и охлаждения молока можно использовать охладитель-очиститель ОМ-1А.

2.8 Уборка и утилизация навоза

В животноводческом помещении для уборки навоза применяем скребковые транспортеры ТСН — 160А.

Принимаем 4 транспортера ТСН — 160А.

Определяется часовая производительность транспортера Qтр, т/ч по формуле:

Qтр = 60 *в*h*х*гH *B, (2.63)

где в — коэффициент заполнения желоба, в = 0,6;

h — высота скребка, h =0,05 м;

х — скорость движения цепи, х = 10 м/мин.;

гн — объемная масса навоза, гн = 0,8 т/м3;

B — ширина навозного канала, B = 0,30 м;

QTP = 60*0,6*0,05*10*0,8*0,30 = 4,32 т/ч Время работы транспортеров за стойловый период Тст, ч находится по формуле:

Тст=Тсут*Dз (2.65)

Тст = 4,75*240 = 1140 ч.

Находится расход электроэнергии, необходимой для работы транспортеров в течение стойлового периода W, кВт*ч по формуле

W = N1*Tcт, (2.66)

где N1 — установленная мощность ТСН -160А, N1 =4 кВт;

W = 4•1140 = 4560 кВт*ч.

Затраты ручного труда на очистку стойл от навоза Тр, ч определяются по формуле:

ТР = 1/60*tст*т*Кн*DЗ, (2.67)

где tст — время на очистку стойла, tст = 1 мин;

Кн — число уборок навоза в сутки, Кн=3;

ТР = 1/60*1*360*3*240 = 4320 ч.

Затраты труда на обслуживание и наблюдение за работой транспортеров Tст можно принять равным времени их работы Тр.

Тогда общие затраты труда на уборку навоза Т, ч находятся по формуле:

Т= Tст + Тр, (2.68)

Т = 1140 + 4320 = 5460 ч.

Для удаления навоза из помещения применяем УТН-10.

2.9 График работы машин

Заключительным этапом технологического расчета, выбора машин и оборудования является построение графика их работы. Левая часть графика представляет собой таблицу, состоящую из девяти вертикальных граф. Исходными данными для построения левой части графика служат результаты технологического расчета линий и технические характеристики принятых машин. График работы машин приведен на формате.

На графике работы машин приняты следующие обозначения:

— n — число машин, шт.;

— N — мощность, кВт;

— Q — производительность, т/ч;

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

— Т — продолжительность работы машин, ч;

— W — расход электроэнергии, топлива, кВт/ч;

— Z — условное число рабочих, чел.

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

2.10 Техническое обслуживание машин

В животноводстве сложились следующие формы обслуживания: проведение ТО службой хозяйств и обслуживание силами хозяйств с участием специализированных предприятий (СТОЖ). Для определения трудоемкости технического обслуживания и в целях наглядности очередности проведения ТО составляется график технического обслуживания. График ТО включает число дней работы, количество и трудоемкость ТО.

Для большинства технических средств ТО-1 проводят с периодичностью один раз в месяц при наработке 120 -240 ч, ТО-2 только для сложных машин — один или два раза в год при наработке 720 -1440 ч.

Сроки проведения ТО устанавливают с учетом продолжительности стойлового или пастбищного периодов и на графике показывают условными обозначениями на календарный год с разбивкой по месяцам.

2.11 Расчет штата фермы

Необходимое число рабочих на ферме определяется на основании предыдущих расчетов и существующих норм нагрузки. Расчеты сводятся в таблицу 2.15.

Определяем затраты труда ТЗ, ТЛ (чел./ч) в целом по ферме отдельно для стойлового и пастбищного периодов:

ТЗ = nЗ*ТС*ДЗ; ТЛ = nЛ*ТС*ДЛ, (2.71)

где nЗ, nЛ — число рабочих на ферме для стойлового и пастбищного периодов;

ТС — продолжительность рабочего дня (7 ч);

ДЗ, ДЛ — продолжительность зимнего и летнего периодов (240 и 125 дн.).

ТЗ = 23*7*240 = 38 640 чел./час, ТЛ = 20*7*125 = 17 500 чел./час.

3. Конструкторская часть

3.1 Описание предлагаемого смесителя-дозатора премиксов

сельскохозяйственный предприятие техника премикс Проведенный анализ смесителей, способов смешивания и оборудования показал, что они не в полной мере отвечают требованиям получения премиксов. В условиях хозяйств это определяется большими габаритами камеры смешивания либо высокой их энергоёмкостью.

Вибрационный смеситель-дозатор премиксов состоит из загрузочной емкости, закрепленной на раме, подвижной мембраны, импульсы на которую передаются от электродвигателя через эксцентриковый привод. Выпуск материала производится в рабочем режиме через патрубок. При работе мембрана совершает возвратно поступательные движения и формирует виброкипящий слой за счет создания знакопеременного воздушного потока, который усиливает циркуляцию частиц, повышая тем самым качество смешивания.

3.2 Расчеты основных параметров смесителя

При работе смесителя шатун подвергается воздействию знакопеременных и инерционных сил, а в отдельных случаях эти силы создают ударные нагрузки. Поэтому шатуны изготовляют из марганцовистых, хромистых, хромоникелевых сталей с содержанием углерода 0,3−0,45%. Для повышения усталостной прочности при достаточной вязкости и пластичности стальные шатуны подвергают в процессе штамповки промежуточной термообработке, а после штамповки — полированию, обдувке дробью, нормализации, закалке и отпуску.

В нашем случае мы принимаем стандартный шатун от автомобиля ГАЗ-53.

Определим напряжение в поперечном сечении шатуна:

Материал шатуна — углеродистая сталь 40Х;

Еш = 2,2*105 Н/мм2; бт = 1*10−5 1/К.

Материал втулки — бронза; Ев = 1,15*105 Н/мм2; бв = 1,8*10−5 1/К.

Для углеродистой стали 40Х:

— предел прочности;

— пределы усталости при изгибе = 350 Н/мм2 и растяжении — сжатии

=300 Н/мм2;

— предел текучести =800 Н/мм2;

— коэффициенты приведения цикла при изгибе = 0,21 и растяжении ;

сжатии = 0,13.

при изгибе при растяжении — сжатии уmax y = KyPсж/Fср = 1,01*0,03/28*10−5 = 109,03 Н/мм2 200 350Н/мм2.

4. Минимальное напряжение от растягивающей силы в сечении В-В.

уmin = Pp/Fср = -0,012/28*10−5 = -43 Н/мм2.

Среднее напряжение и амплитуды цикла:

уmx = (уmax x + уmin)/2 = (118,9−43)/2 = 80,95 Н/мм2,

уmy = (уmax y + уmin)/2 = (109,03+43)/2 = 36,04 Н/мм2,

уax = (уmax x — уmin)/2 = (118,9−43)/2 = 33,95 Н/мм2,

уaу = (уmax у — уmin)/2 = (109,03−43)/2 = 66,03 Н/мм2.

Амплитудное напряжения с учетом концентрации напряжения, масштабного и технологического факторов.

уaкх = уaхkу/еMеП = 33,95*1,3/(0,86*1,3) = 44,12 Н/мм2,

уaку = уaуkу/еMеП = 66,03*1,3/(0,86*1,3) = 36,83 Н/мм2.

kу = 1,2 + 1,8*10−4*(980 — 400) = 1,3 — концентрация напряжения еM = 0,86 — масштабный коэффициент (выбирается относительно hш) еП = 1,3 — коэффициент поверхностной чувствительности (для азотирования)

(ву-бу) /(1 — ву)=0,328,

Так как уaкх/уmx = 44,12/80,95 = 0,55 >(ву-бу) /(1 — ву);

и уaку/уmy = 1,01>(ву-бу) /(1 — ву),

то запасы прочности в сечении В-В определяются по пределу усталости:

nуx = у-1p/(уaкх+бууmx) =300/(44,12+0,13*80,95) = 5,18>1,5,

nуy= у-1p/(уaкy+бууmy) = 300/(36,83+0,13*36,04) = 3,34>1,5.

Расчет клиноременной передачи Исходные данные: Nдв=0,55; D1=96 мм, D2=140 мм, nдв=n1=1490 об/мин, n2=1028,1 мин-1.