Проект технологической линии удаления навоза от коров

Проект технологической линии удаления навоза от коров

Содержание

Введение

. Обзор литературы по теме курсового проекта

.1 Классификация навозоуборочных средств

.2 Мобильные средства для уборки навоза

.3 Стационарные средства для уборки и удаления навоза

1.3.1 Цепочно-скребковые транспортеры кругового движения

.3.2 Скребковые транспортеры с возвратно-поступательным движением

.3.3 Скреперные навозоуборочные установки

.4 Гидравлические системы удаления навоза

.5 Описание принятого к расчету технологического процесса

. Расчет технологических линий и выбор оборудования

.1 Определение суточного выхода навоза

.2 Годовой выход навоза

.3 Определение площади навозохранилища

.4 Выбор и расчет средств для удаления навоза

. Обоснование конструкторской разработки проекта

. Экономическое обоснование проекта

. Охрана труда и техника безопасности

. Инженерная охрана окружающей среды

Выводы и предложения

Список литературы

Введение

Роль сельского хозяйства исторически высока в России, которая на протяжении значительного времени в исторических масштабах считалась аграрной страной. Сохранились лидирующие позиции данной отрасли и в СССР, распад которого нанес ей значительный урон. Почти в три раза сократилась доля сельского хозяйства в ВВП страны, в плачевном состоянии оказались производственные фонды, посевные площади, а также поголовье скота. Однако, обозначившаяся в последнее время тенденция к росту роли сельского хозяйства в мировых масштабах, играет России на руку. В условиях развивающихся топливного, продовольственного и экономического кризисов наиболее актуальными становятся вопросы производства зерновых культур и продукции мясоперерабатывающего производства. На данный момент доля производства АПК в структуре ВВП Российской Федерации составляет всего 4%, в то время как для большинства урбанизированных стран данный показатель зафиксирован на уровне 10-14%. Конъюнктура на внешних рынках располагает к тому, чтобы значение данного показателя росло, однако это всецело зависит от политики государства и внимания частных инвесторов к данному сегменту экономики.

Данная отрасль экономики во многом находится во власти последствий системного кризиса 90-х, благодаря которым продолжают сокращаться посевные площади, а также поголовье крупного рогатого скота. Государство адекватно оценивает перспективы агропромышленного комплекса, что соответствующим образом сказывается на динамике финансирования. В рамках государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия РФ на 2008-2012 гг. запланировано финансирование из федерального бюджета в объеме 551,3 млрд. руб. Программа постоянно корректируется для того, чтобы оказывать содействие отрасли в условиях финансового кризиса. Результатом реализации данной государственной программы должно стать создание равных условий конкуренции на рынке продукции АПК, что должно положительно повлиять на развитие предпринимательства в данной сфере бизнеса.

Впрочем, до конца не ясно, каким образом будет выполняться государственное финансирование в столь значительных объемах, поскольку данное обстоятельство автоматически создает существенные препятствия для вступления страны в ВТО. Обозначенные на данный момент темпы роста сельскохозяйственного производства нельзя признать удовлетворительными, поскольку при их сохранении на нынешнем уровне достижение поставленных правительством целей не возможно. Государственная программа содействия развитию АПК предполагает прирост физического объема производства продукции данного сектора в объеме 23,4% до 2012 года. В случае, если вопросы по ВТО будут урегулированы, при этом объемы действительного финансирования агропромышленного комплекса РФ будут сохранены, возможно значительное ускорение темпов роста производства продукции сельского хозяйства. Вероятность такого исхода событий предельно низка.

По вопросу направления развития АПК, можно сделать вывод о том, что в соответствии с рыночной логикой основная ставка будет сделана на развитие отраслей, которые обладают значительными конкурентными преимуществами на внешних и внутренних рынках. В таких условиях увеличивается роль животноводства, что обусловлено ростом соответствующего спроса, а также наличием проблем, которые необходимо решить скорейшим образом. В данном контексте речь о низкой производительности труда и доходности.

Подъем сельского хозяйства невозможен без комплексной механизации и автоматизации процессов сельскохозяйственного производства (в частности, в животноводстве), при которых облегчается труд животноводов, резко снижается потребность в рабочей силе на фермах, увеличивается производство и улучшается качество продукции, уменьшается ее себестоимость.

Главное условие выживания сельских отечественных товаропроизводителей в рыночных условиях - выпуск конкурентоспособной продукции. Для этого необходимы самые современные технологии и технические средства, которые обеспечивали бы увеличение выхода продукции, снижение затрат труда, топлива, энергии и других материально-технических ресурсов, а следовательно, получение прибыли.

Также одним из главных условий является политика руководства страны по вопросам регулирования, контроля за уровнем цен на закупку сельскохозяйственной продукции у товаропроизводителей и цен на сельскохозяйственную технику, промтовары, ТСМ, удобрения, по организации четкой работы банковской системы.

В настоящее время удаление и переработка навоза является одними из важнейших факторов, оказывающих существенное влияние на санитарно-гигиенические условия содержания животных. При скоплении навоза и жижи в животноводческом помещении выделяется большое количество аммиака, и создаются благоприятные условия для размножения и сохранения вредных микроорганизмов. Это неудовлетворительно сказывается на состоянии и продуктивности скота, а следовательно снижает прибыль сельскохозяйственного предприятия. Возникает необходимость своевременного удаления навоза из помещения и дальнейшей его переработки для использования на полях в качестве удобрения с соблюдением требований охраны окружающей среды от загрязнений.

Применение навоза в качестве органического удобрения ведет к существенному, стабильному увеличению урожайности в растениеводстве, что в свою очередь обеспечивает полнорационную, круглогодичную кормовую базу - основу продуктивности в животноводстве.

Во многом данную проблему можно решить правильным выбором способа удаления навоза за пределы помещения, в котором содержатся сельскохозяйственные животные. В данном курсовом проекте рассматривается целесообразность использования цепочно-скребкового транспортера ТСН-3,0Б для удаления подстилочного навоза от 200 коров привязного содержания.

1. Обзор литературы по теме курсового проекта

.1 Классификация навозоуборочных средств

Различают механическую и гидравлическую системы средств механизации для сбора и удаления навоза. В свою очередь механическая система содержит мобильные и стационарные средства, применяемые для сбора, удаления и обработки как твердого, так и жидкого навоза.

По назначению навозоуборочные средства делят на средства очистки помещений; средства накопления и удаления навоза; средства транспортировки его и обработки с целью последующей утилизации. Помимо тех, которые предназначены для выполнения ежедневных операций по очистке и удалению навоза, имеются средства и для периодического удаления слежавшегося навоза из коровников при содержании коров на глубокой несменяемой подстилке, а также для очистки от навоза выгульных дворов, удаления глубокой несменяемой подстилки и помета из птичников.

Выбор способа и средств механизации уборки навоза из помещений для крупного рогатого скота определяется технологией содержания животных, планировкой помещений, объемно-планировочным решением фермы или комплекса и обеспеченностью подстилочными материалами. При наличии подстилки целесообразно применять подстилочный метод содержания животных, так как он способствует созданию для животных более благоприятных санитарно-гигиенических условий. Различные виды подстилки поглощают неодинаковое количество жидкости. Так, солома, опилки и измельченные стружки поглощают влагу в количестве, в 2-3 раза превышающем их массу (при 10-14%), а сухой верховой торф - в 5-7 раз. Уборку стойл и замену подстилки проводят утром и вечером (перед дойкой). Для механизации внесения подстилки в стойла и боксы используются мобильные кормораздатчики, а при содержании животных на глубокой подстилке - тракторные навозоразбрасыватели. Применение для этих целей прицепных тракторных машин требует достаточной ширины сквозных навозных проходов. Разбрасывание подстилки кормораздатчиками с кормовых проходов приводит к попаданию подстилочных материалов в кормушки и поилки. В связи с этим Системой машин на 1981-1990 годы предусмотрены разработка и производство специального разбрасывателя подстилки, рассчитанного на обслуживание не менее 200 голов при производительности около 10 т/ч.

Уборку навоза из помещений для беспривязного содержания скота на глубокой подстилке производят бульдозером. Он также является эффективным средством уборки навоза при ограниченном использовании подстилки, а в некоторых случаях и при безподстилочном содержании животных. При уборке навоза бульдозером из помещений для боксового или комби-боксового содержания животных навозный проход должен иметь форму прямоугольного лотка шириной не менее 2200 мм и глубиной 200 мм. Если он используется в помещениях для привязного содержания коров, то проход выполняют в виде двух канавок глубиной 150-200 мм и шириной 550 мм с расстоянием между ними 1100 мм. Общая ширина проезда должна быть 2200 мм. Бульдозерная лопата должна соответствовать форме канала. В средней части ее установлен шарнирно закрепленный скребок шириной 1100 мм.

При подстилочном содержании животных навоз выталкивают бульдозером непосредственно в навозохранилище или на примыкающие к животноводческим помещениям компостоприготовительные площадки. При безподстилочном содержании навоз через люки в концах навозных проходов внутри помещения сбрасывается в навозосборники или в поперечный коллектор. В целях предотвращения растекания безподстилочного навоза за пределы лотка НИПТИМЭСХ НЗ рекомендует оборудовать бульдозер шарнирно-закрепленными боковыми щеками длиной 1000-1200 мм, управляемыми с помощью гидроцилиндров. Оборудованный ими бульдозер приобретает емкость способную вместить до 1,5 т навоза. Благодаря этому он весь убирается за один проход агрегата, что резко сокращает время пребывания трактора в помещении. Применение бульдозера в сочетании с поперечным транспортером позволяет избежать сквозняков и значительно сократить потери тепла по сравнению с выталкиванием навоза за пределы помещений, когда ворота длительное время остаются открытыми. При использовании бульдозера пол проходов должен быть монолитным из бетона не ниже марки 200 и толщиной не менее 180 мм с уклоном 0,5% в направлении транспортирования навоза. Для обеспечения беспрепятственного проезда агрегата по обе стороны от лотка следует предусмотреть свободное пространство шириной 200-250 мм.

.2 Мобильные средства для уборки навоза

К мобильным средствам уборки навоза относятся скребок-бульдозер (бульдозерная навеска) БН-1 и бульдозер-скребок навесной БСН-1,5. В дополнение к этим машинам в 1981-1990 гг. предусмотрено создание и освоение производства мобильного агрегата для уборки навоза из помещений и с выгульных площадок, который был бы в состоянии не только сгребать навоз, но и транспортировать его за пределы фермы или комплекса. Мобильные средства сбора подстилочного навоза применяются как при привязном, так и беспривязном содержании. Навозные проезды должны иметь ширину 2,2-2,7 м. Для того чтобы избежать охлаждения помещений делают въездные ворота вагонного типа и создают защитные воздушные завесы с забором воздуха из средней части помещения.

1.3 Стационарные средства для уборки и удаления навоза

К стационарным навозоуборочным средствам относятся скребковые транспортеры кругового движения ТСН-3,0Б, ТСН-160; скреперные установки возвратно-поступательного движения УС-15 и УТН-10; скреперные тросо-штанговые установки ТС-1. Кроме названных, в систему машин на 1981-1990 годы включены новая модификация навозоуборочного транспортера ТСН-160 для уборки навоза из поперечных каналов (конвейер навозоуборочный поперечный КПН-100) и модификация скреперной установки УС-250 с длиной контура до 250 м. Предусмотрена также разработка новой модификации скреперной установки для уборки навоза из-под щелевых полов и комплекта оборудования каналов гидравлических систем.

Стационарные навозоуборочные транспортеры типа ТСН и скреперные установки УС-15 могут применяться при привязном или беспривязном способе содержания, как при подстилочном, так и при безподстилочном содержании животных. Цепные навозоуборочные транспортеры ТСН-160 и ТСН-3,0Б применяются только при привязном содержании животных. При использовании скреперных установок в случае привязного безподстилочного содержания коров в целях сокращения затрат труда на очистку стойл и проходов от навоза длина стойл должна быть сокращена до 1500-1650 мм, а навозоприемный лоток расширен до 550 мм. При этом высота переднего края кормушки не должна превышать 250 мм, с тем, чтобы корова могла лежа свободно держать голову над кормушкой. Фиксация животных в необходимом положении достигается за счет соответствующей конструкции ограждения кормушки, а также путем применения разделителей. В оборудованных таким образом помещениях затраты ручного труда на очистку стойл сокращаются в 2 раза. Если сборный поперечный коллектор расположен в торце помещения, то приводные станции скреперных установок следует размещать в нем же за поперечным коллектором; их установка в противоположном торце может привести к увеличению усилия в тяговой цепи на 25% и как следствие к ускорению ее износа. Места сброса навоза в поперечный канал лучше всего выполнять в виде открытых огражденных люков шириной 400 мм, а длиной - на 200 мм больше ширины лотка. Если устройство открытых люков в конкретных условиях невозможно, то канал перекрывают шарнирно-закрепленной крышкой, приподнимаемой автоматически при подходе скребка скреперной установки. С этой целью его оборудуют клином, выступающим вперед по ходу его на 800-1000 мм. Транспортировку навоза вдоль поперечных каналов осуществляют транспортерами ТСН-3,0Б, а также установками УСН-8 и УС-10.

Установки УСН-8 и ТС-1 благодаря их большой длине могут собирать навоз из двух или более рядом стоящих животноводческих помещений. В этом случае участки канала, находящиеся между помещениями, на зимний период должны быть надежнее утеплены.

Транспортировку навоза влажностью 76-91% за пределы территории фермы или комплекса в навозохранилище целесообразно осуществлять с помощью поршневых установок для транспортирования навоза УТН-10. Напорный трубопровод изготавливается из стальных труб диаметром 300 мм, и располагают ниже уровня промерзания грунта. Главным достоинством установок такого типа является возможность транспортирования густого подстилочного навоза и подачи его в навозохранилище снизу "под уровень", что предотвращает его промерзание. Значительно улучшается также санитарное состояние ферм или комплексов. Наклонный транспортер следует делать несколько длиннее с таким расчетом, чтобы в случае выхода из строя поршневой установки или закупорки навозопровода можно было бы и выгрузить навоз непосредственно в тракторный прицеп. Такое резервирование позволяет достигнуть высокой надежности процесса транспортирования навоза за пределы территории фермы. В целях предохранения наклонных транспортеров от замерзания в суровые зимние месяцы необходимо, чтобы в тамбуре давление воздуха было выше атмосферного. Для этого достаточно с помощью небольшого вентилятора подавать в него воздух из помещения для содержания животных. Обычный центробежный вентилятор устанавливают в проеме стены, отделяющей тамбур от животноводческого помещения, и снабжают дефлектором, направляющим поток воздуха непосредственно на наклонный транспортер. Разумеется, эта мера эффективна только в том случае, если ворота тамбура закрываются достаточно плотно. Без этого невозможно создать в нем необходимый подпор.

1.3.1 Цепочно-скребковые транспортеры кругового движения

Скребковый навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б предназначен для уборки навоза из животноводческих помещений и погрузки его в транспортные средства. Он состоит из горизонтального и наклонного транспортеров, каждый из которых имеет свой привод, и шкафа управления. Горизонтальный транспортер, включающий планчатую цепь со скребками, поворотные устройства и приводную станцию, размещается в открытом бетонированном лотке, внутренняя стенка и дно которого облицованы досками. Натяжение цепи горизонтального транспортера осуществляется путем перемещения подвижной рамы приводной станции. За пределами стойл для животных на расстоянии не менее 500 мм устанавливаются поворотные устройства. В случае размещения в пределах крайних стойл они закрываются съемными щитами.

Наклонный транспортер имеет такую же, как и у горизонтального, планчатую цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное устройство и привод, перемещением которого регулируется натяжение цепи. Транспортер устанавливается под углом к горизонту не более 30°, благодаря чему обеспечивается подача навоза на высоту 2680 мм от нулевой отметки пола коровника. Скорость движения цепи наклонного транспортера значительно выше, чем горизонтального, что необходимо для обеспечения выгрузки жидкого навоза.

Рис. 173 Конструктивно-технологические схемы навозоуборочных скребковых транспортеров:

а - ТСН-160 (кругового движения); б - УН-3 (возвратно-поступательного движения); в - установка УСН-8 поперечная с ковшовым скрепером (возвратно-поступательного движения); 1 - продольный транспортер; 2 - наклонный транспортер; 3 - натяжное устройство; 4 - скрепер поперечного транспортера УН-3.

Скребковый навозоуборочный транспортер ТСН-160, схематически изображенный на рис.173а), предназначен для тех же целей, что и ТСН-3,0Б. Он состоит из самостоятельных горизонтального и наклонного транспортеров и шкафа управления. Первый включает круглозвенную термически обработанную цепь с укрепленными на ней металлическими скребками, автоматические натяжное и поворотное устройства, привод, электродвигатель, двухступенчатый редуктор. Горизонтальный транспортер укладывается в бетонный лоток, внутренняя часть дна которого армируется стальной полосой 4Ч20 мм. Наклонный транспортер имеет такую же круглозвенную цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное и натяжное устройства и привод, состоящий из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического редуктора.

При температуре воздуха ниже 0⁰С помещение, в котором размещается наклонный транспортер, должно отапливаться. Он устанавливается под углом не более 30° к горизонту, что позволяет обеспечивать подачу навоза на высоту 2650 мм от нулевой отметки пола коровника. Высота помещения, в котором устанавливается транспортер, должна быть не менее 3350 мм.

.3.2 Скребковые транспортеры с возвратно-поступательным движением

Такие транспортеры используются на фермах крупного рогатого скота при стойловом содержании животных, а также на свинофермах. В зависимости от вида тягового органа транспортеры с возвратно-поступательным движением делятся на два типа: штанговые и тросовые; по расположению оси подвески скребков - на две группы: 1) с вертикально расположенной осью, когда скребки разворачиваются в горизонтальной плоскости параллельно дну желоба; 2) с горизонтально расположенной осью, когда скребки разворачиваются в продольно-вертикальной плоскости.

.3.3 Скреперные навозоуборочные установки

Скреперная установка УС-15, выпускается в трех исполнениях: для выгрузки навоза в одном конце, в обоих концах или посередине животноводческого помещения. Разгрузка производится в поперечный канал, оборудованный скреперной установкой УС-10 или другими средствами.

Установка УС-15 предназначена для уборки навоза при беспривязно-боксовом содержании животных и состоит из привода 1, поворотных устройств 2, цепи 4 и двух рабочих органов, включающих ползуны 3 и скребки 5,6. Тяговая цепь у нее такая же, как и у транспортера ТСН-160. Цепь монтируют в канавке навозного прохода, на дно которой укладывают стальную полосу сечением 3Ч40 мм и закрепляют шурупами. Поворотное устройство 2 предназначено для изменения направления движения цепи. Привод 1 состоит из электродвигателя мощностью 3 кВт, редуктора с ведущей звездочкой и механизма реверсирования. Привод смонтирован на раме, которую бетонируют и крепят шестью анкерными болтами. Автоматическое реверсирование электродвигателя обеспечивается механизмом КВД-12, состоящим из блока бесконтактных индукционных датчиков ДЗ-М, установленного на корпусе редуктора, и блока управления на специальном щите. Ползун скреперной установки соединен с цепью натяжным винтом. Скребки надеваются на вертикальные оси шарнирного устройства. В корпус скребка вмонтирована плоская резина, обеспечивающая его бесшумный ход при перемещении по бетонному полу навозного прохода. Последний имеет ширину 1,8-2,3 м и высоту (глубину) 0,2 м.

Установка работает в возвратно-поступательном режиме в течение 18-20 ч в сутки, за исключением времени сна животных. Рабочие органы установки действуют в противофазах, т. е. если скребки одного из них раскрыты и толкают перед собой порцию навоза, то другой совершает холостой ход при сложенных скребках. После выгрузки порции навоза в конце (или в середине) помещения происходит реверсирование движения и цикл работы установки повторяется при раскрытых скребках другого рабочего органа. Почти круглосуточная ее работа не позволяет животным ложиться в навозном проходе, чем и обеспечивается их чистота. Подача установки при скорости движения скребков 0,04 м/с равна 0,2 т/ч, а шаг цепи - 150 мм.

Установка УС-15 обычно работает в сочетании с установкой УС-10, предназначенной для уборки навоза из поперечных каналов и удаления его в навозосборник. Штангово-скреперная установка УС-10 имеет восемь рабочих органов, расположенных на расстоянии 10 м друг от друга при ходе штанги 12,5 м. Ширина захвата скрепера в раскрытом состоянии составляет 1.75 м, в сложенном-0,69 м. Высота скребков равна 0,15 м. Рабочий контур установки состоит из штанг (из прутка диаметром 20 мм) и круглозвенной цепи размером 18Ч80 мм (ГОСТ 9445-70). Поперечный канал имеет размеры 960Ч1800Ч1400 мм и является промежуточной накопительной емкостью. Поэтому при круглосуточной работе основной установки УС-15 установка УС-10 работает периодически, автоматически включаясь шесть раз в сутки по 20 мин. Подача установки УС-10 при скорости движения штанг 0,137 м/с равна 2,8 кг/с. Номинальная мощность электродвигателя 3 кВт.

Скреперная установка УСН-8, применяется для перемещения навоза, поступающего с навозоуборочных транспортеров в навозохранилище, примыкающее к животноводческому помещению, а также для его выемки из поперечных каналов коровников.

В качестве рабочего органа установка имеет ковш-скрепер с системой блоков, укрепленных на столбовой опоре. Приемный канал такой установки сооружают в торце коровника, оборудованного транспортерами кругового движения (например, ТСН-160), или в средней части помещения, оборудованного транспортерами возвратно-поступательного движения (УН-3, УС-15) с разгрузкой их в поперечный канал, расположенный в середине помещения. Подача этой установки при скорости движения ковша-скрепера 0,4 м/с и вместимости 0,9 м³ составляет 2,2 кг/с, номинальная мощность равна 5,5 кВт. Расстояние транспортировки от стены коровника до места разгрузки скрепера в навозохранилище достигает 50 м при максимальной длине тягового каната 160 м (его диаметр 13,5-14 мм).

1.4 Гидравлические системы удаления навоза

Применение гидравлических систем удаления навоза позволяет механизировать и автоматизировать большинство операций, включая очистку станков. Система гидравлического удаления - это комплекс инженерных сооружений, включающий: навозоприемные продольные каналы, закрытые сверху решетками; магистральный поперечный коллектор; навозосборник с насосной станцией перекачки; напорную навозопроводящую сеть.

Среди гидравлических систем наиболее распространены смывная, рециркуляционная, отстойно-лотковая (шлюзовая), комбинированная (рециркуляционно-шлюзовая), самотечная и гравитационная. Все они, за исключением смывной и рециркуляционной, основаны на применении заглубленных каналов, перекрытых сверху решетчатым полом

При смывной системе навоз удаляют струёй воды, создаваемой напором водопроводной сети или подкачивающим насосом. Смесь воды, навоза и навозной жижи стекает в коллектор и для повторного смыва уже не используется. Система не требует строительства навозоприемных каналов и применения решетчатых полов, так как смыв навоза производится непосредственно в зоны дефекации животных.

Лотково-отстойная или шлюзовая система навозоудаления отличается от других наличием шиберов, установленных в местах примыкания продольных каналов к поперечному коллектору и предназначенных для накопления и периодического удаления навозной массы в приемный навозосборник. Кроме того, перед каждым циклом в канал заливают воду из расчета 10-15 л на одно животное, чтобы предотвратить прилипание навоза к станкам и сохранить аммиачный азот. Навоз через щелевой пол поступает в канал, заполненный водой. Заслонку-шибер поднимают через 7-14 дней. Накопившаяся смесь поступает в поперечный канал и по системе труб вытекает в навозосборник. После этого заслонку закрывают, решетки пола чистят и промывают водой. Из-за сильного выделения сероводорода при спуске навоза применение этой системы ограничено, хотя технически она работает удовлетворительно.

Самотечная система непрерывного удаления навоза основана на не пользовании вязкопластических свойств жидкого навоза. Влажность навоз ной массы должна быть не ниже 88%. Толщина слоя навоза по длине канала увеличивается в сторону, противоположную его движению, поэтому за счет возникающей разности давлений возникает подпор и навоз перемещается по каналу в сторону сборного коллектора. При постоянном пополнении канала навозная масса переливается через порожек, поступает в поперечный коллектор и далее в навозосборник. Поскольку через 6…10 сут начинается брожение навоза с интенсивным выделением аммиака, метана, выбирают такие параметры самотечной линии, чтобы навоз в помещении не задерживался более указанного срока. Глубина навозных каналов зависит от высоты слоя навоза, при котором он начинает течь.

.5 Описание принятого к расчету технологического процесса

На фермах крупного рогатого скота широко используют скребковые транспортеры кругового движения скребков. Применение скребковых транспортеров обусловлено рядом преимуществ по сравнению с другими механическими системами удаления навоза: простота конструкции, жесткость крепления рабочих органов, а в связи с этим и отсутствие пропусков при работе транспортера, нет холостых движений скребков, меньше время работы транспортера.

Цепочно-скребковый транспортер ТСН- 3,0Б кругового движения предназначен для удаления навоза из животноводческих помещений с одновременной погрузкой в транспортное средство. Состоит из горизонтального и наклонного транспортеров, имеющих отдельный привод. Горизонтальный транспортер кроме привода включает в себя замкнутый контур пластинчатой цепи к которой крепят скребки, натяжное и поворотные устройства. Цепь приводится в движение посредством клиноременной передачи и двухступенчатого редуктора от электродвигателя.

Наклонный транспортер состоит из несущей балки с двумя желобками, в которых движется замкнутая цепь со скребками, привода (в виде двухступенчатого цилиндрического редуктора, соединенного с электродвигателем), нижнего поворотного сектора, опорной стойки и натяжного винта.

Горизонтальный транспортер устанавливают внутри животноводческого помещения в навозных каналах, проложенных по всей длине помещения рядом со стойлами для коров и соединенных в проходах поперечными каналами в замкнутый четырехугольник. При включении горизонтального транспортера навоз вручную сгребают из стойл и сбрасывают в навозные каналы. При движении цепи скребки перемещают навоз в сторону приводной станции. При этом навоз, передвигаемый скребками горизонтального транспортера, падает в поперечный канал, где установлен транспортер КПН-100. Посредством цепи со скребками поперечного транспортера навоз перемещается в загрузочную воронку гидрофицированной установки УТН-10. Откуда он под действием силы тяжести поступает в рабочую камеру установки. Далее под действием поршня навоз поступает по трубопроводу в навозохранилище. Поступивший в навозохранилище навоз хранится анаэробным способом до тех пор пока не погибнут семена сорняков и болезнетворные микроорганизмы (60-80 дней). После хранения навоз с помощью ковшового погрузчика Д-574 грузится в тракторный прицеп 2ПТС-4 и вывозится в поле в качестве сбалансированного органического удобрения.

Принятый способ удаления подходит для животноводческих помещений, расположенных недалеко от навозохранилища.

2. Расчет технологических линий и выбор оборудования

2.1 Определение суточного выхода навоза

Определяем суточный выход навоза на ферме по формуле:

, кг [10, (4.1)]

где m - количество животных на ферме;

- среднесуточное выделение твердых экскрементов одним животным, кг;

- среднесуточное выделение жидких экскрементов одним животным, кг;

- среднесуточная норма подстилки на одного животного, кг (в качестве подстилки принимаем солому );

.

В пастбищный период суточный выход навоза на ферме меньше:

, [10, (4.2)]

.

.2 Годовой выход навоза

, т [10, (4.3)]

где - продолжительность стойлового периода (200ч220 суток);

- продолжительность пастбищного периода (145ч165 суток);

.

.3 Определение площади навозохранилища

Зная суточный выход навоза от всего поголовья и продолжительность его хранения, определяем площадь навозохранилища:

, [10, (4.4)]

где - площадь навозохранилища, ;

- высота укладки навоза, ;

- суточный выход навоза на ферме от всего поголовья, кг;

- продолжительность хранения навоза в навозохранилище, сут;

- плотность навоза, (подстилочного - =600ч900);

- коэффициент заполнения навозохранилища ();

.

.4 Выбор и расчет средств для удаления навоза

Фактическая подача транспортера определяется по формуле:

, кг/с [9, c. 158]

где Т - общее время работы установки в сутки, с (Т зависит от числа включений Куб установки в сутки и времени Тц цикла уборки);

Т=Тц · Куб, с [9, c. 158]

Обычно Куб = 36 раз, а Тц=12003600 с

с,

кг/с.

Теоретическую подачу транспортера определяют по формуле:

Т=b· h· v· ρ· Kэ, кг/с [9, c. 159]

где b - ширина навозного канала, м (b=0,32);- высота скребка, м (h=0,055);- скорость движения транспортера, м/с (v=0,19 м/с);

ρ - плотность навоза, кг/м3;э - обобщенный коэффициент эффективности работы транспортера (Kэ =0,50,6);

Т = 0,32∙0,055∙0,19∙900∙0,55 = 1,66 кг/с.

Продолжительность работы транспортера в течение суток:

, с [9, c. 159]

с.

Общее сопротивление, возникающее при перемещении навоза в канавке:

. [9, c. 159]

Сопротивление от трения навоза о дно канавки:

, [9, c. 159]

где - масса навоза в канавках транспортера, кг;

- коэффициент трения покоя навоза о поверхность канавки (по деревянной поверхности, с учетом того, что при длительной эксплуатации навозных желобов значения  снижаются на 25-30%, =0,54);

- ускорение свободного падения ().

Тогда

, [9, c. 159]

где - длина цепи транспортера, м ();

 - коэффициент заполнения канавки ();

,

.

Боковое сопротивление от трения навоза о боковые стенки канавки:

, [9, c. 159]

где - нормальная сила, действующая на боковую стенку канавки, Н;

,

,

.

, [9, c. 159]

где - масса одного метра длины транспортера, кг;

- приведенный коэффициент трения ();

.

Сопротивление движению от заклинивания навоза между скребками и канавкой:

, [9, c. 160]

где - шаг скребка, м ();

- сопротивление одного скребка, Н (для соломистого навоза );

,

.

Мощность электродвигателя на привод транспортера:

, [9, c. 160]

где - КПД привода ();

,

Выбираем по каталогу [12, табл. 2.2] электродвигатель 4А132S6УЗ, для которого:

кВт - номинальная мощность электродвигателя;

об/мин - синхронная частота вращения.

3. Обоснование конструкторской разработки проекта

Проведем прочностные расчеты основных деталей поворотного устройства навозоуборочного транспортера ТСН-3,0Б.

Расчет болта анкерного

По максимальной допускаемой нагрузке на болт согласно с ГОСТ 24379.1-80 из [1, табл.14] определим диаметр анкерных болтов:

в данном случае ,

принимаем .

Анкерные болты рассчитывают на растяжение с учетом предварительной затяжки, характеризуемой коэффициентом 1,35 по уравнению

ферма навозоуборочный транспортер гидрофицированный

 [1, стр. 662]

где - полная сила растягивающая болт, Н;

- диаметр анкерного болта, мм;

- напряжения растяжения, МПа;

Отсюда

 [1, стр. 662]

где - допускаемые напряжения растяжения (, для сталь 45 предел текучести МПа, МПа);

Условие соблюдается.

Берем пруток из стали 45 диаметром 16 мм длиной 340 мм, очищаем его поверхность преобразователем ржавчины и нарезаем резьбу М16 на токарно-винторезном станке 1К62. Затем, нагрев пруток, согласно рабочему чертежу изгибаем его. После остывания на поверхность болта наносим грунтовку ЭВА-0112, (ТУ 6-10-1234-85). Болт подсушиваем и наносим на него эмаль ПФ-115 (ГОСТ 6465-76).

Расчет подпятника

Определим толщину фундаментной плиты подпятника:

 [7, стр. 315]

.

Подпятник получаем отливкой серого чугуна марки СЧ-15 в кокиль. После этого поверхности заготовки обрабатываем на токарно-винторезном станке 1К62, до необходимых размеров. Отверстия под болты выполняют на вертикально-сверлильном станке 2А135. С нижнего торца заготовки снимают две фаски 2Ч45є, согласно рабочему чертежу детали, на токарно-винторезном станке 1К62. Внутренний диаметр под ось шлифуют на кругло-шлифовальном станке 3151. Торцевые поверхности шлифуют на бесцентровом шлифовальном станке.

Расчет оси звездочки

На основании данных практики проектирования в кинематических передачах диаметр оси звездочки можно принять равным 0,8…1,2 диаметра вала электродвигателя привода. Таким образом, диаметр оси

Диаметр оси округляем до ближайшей большей стандартной величины из нормального ряда линейных размеров. Принимаем .

Ось не передает вращающего момента, а воспринимает только поперечные нагрузки. Ось звездочки поворотного устройства рассчитывают только на изгиб:

 [11, стр. 135]

где - изгибающий момент, Н·мм;

- момент сопротивления поперечного сечения оси диаметром d, ммі;

- допускаемое напряжение на изгиб, МПа(по [1, табл. 9] для диаметра 40 мм, сталь 45 );

,

где - плечо действия силы , мм();

,

 ,

,

.

Расчет подшипников оси поворотного устройства

В цепной передаче на подшипник звездочки действуют следующие силы:

радиальная нагрузка , осевая нагрузка Fа=0 Н.

При  применяют однорядные радиальные шариковые подшипники.

Предварительно был выбран подшипник № 308 с параметрами:

[12, с.380]

динамическая грузоподъемность СГОСТ=41000 Н;

статическая грузоподъемность С0ГОСТ=22400 Н.

Отношение

. [5, табл. 16.5]

Эквивалентная динамическая нагрузка:

, [5, c. 335]

где V - коэффициент вращения (при вращении наружного кольца подшипника V=1,2);=1 и Y=0 - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

КТ - температурный коэффициент (при работе до 100є С КТ =1,0);

Кб - коэффициент безопасности (Кб=1,4 по [1, c. 127]);

Эквивалентная долговечность подшипника в часах:

, [1, c. 128]

где - коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от необходимой надежности (=1 по [1, c. 122]);

- коэффициент, характеризующий совместное влияние на ресурс особых свойств подшипника и условий его эксплуатации (=0,8 по [1, c. 129]);

-показатель степени кривой усталости для шарикоподшипников;

- частота вращения подшипника;

, [5, c. 113]

где - передаточное число привода ();

об/мин,

ч.

Долговечность подшипника в миллионах оборотах:

, [1, c. 127]

млн. об.

Динамическая грузоподъемность:

 , [5, c. 332]

.

Проверяем окончательно выбранный подшипник по статической грузоподъемности:

, [5, c. 332]

где X0=0,6 и Y0=0,5 - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок для однорядных радиальных шарикоподшипников;

.

Условие выполняется. Оставляем выбранный подшипник.

4. Экономическое обоснование проекта

Себестоимость производства продукции животноводства определяют в соответствии с методическими рекомендациями по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) в сельском хозяйстве по формуле:

, [10, (9.1)]

где - полная себестоимость производства продукции, руб./т;

- эксплуатационные затраты, руб.;

- стоимость кормов, руб.;

- прочие затраты, руб.;

- годовой выход продукции, т.

Эксплуатационные затраты определяют по формуле:

, [10, (9.2)]

где- амортизационные отчисления на реновацию технических средств, зданий, сооружений и специальной строительной части, руб.;

- оплата труда с отчислениями на социальные нужды, руб.;

- прочие прямые издержки, руб. (составляют 10% от стоимости технических средств, зданий, сооружений);

- затраты на электроэнергию, руб.;

, [10, (9.3)]

где - балансовая стоимость технических средств, зданий, сооружений, руб. (=135810 руб.);

- норма амортизационных отчислений на реновацию, % от балансовой стоимости (=19%);

руб.;

, [10, (9.4)]

где - дневная тарифная ставка оплаты труда обслуживающего

персонала руб. (=242 руб.);

- общее число работающих (= 20;

- число рабочих смен (=10;

- количество дней работы в году (= 210 дней);

руб.;

руб.;

, [10, (9.5)]

где - годовой расход электроэнергии, кВт·ч (=215997 кВт·ч);

- тариф электроэнергии, руб. за 1 кВт·ч (=2,50 руб.);

руб.;

руб.

Стоимость кормов определяют по формуле:

, [10, (9.6)]

где - годовой расход кормов для производства навоза, т (=776,6 т);

- цена 1 т корма, руб. (=1500 руб.);

руб.

Прочие другие затраты определяют по формуле:

, [10, (9.7)]

где - годовой расход воды, (= 9253 );

- цена 1  воды, руб. (=25 руб.);

руб.;

руб.

5. Охрана труда и техника безопасности

Сельское хозяйство являться одним из травмоопасных видов деятельности человека, это обусловлено тем, что в сельском хозяйстве (особенно в животноводстве) используется большое количество электродвигателей, машин с вращающимися частями. Поэтому каждый работник должен знать и выполнять требования техники безопасности в его роде деятельности.

К обслуживанию систем навозоудаления допускают лиц, не имеющих медицинских противопоказаний, прошедших производственное обучение, вводный и первичный на рабочем месте инструктаж по безопасности труда. Рабочие, обслуживающие электрифицированные установки, должны пройти дополнительное обучение и инструктаж по электробезопасности.

Работы, связанные с обслуживанием системы навозоудаления в помещениях, где содержаться больные антропозоонозами (заболеваниями, общими для людей и животных) животные, выполняют с учетом специальных мер, предусмотренных ветеринарным законодательством.

Для безопасности эксплуатации навозоуборочных транспортеров применяют дистанционное управление с дублирующими кнопками в противоположных концах помещения.

Скребковые транспортеры необходимо оборудовать быстродействующими устройствами натяжения (ослабления) цепи. При ее натяжении с помощью пружины должны быть предусмотрены приспособления, исключающие ее резкое снижение натяжения и ослабления. Не допускается разъединение горизонтальной части скребковых транспортеров, если не снят груз натяжного устройства, а также включение его в работу при неустановленном на место грузе.

Каналы навозоудаления глубиной более 0,2 м, где смонтированы транспортеры, необходимо перекрывать металлическими решетками, а места проходов, размещения приводных валов и приямок контрпривода - деревянными щитами.

Обслуживающий навозоуборочные транспортеры персонал должен выполнять следующие требования:

не проводить очистку, натяжение цепи, крепежные работы и смазывание во время работы транспортера;

не эксплуатировать транспортер со снятым ограждением привода и натяжных устройств;

не становиться на цепи и звездочки;

не перемещать животных при работающем транспортере.

Техническое обслуживание и ремонт транспортеров выполняют только после их отключения от электросети, полного останова и принятия мер, предотвращающих случайный пуск.

6. Инженерная охрана окружающей среды

Внедрение прогрессивных технологий производства продукции животноводства на промышленной основе связано с концентрацией большого поголовья животных на сравнительно ограниченных территориях. В этих условиях особо важное значение имеют животноводческие помещения, соответствующие зооветеринарным требованиям.

В первую очередь учитывают возможности обеспечения животноводческих объектов водой, электроэнергией, удобными подъездными путями, а также климатические особенности района. Размер участка определяют с учетом планируемого поголовья скота. На территории ферм и комплексов предусматривают место для возделывания зеленых и сочных кормов.

Одно из важнейших требований - участок должен быть благоприятным в ветеринарно-санитарном отношении. Запрещается возведение животноводческих построек на месте бывших скотомогильников, кожсырьевых предприятий, кролико-, зверо- и птицеводческих ферм. Участок для ферм и комплексов выбирают сухой, с воздухо- и водопроницаемой почвой и уровнем грунтовых вод не менее 2 м от поверхности земли.

Поверхность участка должна быть ровной или с небольшим уклоном (≈5°), возвышенной частью на юг или юго-восток. Территория участка должна быть достаточно хорошо освещаема солнечными лучами, проветриваема и защищена от господствующих в данной местности ветров. Как правило, участок располагают с подветренной стороны и обязательно ниже по отношению к населенным пунктам. Между участком и ближайшими пастбищами не должны проходить железная дорога, автострада, овраги и водные протоки, так как во время распутицы и дождей они могут затруднять передвижение животных.

В процессе развития промышленного животноводства необходимо тщательно учитывать его воздействие на окружающую среду и на основе этого разрабатывать и усовершенствовать способы охраны почвы, воздушного и водного бассейнов от загрязняющего действия отходов животноводства.

При проектировании ферм учитывают природные факторы, которые оказывают влияние на процесс строительства и эксплуатации здания: характер грунтов, глубина промерзания грунтов, снежный покров, скорость и направление ветра, температура и влажность наружного воздуха, силу землетрясений.

При проектировании животноводческих предприятий необходимо предусмотреть следующее:

предотвращать попадания отходов животноводства на поля за пределами фермы;

ограничить количество нитратов в жидком навозе;

использовать жидкий навоз и сточные воды для получения нетрадиционных видов энергии;

применять очистные сооружения;

применять навозохранилища, исключающие потерю питательных веществ в навозе;

исключать попадание нитратов на ферму через корма и воду.

Выводы и предложения

В курсовом проекте представлена комплексная механизация животноводческих ферм на 200 коров привязного содержания, разработкой производственной линии удаления навоза скребковым навозоуборочным транспортером ТСН-3,0Б, с применением гидрофицированной установки УТН-10.

Главной задачей курсового проекта является разработка комплексной механизации животноводческих ферм, то есть механизировать весь технологический процесс содержания коров. Представленный план здания удовлетворяет требования размещения всего технологического оборудования.

Применение скребкового транспортера ТСН-3,0Б даст ощутимый положительный эффект при производстве сельскохозяйственной продукции будь то, производство мяса или молока. Так как мы имеем дело с навозом, а как известно, он является источником аммиака, который в свою очередь оказывает губительное воздействие на здоровье животных и рабочий персонал, скребковый транспортер ТСН-3,0Б обеспечивает благоприятные санитарно-гигиенические условия, чистый навозный канал и как следствие низкое содержание аммиака в воздухе.

Главным недостатком представленного проекта является применение ручного труда для сгребания навоза в навозные каналы. Это делает производственную линию зависимой от опытности работника (время сгребания), что ведет к увеличению затрат на заработную плату, электроэнергию, и связи с этим себестоимости единицы продукции.

В комплексе с транспортером ТСН-3,0Б я бы рекомендовал устанавливать вентиляционные установки и установить автоматическое натяжение цепи транспортёра.

Список литературы

1.      Анурьев В.И. "Справочник конструктора-машиностроителя" (в 3-х томах). - М.: Машиностроение, 1979.

2.      Брагинец Н.В., Палишкин Д.А. "Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства". - М.: Колос, 1991.

.        Горбунов Б.И., Козлов А.В., Ионова Г.Б. "Инженерная охрана окружающей среды": Учебное пособие - 2-е изд., перераб. и доп. - Н. Новгород: Нижегородская гос. с-х. академия, 2003.

.        Дунаев П.Ф., Леликов О.П. "Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высш. шк., 1985.

.        Иванов М.Н. "Детали машин": Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений.- 5-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1991.

.        Карпычев С.Н., Лисунов Е.А. и др. "Курсовое и дипломное проектирование по агроинженерным специальностям": Учебное пособие./ Нижегородская гос. с-х. академия. Н. Новгород, 2003.

.        Кудрявцев В.Н. "Курсовое проектирование деталей машин". - Л.: Машиностроение, 1984.

.        Мельников С.В. "Механизация и автоматизация животноводческих ферм". - Л.: Колос. Ленинград отд-ние. 1985.

.        Мурусидзе Д.Н., Кирсанов В.В. и др. "Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства". - М.: КолосС, 2005.

.        Семенов Ю.П. "Методика расчета технологических процессов в животноводстве". / Нижегородская гос. с-х. академия. Н. Новгород, 2003.

11.    Феодосьев В.И. "Сопротивление материалов". - М.: Наука, 1967.

12.    Чернавский С.А., Снесарев Г.А. и др. "Проектирование механических передач": Учебно-справочное пособие для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984.