Проект комплексной механизации животноводческой фермы

 

3. Разработка механизации производственных  процессов.

3.1. Проектирование механизации подготовки кормов.

Исходными данными для разработки этого проекта являются :

• Поголовье фермы по группам животных;
• Рационы каждой группы животных.

На фермах крупного рогатого скота в настоящее время в основном применяют кормление влажными полнорационными кормовыми смесями, в некоторых случаях (на мясных фермах) - сухими полнорационными кормосмесями в рассыпном или гранулированном виде.

На фермах крупного рогатого скота хозяйств Алтайского края при кормлении животных используют следующие виды кормов:  сено разнотравное, солому яровую пшеничную, силос кукурузный, сенаж, корнеклубнеплоды, травяную муку, концентраты (зерновые корма), кормовую патоку (мелассу), из химических соединений - карбамид (мочевину), микро и макроэлементы.

При сухом типе кормления готовят полнорационные кормосмеси в рассыпном или гранулированном виде.

Суточный рацион для каждой группы животных составляют в соответствии с зоотехническими нормами, исходя из наличия кормов в хозяйстве, их питательности и способов обработки кормов в кормоцехе.

При составлении рациона пользуются данными о питательной ценности применяемых кормов, которые можно найти в зоотехнических справочниках.

Таблица 3

Суточный рацион для дойных коров живой массой 600кг, среднесуточным удоем 20 л, жирностью молока 3,8-4%

Корма	Количество кормов в рационе, кг
Сено разнотравное	5
Силос кукурузный	23
Сенаж бобово-злаковый	9
Корнеплоды	8
Смесь концентратов	4,2
Соль поваренная	0,09

 

Таблица 4

Суточный рацион для сухостойных, новотельных и глубокостельных коров

Корма	Количество кормов в рационе, кг
Сено разнотравное	5
Силос кукурузный	20
Концентрированная смесь	1
Соль	0,04

 

Разработав суточные рационы каждой группы животных и зная их поголовье, приступаем к расчёту требуемой производительности кормоцеха, для чего рассчитывают суточный рацион кормов каждого вида по формуле:

qсутi= Σ аij mj

Где: mi-поголовье j-группы животных

aij- количество кормов в рационе j-й группы животных

n - количество групп животных на ферме

Сено разнотравное: qcyт i =5х338+5х59+5х54=2255кг

Силос   кукурузный:qcyтi = 23х338+20х59+20х54 = 10034кг

Концентра: qcyтi = 4,2x338+1х59+1х54=340кг

Сенаж бобово-злаковый:  qcyтi =9х338=3042кг

Соль:  qcyтi  =0,09х338+0,04х59+0,04х54=34,94кг

Корнеплоды:qcyтi=8х338=2704кг

Суточный  рацион   j-й   группы животных   равен:

qсутj=Σ Σ аij mj

где m – количество видов кормов в рационе

qcynj =338х49,29+59х26,04+54х26,04=19602,54 кг

Суточная производительность кормоцеха определяется по формуле:

Qсут= Σ qсутi= Σ qсутi

Qсут=2255+10034+340+3042+34,94+2704=19602,54≈19,602т

Требуемая производительность кормоцеха  определяется по формуле:

Qтр=Qсут/Трабхd

Где Т раб – расчетное время работы кормоцеха для выдачи корма на одно кормление, Траб=1,5-2ч

d - кратность кормления животных,d =2-3.

Qтр=19,602/2х2=4,9т/ч

По производительности (т/ч), выбираем один кормоцех ТП 801-323.

3.2. Проектирование  механизации раздачи кормов.

Выдача кормов на животноводческих фермах может осуществляться по двум схемам:

1 .Доставка кормов  от кормоцеха к животноводческому  помещению осуществляется мобильными средствами, раздача кормов внутри помещения- станционными.

2.Доставка кормов  к животноводческому помещению  и их раздача внутри помещения - мобильными техническими средствами.

Исходя из анализа литературы и анализа схем кормораздатчиков, для расчёта и проектирования выбираем вторую схему. После этого приступаем к расчёту количества мобильных средств доставки кормов с учётом их особенностей. Возьмем кормораздатчик КТУ-10А

Рассчитывается требуемая производительность поточной технологической линии раздачи кормов в целом для ферм по формуле:

Qтр=Qсут/tраздх d

где Qсут- суточная потребность в кормах всех видов на ферме, т;

tразд – время, отводимое по распорядку дня фермы на раздачу разовой потребности корма всем животным, tразд=1,5-2 ч;

d – кратность кормления, d=2-3.

Qтр=19,602/2х2=4,9 т/ч

Расчетная фактическая производительность одного кормораздатчика определяют по формуле:

Qрф=Gк/tр

Где  GK—    грузоподъёмность   кормораздатчика, т.

tp - длительность одного рейса, ч.

tр=tз+tд+tв

где – tз,tв   - время загрузки и выгрузки кормораздатчика, ч

tд - время движения кормораздатчика от кормоцеха к животноводческому помещению и обратно, ч.

Кормораздатчик КТУ-10А, грузоподъемностью = 3300кг. Время выгрузки равно:

tв=Gk/Qв,

где Qв- подача кормораздатчика, т/ч.

При раздаче корма мобильными средствами подача кормораздатчика должна быть такой, чтобы обеспечить выдачу необходимого количества корма каждому животному:

Qв = (qcyт хVp) / (aхd),

где а - длина одного кормо-места, м; а = 1,5 м

Vp - расчетная скорость кормораздатчика, м/с;

qсут - суточный рацион животных;

d - кратность кормления;

QB=(19,602x0,8)/(1,5x2) =5,23т/ч

t з = Gk /Q3,

где Qз - подача технического средства на погрузке, т/ч.

t3= 3,3/20 = 0,17ч

tB - Gk /Qb,  

tB = 3,3/5,23=0,6ч

Время движения кормораздатчика от кормоцеха к животноводческому помещению и обратно:

tд = 2Lcp / Vcp,

где: - Lcp - среднее расстояние от места загрузки кормораздатчика до животноводческого помещения, км;

Vcp- средняя скорость движения кормораздатчика по территории фермы с грузом и без груза, км/ч

tд = 2x0,08/20 = 0,008ч.

Рассчитываем длительность одного рейса:

tp =0,17+0,6+0,008=0,778ч.

Рассчитываем фактическую производительность одного кормораздатчика:

Qфр=3,3/0,778=4,2 т/ч

Количество кормораздатчиков выбранной марки определяется по формуле:

Z = (Q тр/ Q рф) = (Qcyт х tр )/ (t раздх d x Gk)

Z=4,9/4,2≈2 кормораздатчика.

 

3.3.   Водоснабжение .

3.3.1. Определение  потребности в воде на ферме.

Потребность в воде на ферме зависит от количества животных и норм водопотребления, установленных для животноводческих ферм, которые приведены в таблице 5.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Суточный расход воды на голову КРС

Группа животных	Расход воды, л.
	всего	на поение
Коровы: Дойные Сухостойные Новотельные и глубокостельные	70 70           60	65 65 40
Телята 10-20 дней	20	10

Рассчитаем среднесуточный расход воды по формуле:

Q ср.сут =m 1q 1 + m2q2 + + mnqn   ,

где m1; m2;……;mn   - число каждого вида потребителей, голов;

q1 , q2 qn - суточная норма потребления воды одним потребителем, л.

Q ср.сут =338х70+59х70+54х60+27х20=31570л

Вода на ферме в течении суток расходуется неравномерно. Максимальный суточный расход воды определяется так:

Q m.сут = Q ср.сут х d1

где d1 - коэффициент суточной неравномерности, di= 1,3

Q m.сут=31570х1,3=41041л

Колебания расхода воды на ферме по часам суток учитывают посредством коэффициента часовой неравномерности d2 = 2,5

Q m.ч = (Q m.сут хd2)/24

 Q m.ч= (41041х 2,5)/24 =4275л/ч

Максимальный секундный расход вычисляется по формуле:

Q m.с = Q m.ч /3600

 Q m.с=4275/3600=1,18л/с=0,00118м3/с

 

3.3.2. Расчет  наружной сети водопровода.

Расчет наружной сети водопровода сводится к определению длинны и диаметра труб, а также потерь напора в них. Расчёт проводится по схеме, соответствующей принятому в курсовом проекте генерального плана фермы.

Водопроводные сети могут быть тупиковыми и кольцевыми.

Тупиковые сети для одного и того же объекта имеют меньшую длину, а, следовательно, и меньшую стоимость строительства, поэтому они и применяются на животноводческих фермах.

Для устройства водопроводной сети используют чугунные, стальные, асбестоцементные и полиэтиленовые трубы. Чугунные асбестоцементные и полиэтиленовые трубы идут в основном для устройства наружной сети водопровода, а остальные как для наружной, так и для внутренней.

В общем случае расчет наружной водопроводной сети производится в следующем порядке:

1. Выбранная схема  водопровода разрабатывается на  отдельные участки (схема 1).

2.По каждому  участку определяется расчётный  путевой секундный расход воды  с учётом коэффициентов суточной  и часовой неравномерности и количества потребителей воды на данном участке по формуле.

3.По секундному  расходу выбираются диаметры  труб на каждом участке.

4.Определяют потери напора по каждому участку для наиболее удалённой точки.

При выборе диаметра труб нужно помнить, что скорость воды в трубах должна быть в пределах 0,5-1,25 м/с, скорость более 1,25 м/с нецелесообразна из-за быстрого износа стенок труб и опасности разрыва их при гидравлических ударах. Нижний предел скорости определяется  условиями быстрого засорения труб механическими отложениями. Диаметр труб наружного водопровода меньше 50 мм не рекомендуется.

                                                                                           Схема 1. Схема тупиковой сети

1,2 - участки с сосредоточенным расходом воды; 1,2,3 - коровники;

4 - телятник.

Диаметр труб определяется по формуле:

d = (4хQm.с.)/(3,14хV)

где V – скорость воды трубах м/с.

d = (4х0,00118)/(3,14х1)=0,040 м

Диаметр трубы на участке 1-2 равен 0,05 м

Потери напора делятся на потери по длине и потери в местных сопротивлениях. Потери напора по длине обусловлены трением воды о стенки труб, а потери в местах сопротивления - сопротивлением кранов, задвижек, поворотов, разветвлений, сужений  и т.д. Потери напора по длине определяют по формуле:

 h т= 0,0827х λ х(L/d5)хQ2

где  λ - коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от материала и диаметра труб, λ=0,03.

L - длина трубопровода, м

 Q - расход воды на участке, м3/с.

Участок1-2:

 h т = 0,0823х0,03х(15/0,055 )х 0,001182 =0,16м.

У ч а с т о к   2- 1 :

 Q ср.сут=200х70=14000 л/сут.

Q m.сут=14000х1,3=18200л/сут.

Q m.ч=18200х2,5/24=1895,8л/ч.

Q m.с=1895,8/3600=0,527л/с=0,000527м3/с.

d = (4х0,000527)/3,14х1=0,03м.

Берем диаметр трубы равный 0,05 м.

h т =0,0823х0,03х(20/0,05 5 )х 0,0005272 = 0,04м .

У ч а с т о к   2- 2:

 Q ср.сут=200х70=14000 л/сут.

Q m.сут=14000х1,3=18200л/сут.

Q m.ч=18200х2,5/24=1895,8л/ч.

Q m.с=1895,8/3600=0,527л/с=0,000527м3/с.

d = (4х0,000527)/3,14х1=0,03м.

Берем диаметр трубы равный 0,05 м.

h т =0,0823х0,03х(60/0,05 5 )х 0,0005272 = 0,10м.

У ч а с т о к   2- 3:

 Q ср.сут=100х70=7000 л/сут.

Q m.сут=7000х1,3=9100л/сут.

Q m.ч=9100х2,5/24=947,9л/ч.

Q m.с=947,9/3600=0,263л/с=0,000263м3/с.

d = (4х0,000263)/3,14х1=0,018м.

Берем диаметр трубы равный 0,05 м.

h т =0,0823х0,03х(120/0,05 5 )х 0,0002632 = 0,07м.

Участок 2-4:

Q ср.сут =27х20=540л/сут.

Q m.сут =540х1,3=655л/сут.

Q m.ч=655х2,5/24=68,22л/ч.

Q m.с=68,22/3600=0,018л/с=0,000018м3/с.

d=     4х0,000018/3,14х1=0,004м .

Берем диаметр трубы равный 0,05 м.

h т   =0,0823х0,03 х( 90/ 0,055)х0,0000182 =0,0002м .

h т   =0,16+0,04+0,10+0,07+0,0002 ≈0,37 м.

Величина потерь в местных сопротивлениях составляет 5-10% от потерь по всей длине наружных водопроводов:

hм =0,1хhт