Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Проект механизации крупного рогатого скота на 700 голов с разработкой технологической линии приготовления сметаны и творога

Введение

Современные животноводческие фермы и комплексы оснащаются новой сложной, высокопроизводительной техникой. Промышленность наладила производство технологических поточных линий для искусственной ушки и брикетирования кормов, машинного доения коров с обработкой молока, раздачи кормов. Это в основном высокопроизводительные универсальные электрифицированные машины и агрегаты, выполняющие целый комплекс основных, вспомогательных и транспортных работ.

Машинная технология качественно изменила труд животновода, подняла его производительность, позволила внедрить ранее неизвестные технологические процессы, резко увеличить продуктивность животных. Технология производства животноводческой продукции очень сложна, так как заготавливаемое сырье перерабатывается живыми организмами, которые обслуживаются целыми системами и комплексами сложного оборудования. Стадо кров должно быть пригодным к машинному доению по скорости молокоотдачи, форме и размере сосков вымени, иметь высокую продуктивность. Специалисты, механизаторы - животноводы и другой обслуживающий персонал ферм должны хорошо знать зоотехнические требования, передовую промышленную технологию, устройства машин и оборудования, правила и особенности их монтажа, эксплуатации и обслуживания, приобрести ряд новых трудовых навыков.

В хозяйствах Нечерноземной зоны необходимо проводить работы, чтобы осуществлять создание прочной кормой базы, строительство высокопродуктивных орошаемых сенокосов и пастбищ, расширение посевов зернобобовых культур, улучшение качества грубых кормов за счет потерь питательных веществ при уборке, хранению и приготовлению их к скармливанию, широкое внедрение приготовления сенажа, травяной муки, гранулирование, брикетирование и химическое консервирование кормов.

Как показывает опыт передовых хозяйств, следует быстрее отказываться от технологии, в основе которой лежит принцип индивидуального обслуживания животных. Что в корни противоречит требованиям поточного машинного производства, ограничивает возможности роста производительности труда и создания лучших условий для всех категорий работников животноводства.

Основные направления прогрессивной технологии в животноводстве - это беспривязное боксовое содержание коров, доение на специализированных площадках внедрение поточной организации производства, внутриотраслевой специализации и разделение труда животноводов, переход на двукратное доение и кормление животных, введение одно- или двухкомпонентных рационов взамен многокомпонентных, использование сенажа, который заменяет силос, сено и корнеплоды. Но производство продукции животноводства невозможно без хорошо налаженной племенной и зооветеринарной работы.

1. Технологическая часть

1.1 Определение структуры стада и обоснование технологии содержания животных

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 1. Структура стада

Группа животных	Доля животных в общем поголовье, %	Количество голов
1. Быки-производители	2	12
2. Дойные коровы	40	240
3. Нетели	15	90
4. Телки до 2-х лет	14	84
5. Телки до 1 года	16	96
6. Бычки до 1 года	7	42
7. Откормочное поголовье (бычки старше 1 года)	6	36
Всего	100	700

Полученная разница между телками до года и бычками до года получается из-за того, что часть бычков сдается на специализированные предприятия по выращиванию бычков.

1.2 Проектирование генерального плана. Общие сведения

корм животноводство скот стадо

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

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

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

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

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

1.3 Обоснование типа производственных помещений и определение потребностей

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

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

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

К вспомогательным относят служебные и бытовые помещения.

Для содержания сельскохозяйственных животных предназначены коровники, телятники.

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

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

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

Широкогабаритные коровники имеют размеры от 72?21 до 114?27 м, в них предусмотрены широкие проходы для проезда мобильных кормораздатчиков и монтажа других машин с целью комплексной механизации производственных процессов.

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

Расчет потребного количества производственных зданий:

, (шт.)

где М - количество голов в каждой отдельной половозрастной группе;

m - количество голов, размещаемых в одном коровнике, согласно типового проекта.

Определяем потребное количество коровников для дойного поголовья:

Для дойного поголовья принимаем 2 коровника на 200 голов с молочным блоком. В нем же размещаем быков - производителей в количестве 12 голов.

Остальное поголовье (согласно таблицы 1) предлагаю разместить в 2 телятниках на 200 голов с разделением по половозрастным группам (для нетелей и телок до 2-х лет), (для телок до 1 года, бычков до 1 года и бычков старше 1 года).

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

1.4 Расчет годовой потребности в кормах

Определить потребность в кормах для коров и молодняка по формулам:

Q_{год.кор.} = q * m; Q_{год. мол.} = q * m,

Где q - норма одно вида корма на голову в год, т;

m - число животных согласно структуре стада.

Определить потребность в кормах за год по формуле:

Q_год. = Q_{год.кор} + Q_{год. мол.},

Учитывая, что корма при хранении и транспортировке теряются, общее годовое количество кормов, которое необходимо складировать, определяется по формуле:

Q_{общ. годщ.} = Q_год. * k,

Где k - коэффициент, учитывающий потери при хранении и транспортировке (для концентратов k - 1,01; корнеплодов k - 1,03; силоса k - 1,20; сенажа k - 1,05; грубых кормов k - 1,25).

Пример расчета потребности в кормовой смеси: так как по условию удой 5000 кг, то по [5. - с. 13] годовая норма потребления сенажа на одну корову 4,06 т в год, нетелей - 4,06 т, годовая потребность телят 0,5 т

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

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

n_i - число животных в одной половозрастной группе, гол;

m - число половозрастных групп.

Силос: Р_сут = 12•240 + 8,5•90 + 7•84 + 1,4•96 + 11•12 + 7,7•36 + 7•42 = 5070,6 кг/сут.

Грубые корма (сено, солома): Р_сут = 2•240 + 4,5•90 + 1,2•84 + 1,5•96 +1,9•12 + 1,3•36 + 1,1•42 = 1199,4 кг/сут.

Корнеплоды: Р_сут = 10•240 + 7•90 + 5,8•84 + 1,4•96 + 9,1•12 + 6,3•36 + 5,8•42 = 1293,6 кг/сут.

Сенаж: Р_сут = 5•240 + 3,6•90 + 3•78 + 4,7•12 + 3,3•36 + 3•42 = 2059,2 кг/сут.

Травяная мука: Р_сут = 0,6•240 + 0,25•90 + 0,2•84 + 0,15•96 + 0,6•12 + 0,3•36 + 0,4•42 = 232,5 кг/сут.

Минеральные добавки:

зимний период: Р_сут = 0,05•240 + 0,05•90 + 0,04•84 + 0,02•96 + 0,09•12 +

+ 0,04•36 + 0,05•42 = 26,4 кг/сут;

летний период: Р_сут = 0,05•240 + 0,05•90 + 0,04•84 + 0,15•96 + 0,09•12 +

+ 0,04•36 + 0,05•42 = 38,88 кг/сут.

Концентраты:

зимний период: Р_сут = 2,7•240 + 1,8•90 + 1,5•84 + 0,9•96 + 2,5•12 + 1,7•36 + 1,5•42 = 1176,6 кг/сут;

летний период: Р_сут = 3•240 + 2,1•90 + 1,7•84 + 1,2•96 + 2,8•12 + 1,9•36 +

+ 1,7•42 = 1340,4 кг/сут.

Молоко искусственной обработки: Р_сут = 4,8•96 = 460,8 кг/сут.

Зеленая масса: Р_сут = 30•240 + 21•90 + 17,4•84 + 7•96 + 27,7•12 + 19,3•36 +17,4•42 = 12981,6 кг/сут.

Обрат: Р_сут = 4•96 = 384 кг/сут.

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

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

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

Силос: Р_год = 5070,6•215•1,1•10^-3 = 1199,2 т.

Грубые корма (сено, солома): Р_год = 1199,4•215•1,25•10^-3 = 322 т.

Корнеплоды: Р_год = 1293,6•215•1,03•10^-3 = 286,5 т.

Сенаж: Р_год = 2059,2•215•1,05•10^-3 = 465 т.

Травяная мука: Р_год = 232,5•215•1,01•10^-3 = 50,5 т.

Минеральные добавки: Р_год = (26,4•215•1,01 + 38,88•150•1,01) •10^-3 = 11,6 т.

Концентраты: Р_год = (1176,6•215•1,01 + 1340,4•150•1,01) •10^-3 = 458 т.

Зеленая масса: Р_год = 12981,6•150•1,25•10^-3 = 2434 т.

Обрат: Р_год = 384•150•1•10^-3 = 57,6 т.

Молоко искусственной обработки: Р_год = 460,8•215•1•10^-3 = 99 т.

Результаты расчета потребности кормов сносим в таблицу:

Таблица 2 Потребность в кормах

Вид корма	Суточная потребность, кг	Годовая потребность, т
	зимний период	летний период
1. Силос	5070,6	-	1199,2
2. Грубые корма (сено, солома)	1199,4	-	322
3. Корнеплоды	1293,6	-	286,5
4. Сенаж	2059,2	-	465
5. Травяная мука	232,5	-	50,5
6. Концентраты	1176,6	1340,4	458
7. Минеральные добавки	26,4	38,88	11,6
8. Зеленая масса	-	12981,6	2434
9. Обрат	-	384	57,6
10. Молоко искусств. обр-ки	460,8	-	99

1.5 Обоснование типа хранилищ для кормов и определение их количества

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

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

где Р_год - годовая потребность в кормах, т;

с - насыпная плотность корма, т/м³.

Потребное число хранилищ:

где V_т - типовая вместимость хранилища, м³;

е - коэффициент использования вместимости хранилища.

Силос: Принимаем 1 траншею для хранения силоса, объемом 2000 м³ и размерами по 12?48 м.

Сенаж: Принимаем 1 траншею для хранения сенажа, объемом 2000 м³ и размерами 12?48 м.

Концентраты:

Травяная мука: Принимаем 1 склад концентрированных кормов и травяной муки, объемом 1000 м³, размерами 12?28 м.

Корнеплоды: Принимаем 1 корнеплодохранилище, объемом 750 м³ и размерами 12?21 м.

Грубые корма (сено, солома): Принимаем 2 скирды для хранения грубых кормов, объемом по 700 м³ и размерами по 9?22 м.

Результаты всех расчетов сносим в таблицу 4:

Таблица 3 Хранилища кормов

Вид хранилища	Вместимость, м3	Размеры, м	Количество, шт.
Траншея для хранения силоса	2000	12?48	1
Траншея для хранения сенажа	2000	12?48	1
Скирда для грубых кормов (сено, солома	700	9?22	2
Корнеплодохранилище	750	12?21	1
Хранилище концентрированных кормов и травяной муки	1000	12?28	1

1.6 Расчет кормоприготовительных машин

Разработка схемы технологического процесса подготовки кормов дает представление о перечне и типах машин, их взаимосвязи и позволяет перейти к технологическому расчету, который сводится к определению производительности поточных технологических линий, потребного числа машин и вспомогательного оборудования.

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

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

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

Сменная производительность кормоцеха в кг в смену равна:

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

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

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

где Q_кп - суточный расход корнеклубнеплодов на ферме, кг;

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

Необходимое количество моек-измельчителей:

где Р_изм - производительность мойки-измельчителя, кг/ч.

Принимаем 1 машину ИКМ-5М для обработки корнеклубнеплодов.

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



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

t_л - продолжительность работы измельчителя, ч.

Необходимое количество зернодробилок:

где Р_др - производительность зернодробилки, кг/ч.

Принимаем 1 машину КДУ-2А.

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

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

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

Необходимое количество измельчителей:



где Р_изм - производительность измельчителя грубых кормов, кг/ч.

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

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

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

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

Q_см = Q_об + Q_в,

Значение Q_в определяем по формуле:

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

В_р - расчетная влажность кормовой смеси, %.



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

В₁…В_n - влажность каждого компонента, %

- влажность концентратов 14%

- корнеклубнеплодов 80%

- зеленой массы 70…75%

- силоса 65%

- травяной муки 16%

- обрата 91%

- соломы и грубых кормов 14…17%.

- для рациона у коров.

Q_см = 5101,8 + 2160 = 7261,8 кг/сут.

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

Тогда часовая производительность линии смешивания в кг/ч:

где t_см - время работы смесителя, ч.

Количество смесителей периодического действия:

где с_с - плотность смеси, кг/м³;

V_с - объем смесителя, м³;

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

Принимаем один смеситель АПС-6.

Результаты всех расчетов представляем в виде таблицы:

Таблица 4. Кормоприготовительное оборудование

Наименование процесса	Марка машины	Количество машин
		расчетное	принятое
1. Измельчение корнеплодов	ИКМ-5М	0,09	1
2. Измельчение концентратов	КДУ-2А	0,15	1
3. Измельчение грубых кормов	ИГК-30Б	0,34	1
4. Смешивание	АПС-6	0,38	1

Расчет оборудования для транспортирования и раздачи корма

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

· доставка кормов мобильными средствами, раздача - стационарными кормораздатчиками;

· доставка и раздача кормов мобильными кормораздатчиками;

· доставка и раздача кормов стационарными средствами.

В данном проекте принимаем доставку и раздачу кормов мобильными кормораздатчиками.

Определяем суточный грузооборот на ферме:

где n_i - количество животных в обслуживаемой группе, гол;

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

L - длина пути перемещения корма, км;

m - количество групп животных;

Р_сут - суточная потребность в корме, т/сут.

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

· грубые корма L_Г=0,5…2,5 км

· сенаж-силос L_С=0,8…3,5 км

· зеленые корма L_З=1,5…6,5 км

· комбикорма L_К=0,9…2,5 км

· корнеклубнеплоды L_КОР=1,0…3,0 км

· прочие корма L_ПР=0,5…3,0 км

Силос: G_сут = 3,876•2 = 7,75 т•км.

Грубые корма: G_сут = 0,808•1,5 = 1,2 т•км.

Корнеплоды: G_сут = 3,2316•2 = 6,46 т•км.

Сенаж: G_сут = 1,6012•2 = 3,2 т•км.

Травяная мука: G_сут = 0,1762•1,5 = 0,26 т•км.

Минеральные добавки: G_сут = 0,0186•2 = 0,03 т•км.

Концентраты: G_сут = 0,8868•1,5 = 1,33 т•км.

Определяем суммарный суточный грузооборот кормов:



G_сут = 7,75+ 1,2 + 6,46 + 3,2 + 0,26 + 0,03 + 1,33 = 20,23 т•км.

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

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

Продолжительность в ч перевозки корма:

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

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

Продолжительность движения агрегата без груза (холостой ход):

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

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

Определяем количество транспортных единиц:

где V - вместимость кузова транспортных средств, м³ (для КТУ-10 V = 10 м³);

с - плотность корма, т/м³;

z - число рейсов за один час;

L_пер - длина пути перевозки корма, км.

Число рейсов определяем по формуле:

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

t_п - продолжительность времени погрузки корма, мин.

где W_п - производительность погрузочных средств, т/мин (для Д-660 W_п=2,5 т/мин);

Р_раз - разовая дача корма, т.

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

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

где W_к - производительность кормораздатчика, т/ч (для КТУ-10 W_к=20…50 т/ч).

В результате расчетов нам требуется один кормораздатчик КТУ-10.

1.7 Расчет выхода навоза и определение количества навозохранилищ

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

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

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

Q_c = m•(q_т + q_ж + В + П),

где m - количество голов в половозрастной группе, гол;

q_т - количество твердых экскрементов, выделяемых одним животным в сутки, кг;

q_ж - количество мочи, выделяемое одним животным в сутки, кг

В-суточный расход воды на голову при уборке помещения, л;

П - суточная потребность подстилки на одно животное в сутки, кг (в качестве подстилки принимаем опилки).

Коровы: Q_с = 240•(38 + 18 + 4) = 14400 кг = 14,4 т.

Быки-производители: Q_с = 12•(35 + 15 + 4) = 432 кг = 0,432 т.

Нетели: Q_с = 90•(23 + 8 + 3) = 1224 кг = 1,224 т.

Телки до 2-х лет: Q_с = 84•(13 + 5 + 3) = 672 кг = 0,672 т.

Телки до 1 года: Q_с = 96•(8 + 3 + 3) = 560 кг = 0,56 т.

Бычки до 1 года: Q_с = 42•(8 + 3 + 3) = 336 кг = 0,36 т.

Бычки старше 1 года: Q_с = 36•(13 + 5 + 3) = 420 кг = 0,42 т.

Суточный выход навоза на ферме от всего поголовья:

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

n - число групп животных.

Q_с = 14,4+0,432+1,224+0,672+0,56+0,36+0,42 = 18,044т.

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

Годовой выход навоза в т:

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

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

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

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

Д_хр - продолжительность хранения навоза в навозохранилище, дней;

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

На основе расчетов принимаем размеры типового навозохранилища: 1 навозохранилище вместимостью по 1500 т и размерами по 25?85 м.

1.8 Расчет потребности в воде, определение вместимости водонапорной башни, марки насоса и диаметра труб

При выборе водоисточника лучше всего присоединять систему водоснабжения к соседним, уже существующим системам. Если нет такой возможности, подбирают местные подземные источники, вода которых не требует специальной очистки. При этом в качестве водозаборных сооружений используют трубчатые колодцы.

Система механизированного водоснабжения животноводческой фермы (комплекса) состоит из водозабора с насосной станцией, разводящей сети и регулирующего сооружения. В некоторых случаях систему водоснабжения дополняют сооружениями по очистке и обеззараживанию воды. В сельском хозяйстве наибольшее распространение получили локальные системы, когда отдельный объект обслуживается соответствующей системой водоснабжения. Они, как правило, имеют одну ступень подъема воды и простейшее оборудование.

Водопроводные сети могут быть тупиковыми, кольцевыми и смешанными. Тупиковые сети для одного и того же объекта имеют меньшую длину, а следовательно, и меньшую стоимость строительства. Однако кольцевые сети обладают рядом преимуществ: более надежны в эксплуатации, а в случае аварии допускают возможность отключения отдельных участков на время ремонта с сохранением подачи воды ко всем потребителям; в меньшей мере склонны к замерзанию, так как вода в них постоянно циркулирует; изготовляются из труб меньшего диаметра; меньше подвержены гидравлическим ударам. Поэтому по возможности используют кольцевые сети. Тупиковые сети целесообразно применять в случаях, когда постройки фермы вытянуты в одну линию.

Для устройства водопроводной сети используют чугунные, стальные, асбестоцементные и полиэтиленовые трубы.

Гидравлический расчет наружной сети водопровода сводится к определению диаметров труб и потерь напора в них.

Скорость воды в трубах рекомендуется принимать в пределах 0,5…1,25 м/с. Скорость выше 1,25 м/с нецелесообразна, так как при этом наблюдается быстрый износ стенок труб и увеличивается опасность разрыва их при гидравлическом ударе. Нижний предел скорости определяется условиями быстрого засорения труб механическими отложениями. Устанавливать трубы наружного водопровода диаметром меньше 50 мм не рекомендуется.

Расчет наиболее часто встречающихся однокольцевых сетей ведут в таком порядке:

· намечают схему кольцевой сети и расстояния между основными потребителями;

· определяют расчетный секундный расход воды для каждого объекта;

· делят сеть на участки и ориентировочно находят расходы воды с учетом требования бесперебойной ее подачи к любому объекту в случае аварии или выключения отдельного участка сети;

· согласно расчетным расходам и допускаемой скорости движения воды определяют диаметры труб по справочным таблицам;

· суммируют потери напора по отдельным участкам и подсчитывают потери напора в каждом полукольце;

· сравнивают потери напора в полукольцах, и если разница не превышает ±5%, то часть расходов перераспределяют с наиболее нагруженного участка на менее нагруженный, где сопротивление меньше (расчет диаметров труб и потерь напора повторяют, пока потери на полукольцах не выровняются).

Таким образом, расчет кольцевой системы ведут методом подбора расходов на участках. При этом соблюдают следующие условия: сумма расходов, подходящих к любому узлу, равна сумме расходов, уходящих из него; в замкнутом кольце сумма потерь напора на участках с движением воды по часовой стрелке равна сумме потерь напора на участках с движением воды против часовой стрелки.

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



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

n_i - количество животных в половозрастной группе, гол;

m - число групп животных.

Таблица 4 Нормы потребления воды одним потребителем

Вид животных	Количество животных	Норма потребления воды одним потребителем, л
1. Дойные коровы	240	100
2. Быки-производители	12	60
3. Нетели	90	60
4. Телки до 2-х лет	84	30
5. Телки до 1 года	96	20
6. Бычки до 1 года	42	20
7. Бычки старше 1 года	36	30

Q_ср.сут = 100•240 + 60•12 + 60•90 + 30•84 + 20•96 + 20•42 + 30•36 = 36480 л = 36,48 м³.

Максимальный суточный расход воды в л (м³):

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

Q_{макс.сут} = 36,48•1,3 = 47,42 м³.

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

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

Секундный расход в л/с воды равен:

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

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

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

По величине Q_нас выбираем по рабочим характеристикам тип и марку центробежного насоса [4, с. 125]: 1,5К-6, подача 6-14 м³/ч, давление 0,20-0,14 МПа, высота всасывания 6,0-6,6 м, частота вращения колеса 2900 мин^-1, мощность 1,5 кВт, масса 30 кг.

Потребная мощность в Вт электродвигателя для привода насоса:

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

с - плотность воды, кг/м³;

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

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

g - ускорение свободного падения, м/с²;

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

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

Выбираем электродвигатель: 4А80В2У3, N = 2,2 кВт, n_с = 3000 мин^-1, n = 2850 мин^-1.

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

Необходимая вместимость резервуара в м³ водонапорной башни равна:



V_рез = 0,20•47,42 = 9,48 м³.

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

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

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

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

Определение количества автопоилок.

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

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

Выбираем тип автопоилок и определяем их количество на животноводческой ферме:



где m - количество животных, гол.;

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

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

Для остальных половозрастных групп применяем автопоилки АГК-4А, рассчитанные для применения при беспривязном содержании. Также основным достоинством такой автопоилки является то, что она с электроподогревом. Одна поилка рассчитана на поение 100 животных (то есть z=100).

1.9 Машинное доение коров, первичная обработка молока

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

В процессе доения обеспечивается припуск молока (молокоотдача) и извлечение его из вымени (выдаивание). Молокоотдача возникает вследствие непрерывного раздражения рецепторных зон сосков и вымени, а также нервной системы животного (посредством анализаторов). Промежуток времени от начала воздействия на вымя при подготовке коровы к доению до активного припуска молока составляет около 45 с; продолжительность молокоотдачи животным 3…4

мин, после чего начинается спад и полное прекращение. В связи с этим перед машинным доением проводятся подготовительные операции: обмывание вымени теплой водой, обтирание, массаж, сдаивание первых струек молока, включение аппарата в работу и надевание доильных стаканов на соски. Далее следует основная операция - собственно доение; заключительные операции - машинный додой (легкое потягивание стаканов вниз и вперед), отключение аппарата и снятие доильных стаканов с вымени.

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

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

Машинное доение коров

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

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

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

Потребное их количество определяют из следующего выражения:

где М_д - число дойных коров в стаде;

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

Т_д - длительность доения стада, ч (Тд = 2…3 ч);

- коэффициент использования рабочего времени, (л = 0,8…0,9).

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

Принимаем 1 доильную установку АДМ-8А-2.

Количество операторов машинного доения для обслуживания доильной

установки:

,

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

Принимаем 4 операторов.

Количество доильных аппаратов, обслуживаемых одним оператором:

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

Производительность оператора (количество выдоенных коров в час):

Q₀ = _,

Q₀ = _,

Производительность доильной установки в коровах в час:

Q_ду = К₀хQ₀,

Q_ду = 3х24= 72 гол/ч.

Первичная обработка молока

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

Конструктивная реализация технологического процесса получения цельного

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

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

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

Потребное количество резервуаров-охладителей определяется:

где G_p - разовый надой молока, кг (в нашем случае при годовом надое с одной коровы 3600 кг и коэффициенте сухостойности (количество дойных коров равно 0,85-240=204) и двукратной транспортировке молока на молокозавод G_p = 1508,58 кг);

р_м - плотность молока, кг/м³ (р_м = 1029 кг/м³); \|/ - степень заполнения емкости (0,5…0,6);

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

Время охлаждения рассола (воды), ч:

где Vax - вместимость аккумулятора холода, м (у ТОМ-2,0А V_ax = 1,275 м.);

t_Iip - начальная температура рассола,°С (25°С); t_Kp - рабочая температура рассола,°С (6°С);

Qxon - холодопроизводительность установки, кВт (у ТОМ-2,0А С?_Хо кВт);

р_р - плотность рассола, кг/м (1000 кг/м);

С_р - теплоемкость рассола, ^КД^Ж/ (4,2 *Я^Ж/);

г| - КПД системы охлаждения (0,8).

Время охлаждения молока, ч;

Т_охл=,

где t_H - начальная температура молока (после очистки),°С (34°С); t_oxn - температура охлажденного молока,°С (8°С); t - минимальная разность температур молока и рассола,°С (4… 10°С);

С_м - теплоемкость молока кД^ж/ (3,89 ъЯ^ж/).

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

1.10 Расчет микроклимата

Развитие эффективного животноводства возможно только при условии создания и поддержания нормативного микроклимата в животноводческих помещениях.

Широко распространенными средствами создания микроклимата в животноводческих помещениях являются различные типы отопительно-вентиляционных систем (ОВС).

Для примера расчет микроклимата сделаем для коровника на 200 голов.

Расчет вентиляции

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

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

где С - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч;

m - количество животных в помещении, гол.;

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

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

W - количество водяного пара, выделяемое одним животным в течение часа, г/ч;

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

W₁ - допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м³ (абсолютная влажность)



где щ - нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, %;

W_макс - максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м³;

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

Из полученных по формулам результатов для дальнейших расчетов выбираем максимальный воздухообмен

Кратность часового воздухообмена в ч^-1:

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

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

Сечение вытяжных и приточных каналов в м² определяется по формуле:

где v - скорость воздуха в канале, м/с

где h - высота канала, м (h=3 м);

t₁-t₂ - разность температур внутреннего и наружного воздуха, ?С.

Количество вытяжных каналов определяем из выражения:

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

принимаем m_к=8.

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

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

L_ВС = (2…3)·L,

L_ВС = 2,5·19826,1 = 49565,25 м³/ч.

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

Объемную подачу вентилятора в м³/ч определяют по формуле:

где m_к - число вытяжных каналов.

Диаметр воздуховода в м определяем по формуле:

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

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

где Н - полный напор вентилятора, Па;

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

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

L - длина трубопровода на прямолинейном участке, м;

?о - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

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

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

где Q_В - подача вентилятора, м³/ч;

Н - полный напор вентилятора, Па;

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

з_пер - КПД передачи.

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

N_уст = N + K_м·N,

где K_м - коэффициент запаса мощности.

N_уст = 3,4 + 0,2·3,4 = 4,08 кВт.

Выбираем электродвигатель: 4А100L4У3 N=4 кВт, n_с=1500 мин^-1, n=1430 мин^-1.

Расчет освещения

Основные показатели искусственного освещения (горизонтальная освещенность на нормируемом уровне, яркость, спектральный состав света, пульсация светового потока, слепящее действие источником света) должны обеспечить нормальные и безопасные условия труда людей и содержания животных, способствовать повышению производительности труда и качества продукции. Важное требование, предъявляемое к осветительной установке, - ее экономичность (минимум приведенных затрат и расхода электроэнергии).

В качестве источников света на объектах сельскохозяйственного производства применяют лампы накаливания или люминесцентные. Для расчета освещения используют методы коэффициента использования светового потока, точечный, метод удельной мощности. Эти методы используют в зависимости от создания одинаковой освещенности для концентрации освещенности на рабочих местах. Расчет произведем по методу удельной мощности.

Определяем высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью:

h_р = h - h_с,

где h - высота помещения, м;

h_с - расстояние от точки подвеса до светильника, м (h_с=0,3 м для люминесцентных ламп; h_с=0,5 м для ламп накаливания).

h_р = 3,55 - 0,3 = 3,25 м.

Расстояние между лампами накаливания или рядами люминесцентных ламп:

L = л·h_р,

где л - оптимальное относительное расстояние между светильниками, м (л=2,6 м для ламп накаливания; л=2,0 м для люминесцентных ламп).

L = 2·3,25 = 6,5 м.

Число рядов светильников:

где b - ширина помещения, м (b=21 м для коровника на 200 голов).

принимаем n₁=4.

Число светильников в ряду:

где а - длина помещения, м (а=78 м для коровника на 200 голов).

Общее число светильников:

n = n₁·n₂,

n = 4·12 = 48.

Расчетная мощность всех светильников:

Р = Р_уд·S,

где Р_уд - удельная мощность освещаемой площади, Вт/м²;

S - площадь помещения, м².

Р = 2·21·78 = 3276 Вт.

Мощность одной лампы:

Для освещения коровника на 200 голов принимаем светильники ЛСП - 0,265 с люминесцентными лампами мощностью 65 Вт.

1.11 Расчет технологической карты на производство продукции животноводства

Для обоснования комплексной механизации фермы (комплекса) в целом, технологического объекта или процесса после обоснования выбора отдельных машин, произведённого технологическими расчётами, составляют технологическую карту, по соответствующей форме.

Технологическая карта - это план производства продукции, в которой отражён весь комплекс мероприятий, основанных на достижениях науки, техники и передового опыта с учётом конкретных условий производства. Это основной документ для определения потребности в целом хозяйства в машинах, а также для определения технико-экономических показателей выбранной системы.

...