Совершенствование системы узла водопоения фермы КРС на 400 голов в ИП “Штотц Агро-сервис” с модернизацией автопоилки ПА-1 (дипломный проект)

Пояснительная записка состоит из 90 страниц печатного текста и содер-жит 20 таблиц, 12 наименований использованных литературных источников, 1 приложение и 9 листов графического материла формата А1.
Ключевые слова: комплекс, механизация и автоматизация процессов, поение, поилка, водоснабжение, расчет.
Цель работы – уменьшить потери воды при автопоении КРС и снизить затраты на ремонт и техническое обслуживание с модернизацией автопоилки ПА-1 на линии водопоения в ИП “Штотц Агро-сервис”.
В работе определена структура поголовья МТФ на 400 голов, установ-лены рационы кормления, рассчитаны потребное количество воды, кормов, выхода навоза, объема хранилищ, установлены потребные площади для со-держания скота и размещения оборудования, подобраны необходимые сред-ства механизации.
В конструкторской части произведена модернизация автопоилки ПА-1 с целью уменьшения затрат на ремонт и произведен расчет элементов поилки.
Составлена технологическая карта, что послужило основанием для определения технико-экономических показателей работы линии автопоения КРС.
В соответствии с заданием выполнены разработки по охране труда.




СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПЛАН ЕГО РАЗВИТИЯ…
1.1 Общие сведения……
1.2 Почвенно – климатические условия
1.3 Производственная характеристика отрасли растениеводства
1.4 Производственная характеристика отрасли животноводства…
1.5 Показатели состава и использования МТП в ИП "Штотц Агро-сервис"…
1.6 Комплекс мероприятий по повышению эффективности производства
в ИП "Штотц Агро-сервис"…
2. ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА…
2.1 Описание генплана…
2.2 Расчет размеров и структуры стада…
2.3 Расчет потребности в воде…
2.4 Расчет суточной и годовой потребности в кормах
2.5 Определение числа и размеров хранилищ для кормов…
2.6 Определение площадей выгульных площадок…
2.7 Определение потребности в навозохранилищах…
2.8 Выбор зоотехнических объектов…
2.9 Определение технико-экономических показателей генплана…
3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРИМЕНЯЕМЫХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ…
3.1 Механизация водоснабжения и автопоения……
3.2 Механизация уборки навоза и поддержание микроклимата…
3.3 Механизация погрузочных работ
3.4 Охлаждение и первичная обработка молока
4. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ВЫБОР СИСТЕМ МЕХАНИЗАЦИИ
4.1 Краткий анализ существующих схем водоснабжения и автопоения и разработка
технологической схемы водоснабжения и автопоения на МТФ
4.2 Расчет линии водоснабжения
5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Устройство и работа автопоилки ПА-1
5.2 Расчет пружины сжатия поилки
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ…
6.1 Анализ состояния охраны труда на ИП “Штотц Агро-сервис“ и мероприятия по его улучшению
6.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов при использовании автопоилки ПА-1 и линии водоснабжения при механизации животноводческой фермы.
6.3 Мероприятия по созданию здоровых и безопасных условий труда, обеспечению без-опасных методов работ на линии водоснабжения и автопоения МТФ ИП “Штотц Агро-сервис”
6.4 Инженерные мероприятия по обеспечению взрыво- и пожаробезопасности на МТФ ИП “Штотц Агро-сервис”
6.5 Мероприятия по обеспечению безопасности в чрезвычайных и экологически неблагопри-ятных ситуациях
7. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
7.1 Методика расчета технологической карты
7.2 Расчет технико-экономических показателей
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ




5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Устройство и работа автопоилки ПА-1
Применение автопоилок на фермах крупного рогатого скота способ-ствует увеличению удоев молока на 10...15 %. Автопоение позволяет значи-тельно сократить затраты труда на обслуживание и улучшает санитарно-гигиенические условия содержания животных.
Автопоилки подразделяются на групповые и индивидуальные. Группо-вые применяются для поения коров и молодняка крупного рогатого скота при беспривязном содержании и используют в летних лагерях и на пастбищах.
При потреблении воды из индивидуальных поилок, при привязном со-держании животных, количество воды, поступающей в поильную чашу, регу-лируется специальной педалью.
Автопоилка одинарная ПА-1 применяется для поения крупного рогато-го скота на фермах привязного содержания. Она состоит из поильной чаши емкостью около 2 л, корпуса и клапанного механизма./10/

Рис. 5.1 Автопоилка ПА-1
Техническая характеристика автопоилки ПА-1 представлена в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Основные технические показатели ПА-1
Показатель Значение
Вместимость чаши, л 2,1
Давление рабочее воды на вводе в поилку, кПа 39-196 (избыточное)
Масса, кг 5,1
Обслуживаемое поголовье при при-вязном содержании, головы 2
Пропускная способность, л/мин 5-26 (клапанного механизма при рабочем давлении)
Уровень механизации и автоматиза-ции, % 100
Усилие, Н 24.5 (нажатия на расстоянии 10+/-1 мм от свободного конца рычага при рабочем давлении воды)

Работает автопоилка следующим образом (рис 5.2.). Вода из трубы 6 по стояку подводится к внутренней полости корпуса поилки и через решетку подходит к прокладке 4, служащей седлом клапана. Когда животное нажимает на педаль 1, резиновая втулка 2 сжимается, шток 3 отходит от седла-прокладки, и вода через образовавшуюся щель поступает в поильную чашу 5. Напившись, животное отпускает педаль 1, шток 3 под действием резиновой втулки плотно прижимается к седлу 4, поступление воды в поильную чашу 5 прекращается.

Рис. 5.2 Схема работы автопоилки ПА-1
Недостатками данной конструкции автопоилки являются : а) застрева-ние штока 3 в нажатом состоянии в следствии засорения клапана, что приводит к большим водопотерям т.к. клапан постоянно открыт, б) быстрый износ рези-новой втулки 2, что приводит к неполному закрытию клапана и также к водо-потерям, данные недостатки приводят к частому ремонту техническому об-служиванию автопоилки.
Для устранения этих недостатков произведем модернизацию автопоил-ки ПА-1. Схема модернизированного варианта поилки представлена на рис 5.3.

Рис. 5.3 Модернизация автопоилки ПА-1
1 - чаша; 2 - педаль; 3 - шток; 4 - втулка; 5 - шайба; 6 - кольцо;
7 - пружина сжатия; 8 - втулка; 9 - втулка; 10 - ось; 11 - патрубок;
12 - патрубок; 13 - платик; 14 - шайба; 15 - прокладка;
16 - шплинт; 17 – шланг.

Модернизация состоит в добавлении в конструкцию автопоилки пружины сжатия 7, которая опирается посредством двух патрубков 11 и 12 соответственно на корпус чаши 1 и на нажимную педаль 2, также добавлено кольцо 6, которое соединяет шток 3 и педаль 2. Таким образом пружина сжатия 7 создает усилие для принудительного поднятия педали 2 и соединенного с ней кольцом 6 штока 3 даже при засорении или заржавлении клапана и износе резиновой втулки 4. Бла-годаря такой конструкции клапан находится в исходном положении до приложе-ния животным усилия на педаль 2, и всегда возвращаетя в исходное положение при отсутствии усилия нажатия.
Автопоилка ПА-1 рассчитана на обслуживание двух животных, поэто-му ее устанавливают на разделительной стойке, проходящей между двумя стойлами.
В настоящее время выпускаются аналогичные поилки марки АП-1, все детали которой, кроме седла, клапана и амортизатора, изготовлены из пласт-массы. Она легка и надежна в эксплуатации. Нормальная работа автопоилок обеспечивается при давлении воды в сети от 0,05 до 0,2 МП а./11/






4. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ВЫБОР СИСТЕМ МЕХАНИЗАЦИИ
4.1 Анализ существующих схем водоснабжения и автопоения и разра-ботка технологической схемы водоснабжения и автопоения.
В зависимости от рельефа местности, мощности источника водоснабже-ния и прочего схемы водоснабжения могут быть с одним или двумя подъемами воды, с хранением воды в водонапорных башнях или подземных резервуарах. В каждом конкретном случае для выбора схемы водоснабжения проводят технико-экономический расчет.
Для противопожарных мероприятий в открытых водоемах или резерву-арах хранят неприкосновенный запас воды. Для этих же целей можно использо-вать непосредственно источник воды.
При выборе источников централизованного водоснабжения предпочте-ние необходимо отдать подземным водам, которые можно использовать без предварительной очистки. Поверхностные воды применяются реже. Они более загрязнены и перед подачей потребителям нуждаются в очистке.
Межпластовые подземные воды наиболее высококачественны, особенно в бактериальном отношении. Эти воды залегают на значительных глубинах и, проходя через почву, фильтруются, освобождаясь от бактериальных загрязнений и взвешенных частиц. Такие воды подают на ферму без очистки, что облегчает эксплуатацию системы водоснабжения и снижает ее себестоимость.
Если межпластовых вод недостаточно, то предусматривают забор из от-крытых водоемов — рек, озер, водохранилищ. Место водозабора располагают выше населенного пункта по течению реки.
Для забора воды из источников используются водозаборные сооруже-ния. Забор воды из открытых источников осуществляют через береговые колод-цы или простейшие водозаборы, а из подземных источников — через шахтные, буровые и мелкотрубчатые колодцы. /10/
Шахтные колодцы используют для добывания подземных грунтовых вод, залегающих на глубине 30...40 м при толще водоносного слоя 5...8 м. Шахт-ный колодец имеет оголовок, шахту и водоприемную часть.
Оголовок (верхняя надземная часть колодца) служит для защиты колод-цев от попадания загрязненных поверхностных вод. Вокруг оголовка делают глиняный замок шириной 1, глубиной 1,5 м. В радиусе 2...2,5 м вокруг оголовка выкладывают булыжную отмостку по песчаному основанию с уклоном к перифе-рии 0,05...0,10. Водоприемную часть заглубляют в водоносный слой на 2...2,5 м.
Если один шахтный колодец не обеспечивает потребность в воде, копают групповой шахтный колодец. При этом воду забирают из центрального колодца, соединенного с остальными трубами. В зависимости от толщины водоносного слоя и его фильтрующей способности расстояние между колодцами равно 60 м.
Буровые колодцы служат для забора воды из обильных водоносных пластов, залегающих на глубине 50... 150 м. Буровая скважина состоит из устья, эксплуатационной колонны, фильтра и отстойника.
Для предохранения от обрушения стен скважины устанавливают обсад-ные трубы, которые соединяют муфтами. Кроме того, трубы изолируют водо-носные горизонты, непригодные для водоснабжения.
В зависимости от гранулометрического состава водоносных пород вы-бирают тип фильтра. Фильтры должны быть с хорошей пропускной способно-стью.
Забор из шахтных и буровых колодцев не должен превышать дебита источника. Определение подачи колодцев проводят при пробной откачке, во время которой контролируют изменение уровня воды в колодце.
Для забора и подачи воды из водозаборных сооружений их оборудуют различного вида машинами — насосами и водоподъемниками. Насосы создают напор, достаточный для подачи воды на некоторую высоту над поверхностью земли.
Разнообразие условий использования насосно-силового оборудования в сельском хозяйстве требует рационального применения различных типов насо-сов, насосно-силового и другого оборудования систем водоснабжения.
Основным оборудованием для механизации подъема воды на фермах и в населенных пунктах являются погружные электронасосы. Строительство круп-ных животноводческих комплексов вызвало необходимость применения высоко-производительных погружных электронасосов для скважин диаметром до 10".
Наличие пескующих водоисточников с водой повышенной минерализа-ции определило необходимость использования системы однолинейных водо-струйных установок, снижающих до 40...45 % металлоемкость этих установок по сравнению с двухлинейными конструкциями, а также специальных погружных электронасосов, рассчитанных на работу в этих условиях.
Разрабатываются и применяются новые средства водоподьема: моно-блочные электронасосы с водозаполненными электродвигателями, автоматизи-рованные установки с высокоскоростными электронасосами.
Для забора воды из источника водоснабжения и подачи ее в напорный резервуар или водораспределительную сеть устанавливают насосные станции первого и второго подъемов. Станции первого подъема забирают воду непосред-ственно из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или в промежуточные резервуары. Станции второго подъема подают воду из проме-жуточных резервуаров в водопроводную сеть и напорно-регулирующие соору-жения.
Для создания необходимого напора в разводящей магистрали, регули-рования подачи воды в сеть и создания ее запаса на время отключения насосной станции используют в основном два типа напорно-регулирующих сооружений: водонапорные башни и пневматические водокачки.
В первых напор создается за счет поднятия водонапорного бака на определенную высоту; во вторых — за счет давления сжатого воздуха, заполня-ющего пространство выше уровня воды в герметически закрытом сосуде.
Нижняя часть водонапорной башни, утепленная земляной обсыпкой, це-ликом заполняется водой, что увеличивает резервную емкость башни.
Для автоматизации управления водонапорными башнями выпускается специальная аппаратура, которая поддерживает определенный уровень воды и повышает надежность работы оборудования насосных станций.
Безбашенные водокачки предназначены для автоматизации водоснабже-ния животноводческих ферм. Широкое распространение получили безбашенные автоматические водоподъ¬мные установки типа ВУ. В установке ВУ5-30 вихре-вым насосом вода подается в воздушно-водяной бак, из которого через водоза-борную магистраль поступает к потребителям. /11/
Для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий используют водопроводные сети. Схемы разводки труб и виды водораздаточных приборов зависят от технологических операций, на которые расходуется вода. Водопроводные сети бывают тех типов – кольцевые, разветв-ленные (тупиковые) и комбинированные.

Рис 4.1.Схема кольцевой водопровод-ной сети 
Рис 4.2.Схема разветвленной (тупико-вой) водопроводной сети
Для бесперебойной подачи воды на производственные нужды внутрен-ние водопроводные сети выполняют кольцевыми (рис 4.1.). При аварии повре-жденный участок водовода может быть выключен (задвижками а и б) без пре-кращения подачи воды ко всем остальным линиям. В разветвлённых (тупиковых) водопроводных сетях (рис4.2.) при аварии на любом участке (например, в точке x) прекращается подача воды во все участки сети, лежащие за поврежденным; поэтому разветвлённые сети могут устраиваться лишь в тех случаях, когда допу-стимы перерывы в снабжении водой. Все водопроводные сети, в которых преду-сматривается подача воды для тушения пожаров, как правило, устраивают коль-цевыми, как и на проектируемой МТФ.
Кольцевые сети внутренних водопроводов производственных зданий крупных ферм присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно к разным участкам наружной сети.
Для устройства внутренних водопроводов в основном применяют стальные оцинкованные водогазопроводные трубы.
К технологическому оборудованию внутренних водопроводов живот-новодческих помещений относятся автопоилки, водоразборные краны и венти-ли, регулирующие напор и уровень воды, бачки и другие емкости, водонагрева-тели и др.
При привязном содержании животных для автопоения целесообразно использовать внутренний водопровод с линией водопоения, в которой приме-няются поилки типа ПА-1 из расчета – одна поилка на 2 головы КРС. Таким об-разом на проектируемой МТФ на 400 голов будет установлено 200 автопоилок ПА-1.