Механизация приготовления и раздачи кормов на свиноводческой ферме с за-конченным циклом производства 6000 голов СПК «Агро-Стайки» Барановичского района с модернизацией вертикального смесителя кормов САК-3,5 (дипломный проект)

Дипломный проект выполнен на 9 листах графической части формата А1, 95 листах расчетно-пояснительной записки, содержит 18 таблиц, 2 рисунка и 2 приложения.
Ключевые слова: цапфа, виток, стойка, вал, смеситель автоматизиро-ванный, мешалка.
В проекте была произведена реконструкция линии смешивания кор-мов с модернизацией смесителя кормов САК-3,5, определена структура поголовья откормочной свинофермы, установлены рационы кормления, рассчитаны потребное количество воды, кормов, выхода навоза, объемы хранилищ, установлены потребные площади для содержания скота и размещения оборудования, подобраны необходимые средства механизации.
В конструкторской части нами предлагается модернизация рабочего органа смесителя кормов САК-3,5, кроме того был выполнен его техноло-гический и прочностной расчеты.
Составлена технологическая карта технологических процессов, что послужило основанием для определения технико-экономических показате-лей работы.
В соответствии с заданием выполнены разработки по охране труда и безопасности жизнедеятельности.

5. МОДЕРНИЗАЦИЯ СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ

5.1 Обоснование выбора конструкции смесителя

В данном дипломном проекте произведена реконструкция кормоцеха свиноводческой откормочной фермы. В кормоцехе была произведена замена смесителей кормов СКО-Ф-3. Предпосылками к этому были: большое потребление энергии, сложность при монтаже и отсутствие весового механизма.
В разработанном проекте мы применяем смеситель САК-3,5. Эта установка проста при монтаже и эксплуатации, имеет весовой механизм, делает возможным управление в ручном и автоматическом режимах.
В установке так же можно производить запаривание кормов. Весовой механизм позволяет принимать и взвешивать порции исходных компонентов, а так же и порции кормосмеси.
Для увеличения равномерности смешивания, производительности и уменьшения энергоемкости смесителя была произведена модернизация: за-мена двуспирального смешивающего рабочего органа на односпиральный.

5.2 Расчёт привода мешалки

Мощность Nл для привода смесителя с учётом действующих на лопасти сопротивлений [12]

Nл = (PpVp + PoVo) • Zл/100 (5.1)


Рассмотрим схему сил, действующих в плоскости перпендикулярной к оси вала мешалки. На лопасть действует равнодействующая R всех сопротлений отклоненная от кормами N на угол φ трения.
Рассмотрим схему сил, действующих в плоскости перпендикулярной к оси вала мешалки. Для преодоления этой действующей необходимо приложить со стороны лопасти равное R, а противоположное усилиям P. Нормальную составляющую Pr этого усилия расположим по направлении окружной к соевой скоростей в результате получим усилия Pp.Сообщающее частицам вращательное движение, и Ро, перемещающие эти частицы в осевом направлении. При этом

Рр = Pr = cosα и Pp = Pr sinα. Н; (5.2)

где Рр– сила по направлению окружной к соевой скоростей, Н;
 Pr – нормальная составляющая, Н;
α – угол наклона лопастей к оси вращения вала мешалки , град;
Кроме того под действием нормальной составляющей равнодействующей R в плоскости движения частиц по лопасти возникает сила трения Fтр = fPn, направленная против относительного движения частиц по лопасти. Разделим силу трения Fтр на окружную и осевую составляющие

Fтр = Fтр •sinα. = fPn • sinα ; (5.3)

Fтр. о. = Fтр • cosα = fPn • cosα . (5.4)

Суммируя полученные векторы по направления получим значения: окружного усилия

Рр = Рр + Fтр р = Рn (cosα+ sinα); (5.5)
осевого усилия

Ро = Ро - Fтр. о. = Pr (sinα – cosα) . (5.6)

При движении погруженной в материал мешалки сопротивление вдоль её распространяются по закону треугольника, или на расстоянии Гср двух третьей длины лопасти от оси вращения.
При не полностью заполненной емкости и при вращении лопасти, глубина её погружения является величиной переменной. С учётом отмеченного и погружение является величиной переменной.
С учётом отмеченного, нормальная составляющая Рn сил сопротивления определяется по формуле

Рn = 9,81 рhсрFлKstg2 [45 + (φ/2)], кН (5.7)

где Ks – коэффициент, учитывающий сопротивление при перемешива-нии слоёв;
 hср – глубина, равная половине глубине погружения мешалки, м;
 Fл – проекция площади лопасти, погружённой в материал, м2;
 φ - угол внутреннего трения, град.

Рn = 9,81 •700 • 0,867 • 0,45 • 2,2 tq2 [45 + (20/2)] = 11473,3 Н,

Рр = 11473,3 (cos 45°+ sin 45°) =10555,6 Н,

Ро = 11473,3 (sin45°– cos45°) = 5622,1 Н

 Значение окружной скорости можно определить по формуле

Vp = W •rср (5.8)
где W– угловая скорость вращения вала, мин-1;
rср – средний радиус или расстояние от оси вращения до точки
приложения равнодействующих сил сопротивления, м.

W=3,14•n/30 (5.9)

где n –частота вращения вала, рад/сек.;

W=3,14•45/30=4,71 рад/сек.,

Vp =4,71 •0,755=3,62 м/с

 Осевая скорость равна

Vo = Vp •cosα • sinα (5.10)

Vo = 3,65• cos 45° • sin 45° = 1,83 м/с,

Nм = (10555,6 • 3,65+ 5622,1 •1,83) •8/100 = 3,9 кВт

По рассчитанной мощности по таблице 10.6 [12] выбираем электродвигатель трёхфазный короткозамкнутый двигатель 4А112M4P3 с частотой вращения 1000 об/мин. и мощностью N=5,5 кВт, который будет входить в состав мотор - редуктора.
Рассчитываем крутящий момент на валу мешалки

  Т = 9,55 • 106 N/n Н •мм; (5.11)

где N – мощность электродвигателя, кВт

Т = 9,55 •106 •5,5/45 = 1167222,22 Н •мм = 1167,2 Н•м

 Определяем передаточное число редуктора

И = nдв/nн (5.12)

 где nдв – частота вращения двигателя, об/мин;
  Nн – частота вращения мешалки, об/мин.

И = 1000/45 = 22,22

 По таблице 10. [12] подбираем мотор - редуктора МПз2-63. Так как на вал мешалки действуют крутящий и изгибающий моменты, то было бы неправильно определять диаметр вала из условий прочности или жёсткости при кручении, необходимости найти эквивалентный момент, который включает изгибающий и крутящий моменты. Предварительно конструктивно подбираем диаметр вала мешалки – 83 мм, вал имеет трубчатое сечение, так как труба с меньшей металлоёмкостью имеет большую прочность и жесткость по сравнению с валом.

5.3 Прочностной расчёт вала

На вал будут действовать выше рассчитанные усилия Рn и Ро, а так
же вес мешалки Fм

Fм = (М тр + М ст + Мв) • g, Н; (5.13)

где М тр – масса трубы, кг;
М ст – масса стоек, кг;
  Мв – масса витка, кг;

М тр = 3,14• ρ• l (R2 –r2)/3 кг; (5.14)

где ρ – плотность металла, кг/м3;
l–длина трубы, м;
  R2 ,r2 – наружный и внутренний радиусы соответственно, м

   М тр = 3,14 •7500 •1,632(0,04152-0,02752)/3 = 37 кг.

Масса стойки

М ст = 4,5 •9 = 40,5 кг.
Масса витка

Мв = 5,2 × 8= 41,6 кг.

Fм = (37+ 40,5 + 41,6) • 9,81 = 1168,3 Н

Составим расчетную схему нагрузок вала

Рис. 5.1 – Расчётная схема нагрузок вала

Определим напряжение, образующееся от изгиба и кручения.

G = Мэкв./Wн ≤ [G-1]; (5.15)

где Мэкв – эквивалентный момент, Н•м; 
Wн – момент сопротивления вала;
[G-1]– предел выносливости переменного цикла, принмаем за
допустимое напряжение [G-1] = 60 МПа.

Мэкв = (5.15)

где Мн – изгибающийся момент, Н•м

Мн = Fм • lм/2 + Рn • lм/2 + Ро • D/2 • K (5.16)

Где lм – длина мешалки, м;
K – коэффициент заполнения смесителя.

Мн = 1168,3•1,875/2+11473,3•1,875/2 +5622,1•1,55/2•0,8 = 17298 Н•м

Мэкв = = 172985 Н•м

W = 0,1 dH (1-a4),

Найдём наименьший допустимый диаметр вала

dН = Мэкв •103 0,1 • (1 – а4) /[G-1] (5.17)

dН =17298 •103•0,1• (1 – 0,84) • /[60•106] = 18 мм

Принятый предварительно диаметр вала обеспечивает необходимую прочность. Подбираем трубу: труба, горячедеформированная по ГОСТ 8732-78. Наружный диаметр равен 83 мм. Труба изготовлена стали марки В20 , категория стали 1.
 Обозначение: труба


5.4 Монтаж и эксплуатация модернизированного смесителя

Перечень операций, которые нужно провести при монтаже
оборудования:
— установить опорную часть устройства дозирующего на ровную горизонтальную площадку;
— установить на раме устройство нагрузочное;
— установить между опорными поверхностями рамы тензометрические датчики и модули первичного преобразования;
— разгрузить тензометрические датчики винтовыми упорами;
— установить смеситель на раму;
— установить на смеситель лестницу;
— подключить смеситель к водопроводу, установить шланг, соединяющий и патрубок смесителя с насосом;
— установить шкаф управления;
— установить контроллер микросистем, соединить его кабельными связями с преобразовательным модулем и шкафом управления;
— подключить электродвигатели к шкафу управления;
— произвести подключение оборудования в соответствии со схемой на шкафе управления;
—подсоединить шкаф управления кабелем к электрощиту кормоцеха или шкафу управления линии кормоцеха;
—проверить по схеме электрических подключений правильность внешнего монтажа;
—проверить герметичность уплотнений ввода кабелей в шкаф управления;
— произвести обкатку смесителя без нагрузки в течение 15...20 минут. При обкатке проверить направление вращения мешалки, нагрев электродвигателей.
Шкаф устанавливается независимо от оборудования, на стене в зоне прямой видимости оборудования установки. При выборе места установки шкафа управления необходимо учитывать параметры по шуму и вибрации
Все замеченные неполадки при обкатке немедленно устранить, после чего произвести пробный пуск повторно.
Перед началом работы смесителя:
— убедиться в исправности смесителя;
— проверить закрытие смотрового люка смесителя;
— проверить закрытие вентиля смесителя;
— проверить исправность заземления;
Во время работы установки:
— не допускать присутствия ближе 1 м перед смесителем посторонних лиц;
— не производить осмотр, очистку, смазку и регулировку механизмов смесителя;
— не открывать вентиль и смотровой люк смесителя;
— не оставлять работающий смеситель без надзора;
— не ремонтировать самостоятельно электрооборудование и проводку.
В конце смены и перед запуском проверить наличие остатков корма
на стенках и днище смесителя. При наличии корма промыть установку, со-единив вентиль смесителя с водопроводной сетью с помощью резинового шланга.
Техническое обслуживание:
Техническое обслуживание включает комплекс операций по поддержанию работоспособности смесителя при использовании его по назначению. Своевременное и качественное техническое обслуживание обеспечивает техническую исправность, долговечность и бесперебойную работу смесителя в течение всего периода службы.
Техническое обслуживание должно быть плановым. Эксплуатация смесителя без проведения работ по очередному техническому обслуживанию запрещается.
Отметки о проведении работ по техническому обслуживанию (за ис-ключением ежесменного технического обслуживания) должны быть занесены в формуляр смесителя.
Периодичность технических обслуживаний смесителя должна совпадать или быть кратной периодичности технических обслуживаний оборудования линии кормоцеха.
Все операции, связанные с техническим обслуживанием и устранением неисправностей, производить только при выключенном рубильнике на линии, подающей напряжение к смесителю.





СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА
1.1 Общие сведения о хозяйстве
1.2 Характеристика растениеводства
1.3 Краткая характеристика машинно-тракторного парка......
1.4 Характеристика животноводства
1.5 Перспективный план развития хозяйства
2 ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ГЕНПЛАНА
2.1 Выбор участка...
2.2 Расчет структуры поголовья......
2.3 Расчет потребности в воде...
2.4 Расчет суточной и годовой потребности в кормах
2.5 Определение вместимости и числа хранилищ кормов...
2.6 Выбор навозохранилища......
2.7 Определение площадей выгульных площадок......
2.8 Зооветеринарные объекты............
2.9 Обобщение технологических расчетов и подбор объектов фермы .
2.10 Технико-экономические показатели генплана......
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Анализ существующих линий приготовления кормов и выбор наиболее рациональной...
3.2 Технологический расчет линии приготовления кормов...
4 ОПИСАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ФЕРМЕ
4.1 Механизация водоснабжения и поения......
4.2 Механизация уборки и утилизации навоза.........
4.3 Механизация обеспечения микроклимата...
5 МОДЕРНИЗАЦИЯ СМЕСИТЕЛЯ КОРМОВ
5.1 Обоснование выбора конструкции смесителя......
5.2 Расчет привода мешалки...
5.3 Прочностной расчет вала...
5.4 Монтаж и эксплуатация модернизированного смесителя......
6. РАСЧЕТ ТЕХНИКОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ, ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА НА СВИНОВОДЧЕСКОЙ ФЕРМЕ
6.1 Методика расчета технологической карты...
6.2 Технико-экономические показатели проекта
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
7.1 Анализ состояния и мероприятия по улучшению охраны труда в СПК «Агро-Стайки»...
7.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов...
7.3 Требования безопасности при эксплуатации линии приготовления и раздачи кормов......
7.4 Обеспечение пожарной безопасности...
7.5 Оценка инженерной защиты работников в СПК «Агро-Стайки»...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Учреждение образования
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Кафедра: “Технология и механизация животноводства”
Зав. кафедрой ____________ к.т.н., доцент Дмитрий Федорович Кольга
    (подпись)


РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ


На тему " Механизация приготовления и раздачи кормов на свино-водческой ферме с законченным циклом производства 6000 голов СПК «Агро-Стайки» Барановичского района с модернизацией вертикального смесителя кормов САК-3,5"


Дипломник ________________________________ Сергей Васильевич Щербицкий
     (подпись)
Руководитель проекта ________________________ к. с.-х.н., доц. В.А.Люндышев
    (подпись)
Консультант ________________________________________ ассистент И.М.Швед
(подпись)
Консультант по технологической части __________ к. с.-х.н., доц. В.А.Люндышев
(подпись)
Консультант по экономической части ______________ к.э.н., доц. И.И.Гургенидзе
(подпись)
Консультант по безопасности жизнедеятельности _____ к.т.н., доц. Л.Д. Белехова
(подпись)


Минск 2010г.