Механизация технологической линии приготовления и раздачи кормов на молочной ферме КРС с модернизацией раздатчика кормов РСП-10И (дипломный проект)

В дипломном проекте на основе анализа состояния хозяйственной деятельности молочной фермы КРС УНПАК ЛНАУ «Колос» усовершенствован технологический процесс приготовления и раздачи корма.
Применение машин, типа РСП-10 позволяет производить смешивание кормов, что приводит к улучшению корсмеси, но для получения заданной степени измельчения корма необходимо применять дополнительные измельчающие устройства. Машины РИСП-10 позволяют решить задачи смешивания, измельчения, транспортирования и дозированной раздачи кормов, но процесс измельчения в данных машинах происходит одновременно с процессом смешивания и раздачи кормов, что может привести к переизмельчению кормовых компонентов.
Поэтому предложено конструкцию РСП-10И, позволяющая регулировать степень измельчения кормов регулируемыми противорезами.
В дипломном проекте рассчитан технологический процесс приготовления и раздачи кормов, дан расчет модернизированного кормораздатчика-измельчителя-смесителя.
Решены вопросы по организации охраны труда и окружающей среды.
Целесообразность выполненных проектных решений подтверждены данными экономических расчетов.
Дипломный проект включает:
_79_ печатного текста формата А4;
_6_ листов графической части формата А1;
_15_ таблиц;
_5_ рисунков;
_17_ литературных источников;
_4_ приложения.





СОДЕРЖАНИЕ

 ВВЕДЕНИЕ........................................................................
1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ХОЗЯЙСТВА
 1.1 Общие сведения о хозяйству..............................................
 1.2 Анализ отрасли растениеводства.......................................
 1.3 Анализ отрасли животноводства.......................................
 1.4 Анализ цеха механизации................................................
 1.5 Обоснование темы бакалаврской работы..............................
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ...............................................
 2.1 Определение структуры стада и условного поголовья...........
 2.2 Характеристика системы содержания животных и обоснование распорядка дня фермы.........................................................
 2.3 Расчет суточной и годовой потребности в кормах.................
 2.4 Обоснование количества выбранных производственных и вспомогательных сооружений на ферме....................................
 2.5 Расчет линии раздачи кормов............................................
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА....................................
 3.1 Анализ существующих линий приготовления и раздачи кормов.
 3.2 Анализ конструкций раздатчиков-измельчителей-смесителей..
 3.3 Разработка технологической и конструктивной схемы раздатчика-смесителя-измельчителя кормов............................
 3.4 Технологический и энергетический расчет раздатчика-измельчителя-смесителя....................................................
 3.5 Расчет на прочность.......................................................
 3.6 Расчет цепной передачи привода шнеков................................
 3.7 Эксплуатация и ТО раздатчика РСП-10И..............................
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ...............................
 4.1 Организация охраны труда на молочной ферме КРС УНПАК ЛНАУ «Колос».........................................................
 4.2 Безопасность труда в коровнике........................................
 4.3 Расчет контурного заземления...........................................
 4.4 Безопасность эксплуатации раздатчика-смесителя.................
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА.........
 5.1. Экономическое обоснование конструкторской разработки......
 5.2. Расчет годового экономического эффекта...........................
 ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................
 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..........................
 ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................


3. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА

3.1 Анализ существующих линий приготовления и раздачи кормов

Механизация приготовления и раздачи кормов в животноводстве занимает особое место в системе технических средств для обслуживания животных. Уровень механизации раздачи кормов в настоящее время несколько ниже механизации других процессов. На фермах крупного рогатого скота он составляет 50...55%.
В системе машин для комплексной механизации животноводства предусмотрены различные комплексы технологического оборудования для подготовки кормов к скармливанию, включая термохимическую обработку соломы, комплексы оборудования для переработки пищевых отходов в сухие корма, для производства брикетированных и гранулированных кормов из разнообразного растительного сырья, технологическую линию закладки соломы с зеленой массой в траншеи. Применение указанных комплексов оборудования позволяет не только более полно использовать кормовые ресурсы, но и на 35...40% повысить питательность рациона.
Для повышения обеспеченности крупного рогатого скота кормами необходимо полнее использовать все кормовые ресурсы и, прежде всего, полову, солому и другие отходы полеводства, повысить их питательность и поедаемость за счет применения современных технологий обработки и подготовки к скармливанию.
Практика подтверждает, что дополнительное измельчение соломы и смешивание ее с силосом, сеном и корнеклубнеплодами позволит повысить поедаемость этого вида корма в 1,5 раза по сравнению с использованием в необработанном виде. Подготовка соломы к скармливанию (измельчение, смешивание ее с другими компонентами рациона, термохимическая обработка) дает возможность повысить кормовые ресурсы грубых кормов не только за счет большего объема соломы, используемой на корм скоту, но и за счет повышения ее питательности.
Разнообразие применяемых технологий и технических средств механизации приготовления кормов к скармливанию зависит от типа кормления животных, набора компонентов кормового рациона, их качества и физико-механического состава, способа раздачи.
В настоящее время определены два направления приготовления кормов для КРС, которые следует учитывать при проектировании и строительстве кормоцехов:
 приготовление рассыпных кормосмесей (без термохимического воздействия) на основе обработки и смешивания грубых, сочных, концентрированных кормов и минеральных добавок;
 приготовление смесей на основе подвергшихся предварительной обработке грубых кормов термическими, химическими, биологическими, физическими методами в специально созданных технологических линиях кормоцехов.
Обычно на откормочных фермах КРС применяется кормление в виде кормосмесей. Кормосмесь приготавливается в кормоцехе или с помощью кормораздатчиков-смесителей и ими же кормосмесь транспортируется на ферму и там выгружает в кормушки.
Стандартная технология приготовления кормосмесей предусматривает приготовление полнорационных влажных смесей из имеющего в хозяйстве набора кормов: силоса, сенажа, корнеклубнеплодов, комбикорма и грубых кормов (соломы).
В зависимости от вида кормов и требований технологического процесса подготовки их к скармливанию существуют следующие основные схемы поточных линий приготовления корма:
1. для сенажа:
 измельчение - смешивание; измельчение (погрузка) - дозирование;
2. для концентрированных кормов:
 очистка - измельчение - дозирование - смешивание; очистка - измельчение - осолаживание (дрожжевание) - дозирование - смешивание; очистка - измельчение - дозирование - смешивание - брикетирование (гранулирование); погрузка - раздача; погрузка - дозирование - смешивание.
Приготовление и использование на корм КРС полнорационных грубых кормов и концентрированных кормов, по сравнению с поочередным скармливанием их отдельно, намного эффективнее, т.к. повышается их поедаемость и сокращается расход на производство единицы продукции на 15-20%.
К наиболее трудоемким процессам при выращивании и откорме скота относятся доставка объемистых кормов и раздача их животным.
Технология кормления состоит из ряда операций: выгрузки сенажа из хранилищ; транспортировки корма к кормораздающим устройствам; дозирования комбикорма; смешивания все компонентов корма и раздачи кормосмеси в кормушки.
Мобильные кормораздатчики используют как для раздачи корма в помещениях, так и на откормочной площадке. К недостаткам, особенно при кормораздаче в здании, относят нерациональное использование полезной площади помещения из-за кормовых проездов, загрязнение внутреннего воздуха окисью углерода, чрезмерно высокий шум (до 90Дб); неравномерную выдачу корма (до ±15%). Этими недостатками лишены стационарные кормораздатчики.
Для подготовки к скармливанию и раздачи объемистых кормов целесообразно использовать современные кормораздатчики. Так, например, предприятие "Запэнергомаш" предлагает агрегат для измельчения, смешивания и раздачи корма ИСРК 12. Возможно, приготовление смеси из сена, соломы, силоса, корнеплодов, комбикорма, минеральных добавок и т.п. (до 10 компонентов). Агрегат приводится в действие от вала отбора мощности трактора типа МТЗ-82. Он обеспечивает равномерную подачу корма на одну или две стороны через два выпускных желоба с возможностью установки устройства, выгружающего на высоту до 0,6 м.
Машины типа РСП-10, АРС-10, ИСРК-12 модернизируют установкой загрузочной фрезы, днища из нержавеющей стали, транспортера-раздатчика, электрогидравлической системы управления транспортером, системы взвешивания (с программным обеспечением) компонентов загружаемых в бункер раздатчика.
Исходя из выше изложенного и согласно условиям по заданию, принимаем следующее:
 корм выдаем в виде кормосмеси;
  кормосмесь приготавливаем модернизированным раздатчиком-смесителем РСП-10И;
  загрузку сенажа и сена в кормораздатчик РСП-10И осуществляем загрузчиком;
  комбикорм загружаем из бункеров расположенных на складе комбикормов.
По составленной схеме технологического процесса приготовления и раздачи кормов перейдем к технологическому расчету, который сводится к определению производительности технологических линий, количества машин и вспомогательных устройств и оборудования.

3.2 Анализ конструкций раздатчиков-измельчителей-смесителей

На сегодняшний день раздача корма на фермах крупного рогатого скота в стране осуществляется в основном мобильными бункерными кормораздатчиками типа КТУ-10А и РММ-Ф-6. Данные машины, несмотря на то, что могут обслужить значительное поголовье животных (КТУ-10 - до 800 голов, РММ-Ф-5 - до 400 голов), размещенных в удаленных друг от друга помещениях, способны за один цикл выполнить операции только по транспортировке и раздаче кормов.
В рамках данной дипломной работы многофункциональным агрегатом для кормления КРС будем считать совокупность связанных между собой технических устройств, объединенных общей рамой и позволяющую выполнять более двух технологических операций (транспортировка и раздача кормовой смеси). Такие агрегаты, как правило, являются мобильными, но при этом делятся на две группы: самоходные и прицепные.
По возможности выполнения технологических операций можно выделить три вида многофункциональных агрегатов это: смесители - раздатчики; измельчители – смесители - раздатчики; погрузчики – измельчители – смесители - раздатчики.
Смесители - раздатчики являются наиболее простыми машинами из семейства многофункциональных агрегатов. В них в качестве основного смешивающего органа применяются либо лопасти, либо шнеки в различных конструкторских исполнениях. Примером может служить прицепной раздатчик-смеситель РСП-10, схема которого приведена на рисунке 3.1, он предназначен для приёма заданной дозы компонентов рациона, транспортирования их и равномерной раздачи полученной кормосмеси на фермах КРС с шириной кормового прохода не менее 2,2 м высотой кормушки не более 750 мм. По конструктивному исполнению он представляет собой двухосный прицеп с установленным на нём бункером и кормосмесительными (два верхних шнека) и кормораздающими (нижний шнек с двумя навивками разного направления и выгрузное окно с кормушкой) рабочими органами. Посередине кузова под выгрузным окном с заслонкой расположен цепочно-планчатый выгрузной транспортёр. Верхние шнеки имеют на концах отбивные витки, предохраняющие корм от накапливания и уплотнения у торцовых стенок кузова.
 Об эффективности использования раздатчиков-смесителей свидетельствуют данные, приведенные В.А. Ясенецким, В.О. Ермоленко и А.Д. Гарькавым. Так на приготовление 1 т кормосмеси оборудованием кормоцеха КЦК-5 необходимо затратить 5,5 кВт-час электроэнергии. Кроме того, необходимы определенные энергетические затраты на раздачу кормов мобильным кормораздатчиком типа КТУ-10. Применение же мобильных кормораздатчиков-смесителей РСП-10 требует незначительных затрат энергии, 0,33-0,37 кВт-час/т. экономия энергии на 1 т смешанного и розданного корма составляет 5,2-5,13 кВт-час/т [10 с. 55].

Рисунок 3.1 - Раздатчик-смеситель прицепной РСП-10:
1 – выгрузной лоток; 2 – смешивающие шнеки; 3 – бункер;
4 – привод шнеков

 Таким образом, технология кормления с использованием РСП-10 была более прогрессивной, но сами раздатчики-смесители в техническом отношении ее не удовлетворяли из-за завышенной металлоемкости, и значительных габаритов машин, не позволявших их эксплуатацию во многих типовых помещениях для КРС. Кроме того, в процессе раздачи корма происходит раздавливание компонентов кормовой смеси, что ухудшало ее качество.
Для качественной работы кормораздатчика необходимо соблюдать следующие условия: нельзя загружать в кузов массу с длиной частиц более 30 мм; при загрузке компонентов основная масса их должна быть в середине кузова, а около торцов следует сохранить пустоту, которая обеспечит нормальное пересыпание кормов сверху вниз в процессе их перемешивания.
Смесители-раздатчики выпускают в настоящее время многие зарубежные фирмы в частности: «Логифеед», «Редрок» (Нидерланды), «Кун» (Франция), «Кеенон», «Рогн» (Германия), «Тааруп» Дания, «Секо» Италия. Применение смесителей-раздатчиков в любом случае требует предварительного измельчения компонентов корма, что связано с необходимостью наличия в составе линии кормления дополнительных машин - измельчителей. При этом отличия в механико-технологических свойствах исходного сырья требуют специальных измельчающих органов для каждого из компонентов.
Измельчители-смесители-раздатчики имеют чаще всего лопастные, шнековые или комбинированные рабочие органы, снабженные приспособлениями для измельчения.
В настоящее время только на европейском рынке представлено свыше 400 моделей и модификаций смесителей-кормораздатчиков. Практически все модели оборудуются электронной системой взвешивания, которая обеспечивает поступление исходных компонентов в бункер в соответствии с рецептом. Наиболее распространенным типом машин является прицепной раздатчик-смеситель с горизонтальными шнеками.
На предприятии «Запэнергомаш» налажен выпуск измельчителей-смесителей-кормораздатчиков ИСРК-12 «Хозяин», схема показана на рисунке 3.2. Агрегат ИСРК-12 «Хозяин» предназначен для измельчения стебельных кормов, корнеплодов и силоса, их перемешивания и дозированной выдачи на две стороны, он обеспечивает кормом более 1000 голов в смену.
Устройство: ИСРК-12 «Хозяин» представляет собой одноосный тракторный прицеп, агрегатируемый с тракторами типа МТЗ, и может дооснащаться грейферным погрузчиком для забора сена, соломы и корнеплодов, а также фрезерным барабаном для забора силоса. Измельчитель-смеситель-раздатчик кормов ИСРК-12 «Хозяин» состоит из бункера 1 вместимостью 12 м3, в нижней части которого расположены два горизонтальных шнека, выполняющих функции измельчения и смешивания компонентов корма. С правой и левой стороны бункера посередине в его передней части расположены выгрузные люки, закрываемые заслонками. Под люками расположены транспортеры, ниже их направляющие лотки. Выгрузные транспортеры и заслонки снабжены гидроприводом, управляемым от компьютерной системы.
 
Рисунок 3.2 - Схема кормораздатчика ИСРК-12:
1 – бункер; 2 – выгрузной скребковый транспортер; 3 – ось тормозная с колесами; 4 – опорная стойка; 5– пульт дистанционного управления;
6 – дисплей весового механизма

Рабочий процесс: ИСРК-12 «Хозяин» аналогичен кормораздатчику РСП-10, но имеется отличие. Оно состоит в том, что вращающиеся навстречу друг другу шнеки, снабжены ножевыми кромками. Таким образом, шнеки выполняют одновременно со смешиванием и выдачей корма процесс его измельчения.
В последнее время обозначилась тенденция к увеличению доли машин с вертикальным шнеком. Примером измельчителя - смесителя - раздатчика кормов может быть разработанный ВНИПТИМЭСХом многофункциональный агрегат, схема которого приведена на рисунке 3.3 [10 с. 80]. Он предназначен для приема, доизмельчения грубых кормов в тюках, рулонах и в рассыпном виде, смешивания их с силосованными и концентрированными кормами, минеральными и белкововитаминными добавками, корнеклубнеплодами или мелассой, для транспортирования и выдачи полученной кормосмеси. Если использовать дополнительное оборудование к нему, то можно вносить подстилку.

   а)        б)
Рисунок 3.3 - Измельчитель-смеситель-раздатчик кормов ИСРК-11В с вертикальным шнеком

В настоящем дипломном проекте для увеличения продуктивности животных целесообразно применять многофункциональные машины способные одновременно проводить операции доизмельчения, смешивания, раздачи многокомпонентной кормовой смеси. Для хозяйства закупка подобных машин не приемлема из-за их высокой стоимости. Поскольку в хозяйстве есть раздатчики-смесители РСП-10, которые являются прототипами современных многофункциональных раздатчиков, то проведя анализ научных работ мы определили пути модернизации РСП-10 способного удовлетворять технологический процесс подготовки и раздачи многокомпонентной кормовой смеси для КРС.

3.3 Разработка технологической и конструктивной схемы раздатчика-смесителя-измельчителя кормов

Предлагаемый прицепной кормораздатчик-смеситель-измелчитель предназначен для приема заданной дозы компонентов рациона (концентрированные корма, сено, силос, сенаж и др.) транспортировки, смешивания, измельчения, а так же равномерной раздачи полученной кормосмеси на фермах крупного рогатого скота и откормочных площадях.
Данный кормораздатчик агрегатируется с тракторами тягового класса 0,9 и 1,4. Рабочие органы приводятся в действие от ВОМ трактора.
Основные сборочные единицы кормораздатчика: рама с ходовой частью, бункер, в котором расположены три шнека (два шнека смесителя и один шнек c измелчителем и блоком противорежущих пластин). По центру бункера с левой боковой стенки расположен выгрузной люк, под которым установлен выгрузной транспортер. Во время смешивания выгрузной люк закрыт шиберной заслонкой, которая открывается с помощью гидроцилиндра. Рабочие органы приводятся в действие через карданную передачу. В кормораздатчике предусматриваются четыре режима работы: смешивание без измельчения, смешивание с измельчением, раздача с измельчением корма и раздачи корма без измельчения. При режиме смешивания без измельчения происходят следующие процессы: после загрузки кормораздатчика (при работающих шнеках) во время движения кормораздатчика от места загрузки к месту раздачи (в течение 3...8 мин) происходит циклическое перемещение корма нижним шнеком 3 к выгрузному окну, а верхними шнеками 2 к торцевым стенкам бункера. В процессе смешивания блок противорежущих пластин 7 находится в нерабочем положении, т.е. пластины выведены за пределы бункера, а блок ножей 1 выталкивает корм в направлении верхних шнеков.
Рабочий процесс кормораздатчика заключается в следующем: кормовые компоненты загружаются в бункер, после чего включается привод кормораздатчика. Возможна загрузка компонентов и при работающих шнеках. Нижний шнек вращаясь вместе с измельчающим барабаном, измельчает корма и подает их к середине бункера, и в то же время проталкивает корма вверх. Два верхних шнека перемещают верхний слой корма от середины в противоположные концы бункера, и корм проталкивается вниз. На концах верхних шнеков, во избежание прилипания корма к стенкам бункера, поставлены отбойные витки, которые отталкивают, вращаясь, корм от стенок бункера. Компоненты смешиваются во время движения агрегата к месту раздачи кормовой смеси. После заезда в кормовой проход коровника тракторист открывает шиберную заслонку и включает привод выгрузного транспортера, затем включает необходимую передачу и начинает раздачу кормов. Агрегат перемещается вдоль кормового стола или кормушки, выгружая кормовую смесь. Норму выдачи кормов регулируют изменением скорости движения трактора и величиной открытия выгрузного люка.
Даный кормораздатчик-смеситель-измельчитель разработан на базе раздатчика-смесителя РСП-10. Конструктивные особенности разработанного кормораздатчика: установка блока ножей на нижнем шнеке для измельчения длинно-стебельчатых кормов.
 На листе 3 графической части изображен раздатчик-смеситель-измельчитель кормов, общий вид, на листе 4 сборочного чертежа представлен участок нижнего выгрузного шнека раздатчика-смесителя кормов.

Рис. 3.4 - Схема модернизированного раздатчика-смесителя РСП-10И:
1 – блок измельчающих ножей; 2 – верхние перемешивающие шнеки;
3 – нижний измельчающий шнек; 4 – выгрузной цепочно-планчатый транспортер; 5 – подвижная заслонка; 6 – бункер; 7 – противорезы;
8 – пружина; 9 – шасси
3.4 Технологический и энергетический расчет раздатчика-смесителя-измельчителя

Определяем требуемую производительность шнека:
,     (3.1)
где:  G – грузоподъемность смесителя-раздатчика, т;
время раздачи, принимаем исходя из требований, =0,3 ч.
Подставляем данные:
=14,3 т/ч.
Определяем частоту вращения шнека кормораздатчика:
,      (3.2)
где:   - производительность шнека, т/ч;
D=0,5 - диаметр шнека, м;
d=0,219- диаметр вала шнека, м;
S=0,43 - шаг шнека, м;
φ=0,7 - коэффициент заполнения шнека;
ρ - плотность корма, ρ=0,7 т/м3.

=312,7 мин-1.
Мощность, необходимая для привода кормораздатчика, расходуется на передвижение корма, на перемешивание и на перетирание компонентов между собой.
Nc=N1+N2+N3, кВт      (3.3)
где:  N1-мощность на передвижение корма;
N2-мощность расходуемая на перемешивание корма;
N3-мощность на перетирание компонентов между собой.
,      (3.4)
где:   - производительность шнека, т/ч;
 L-длинна шнека, м;
=17,6 кВт.
,     (3.5)
где: S - шаг шнека, м;
n - частота вращения шнека, с-1;
f - коэффициент трения.
=12,2 кВт.
,     (3.6)
где: R - радиус шнека, м;
=2,7 кВт.
Подставляем полученные значения:
Nc=17,6+12,2+2,7=32,5 кВт.
Крутящий момент на валу шнека определяется по формуле:
;     (3.7)
Нм.
Тангенс угла подъёма винтовой линии:
;     (3.8)
;
α=15,3o.
Приняв коэффициент трения f=0,6 , определим коэффициент трения скольжения по формуле:
,     (3.9)
.
Угол трения определим по формуле:
.   (3.10)
Осевое усиление действующее на шнек определяем по формуле:
,     (3.11)
где:  k - коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем участке винта, k=0,7...0,8, принимаем k=0,7;
Н.
Поперечная нагрузка на участок шнека между двумя опорами определяем по формуле :
,      (3.12)
где:  l - расстояние между опорами вала шнека, м;
К - коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем участке винта, К= 0,7...0,8, принимаем К=0,7.
Н.

Количество секций ножей определяем по формуле:
  (3.13)
где  z – число ножей;
Vагр – скорость движения агрегата при раздаче, м/с;
qр – разовая выдача корма одному животному, кг.;
m0 – число голов на одно скотоместо;
Lк – длинна скотоместа, м.;
R1,R2 – радиусы резания, м.;
γ – плотность корма, кг/м3;
n – частота вращения, с-1;
k – коэффициент использования ножей;
h – заданная толщина резки, м.

Принимаем пакетов 6 ножей расположенных на валу в шахматном порядке.

3.5 Расчет на прочность

 Проведем расчёт на прочность шнека кормораздатчика. Для расчёта шнека на прочность строим его расчётную схему и изображаем действующие на шнек нагрузки на рисунке 3.5.

   а)        б)
Рисунок 3.5 – Расчетная схема и действующие нагрузки на нижний шнек:
а) общая нагрузка на шнек; б) нагрузка на шнек в месте установки ножей

Определяем реакции в опорах:
 Определим Ах :
Ах =Fос=6233,19 Н.
  Определим q :
, Н/м    (3.14)
где  
  масса корма, кг;
  масса шнека, кг;
 L- длина шнека, м;
 g – ускорение свободного падения, .
 
В результате получаем:

Н/м;
 Найдем :
,      (3.15)
   (3.16)
   (3.17)
Н.
Найдем :
;      (3.18)
   (3.19)
Н.
На основании полученных результатов строим эпюру изгибающих моментов:

;     (3.20)


    (3.21)


;     (3.22)

Проведем расчет шпоночных соединений.
Определяем напряжения смятия и условия прочности:
    (3.23)
где  Т – передаваемый крутящий момент, Н•мм;
 d – диаметр вала, мм;
 h – высота шпонки, мм;
 t1 – глубина шпоночного паза, мм;
 L – длина шпонки, мм;
 b – ширина шпонки, мм.

Расчет шпоночных соединений сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет шпоночных соединений
Расположение  Т,
Н•мм  Размеры шпоночного соединения σсм, рас,
МПа σсм,
теор,
МПа
  d, мм h, мм t, мм L, мм b, мм   
Верхние шнеки 16000 22 6 3,5 36 6 13,2 100
Нижний шнек 45000 32 8 5 50 10 36,1 100

Проведем расчет болтовых соединений.
Измельчитель крепится к валу нижнего шнека при помощи болтов размеры которых принимаем конструктивно по ГОСТ – 15589 – 70. Условия прочности болта принимаем из выражения:
    (3.24)
где  Fв – нагрузка, Н;
dс – диаметр стержня болта, мм.;
i – число стыков в соединении;
[τср] – допускаемое напряжение : 0,4 • σт = 0,4 • 190 = 76 МПа.
Н.
 Условие выполняется.
 Проверим соединение на смятие. Для этого используем выражение:
     (3.25)
где  [σсм] – напряжение на смятие: 0,8 • σт = 0,8 • 190 =152 МПа;
Асм – площадь смятия : dс • l = 8 • 10 = 80 мм2.
МПа.
 Условие выполняется. По данным расчетам болты по ГОСТ – 15589 – 70 под гаечный ключ на «13» с мелкой резьбой по ГОСТ 52627–2006 и классом прочности 3.6 выдержат.

Проведем расчет сварных соединений.
Ножи измельчителя прикрепляем к валу при помощи сварного шва. Шов сделан при помощи электродуговой сварки электродами марки Э – 42. Расчет соединения на прочность будем вести исходя из условия:
    (3.26)
где   - допускаемое напряжение для углового шва, МПа;
τ – суммарное напряжение, МПа;
τmaxM – наибольшее напряжение от изгибающего момента, МПа;
τF – напряжение среза, МПа.

 Допускаемое напряжение для углового шва найдем из выражения:
     (3.27)
где  [σp] – допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статических нагрузках.
МПа
 Напряжение от изгибающего момента определяется:
   (3.28)
где  Ми – изгибающий момент, Н•мм;
Wос – осевой момент сопротивления шва, мм3.
 Осевой момент сопротивления шва определяется:
    (3.29)
где  a – ширина ножа, мм.
мм3.
 Изгибающий момент:
     (3.30)
где  F – нагрузка, Н;
l – длина ножа, мм.
Н•мм,
МПа.
 Напряжение среза находится по формуле:
      (3.31)
где  Аср – площадь среза для шва, мм2.
   (3.32)
где  s – толщина ножа, мм.
мм2,
МПа,
МПа.
 Условие выполняется, значит прочность сварного шва обеспечена.
Проведем выбор предохранительной муфты. Для предохранения рабочих органов кормораздатчика – смесителя – измельчителя от поломки при заклинивании, на вал привода устанавливаем упругую втулочно-пальцевую муфту С-125 по ГОСТ 24246 – 80 с параметрами: d = 28мм, D = 50мм, L = 125мм, [T] = 125Н•м.

3.6 Расчет цепной передачи привода шнеков

Определяем шаг цепи:
    (3.33)
где  Т – вращающий момент на валу верхнего шнека, Н м;
Кэ – коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи;
z1 – число зубьев ведущей звездочки;
[p] – допустимое давление, приходящееся на единицу проекции опорной поверхности шарнира, МПа;
m – число рядов цепи.

Коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи определяем по формуле:
   (3.34)
где Кд – динамический коэффициент;
Ка – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния;
Кн – коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи;
Кр – коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи;
Ксм – коэффициент, учитывающий способ смазывания цепи;
Кп – коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи.

Число зубьев ведущей звездочки:
    (3.35)
где  U – передаточное число.

мм.
Выбираем цепь приводную роликовую однорядную ПР – 1 – 15,875 – 227 – 24 ГОСТ 13568 – 75 с параметрами: t = 15,875мм, проекция опорной поверхности шарнира Аоп = 54,8мм2, разрушаемая нагрузка Q = 22,7кН, линейная масса q = 1 кг/м.
Проверяем цепь по двум показателям:
- по частоте вращения: допускаемая для цепи с шагом t = 15,875мм2 частота вращения [n] = 1000мин-1, n = 150мин-1 условие [n] ≥ n выполнено;
- по давлению в шарнирах: для данной цепи при n = 150мин-1 значение
[p] = 30,5МПа, а с учетом поправки:
[p] = 30,5 • [1 + 0,01 • (28 – 17)] = =33,86 МПа.
 Определяем расчетное давление:
    (3.36)
где Ft – вращающий момент на ведущей звездочке, Нм.
(3.37)
где  Р – передаваемая мощность, Вт;
 V – скорость вращения ведущей звездочки, м/с.
(3.38)
м/с.
Н•м,
МПа.
Условие [p] ≥ p выполнено 33,86≥13,4.
Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:
- ведущей:
мм.
- ведомой:
мм.
Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:
     (3.39)
где d1 – диаметр ролика цепи, мм.
- ведущей:
мм.
- ведомой:
мм.
Определение сил, действующих на цепь:
- центробежная:
Н    (3.40)
Н.
- от провисания цепи:
    (3.41)
где Kf – коэффициент, учитывающий расположение цепи.
Н.
Расчетная нагрузка на вал:
   (3.42)
Н.
Определим размеры звездочек:
- диаметр ступицы:
    (3.43)
мм,
мм.
- длина ступицы:
    (3.44)
мм,
мм.
- толщина диска:
    (3.45)
где Ввн – расстояние между пластинами внутреннего звена, мм.
мм.
3.7 Эксплуатация и ТО раздатчика РСП-10И

 В процессе эксплуатации раздатчика-смесителя наиболее часто ломаются шнек и предохранительные штифты. Причиной этого является загрузка плохо измельченных кормов (длина фракций должна быть не более 50 мм). Степень загрузки кузова РСП-10М должна быть такой, чтобы в процессе смешивания у обоих торцов кузова оставались пустые пространства для пересыпания массы [16 с. 90].
 Для предотвращения потерь кормов и улучшения качества смешивания рекомендуется компоненты малого объема и жидкие загружать последними в среднюю часть кузова при включенных шнековых рабочих органах. При загрузке необходимо следить, чтобы в загружаемой кормовой массе не было инородных предметов.
 Раздают корма при скорости 4-6 км/ч. При большой норме выдачи кормосмеси скорость передвижения снижают, и наоборот. Норму выдачи и соответствующую ей скорость передвижения раздатчика регулируют в конкретных производственных условиях. Если кормосмесь сухая (или повышенной влажности), т.е. обладает высокой сыпучестью (текучестью), то норму выдачи на 1 м длины кормушки регулируют величиной открытия задвижки. После раздачи выключают ВОМ, закрывают заслонку выгрузного окна, поднимают кормонаправляющий лоток в транспортное положение и перемещают кормораздатчик.
 Техническое обслуживание раздатчика-смесителя РСП-10 сводится к ежесменному (ЕТО) и плановым техническим обслуживаниям ТО-1 и ТО-2.
 ЕТО раздатчика-смесителя заключается в следующем. После окончания работы агрегат очищают от остатков корма, проверяют исправность и натяжение цепей и лент конвейеров, контролируют затяжку гаек крепления дисков колес, исправность тормозной системы, приборов электрооборудования, давление в шинах, убеждаются в отсутствии подтекания масла, в надежности крепления телескопического вала и предохранительных кожухов, осматривают покрышки и смазывают агрегат, руководствуясь таблицами смазки.
 ТО-1 проводится через 75-90 ч работы раздатчика-смесителя. При этом выполняют операции ЕТО, а также проверяют и при необходимости регулируют натяжение приводных цепей, схождение передних колес, осевой люфт подшипников колес, определяют уровень масла в редукторах.
 ТО-2 выполняется через 400-500 ч работы раздатчика-смесителя. Оно предусматривает выполнение операций ЕТО и ТО-1. Кроме того, в главные тормозные цилиндры доливают тормозную жидкость, регулируют осевой люфт подшипников ведущего вала редукторов, меняют редукторное масло.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени императора Петра I»


АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «безопасности жизнедеятельности, механизация животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции»


 ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Зав. кафедрой

__________________
«_____» _________________20 ___ г.





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
(БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА)


Тема: «Механизация технологической линии приготовления и раздачи кормов на молочной ферме КРС УНПАК ЛНАУ «Колос»





Автор выпускной
квалификационной работы __________________________
(подпись)
 
  
Руководитель выпускной
квалификационной работы __________________________
(подпись)
 
  
  







Воронеж 2016