Реконструкция линии приготовления и раздачи корма на свиноводческой ферме РУСП э/б «Натальевск» Червенского района с модернизацией смесителя влажных кормов (дипломный проект)

Разработанный дипломный проект представлен расчётно-пояснительной запиской и графической частью.
Расчётно-пояснительная записка включает _76_страниц печатного текста и состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Расчётно-пояснительная записка содержит _12_ таблиц и 1 рисунок.
В первой главе представлена производственно-экономическая характеристика РУСП э/б «Натальевск» Червенского района с подробным анализом основных показателей эффективности производства растениеводческой и животноводческой продукции.
Во второй главе дано описание и произведен расчет генерального плана свинофермы.
В третьей части выполнен расчет линия приготовления кормов с использованием смесителей раздатчиков для приготовления кормовой смеси и последующей раздачей. Произведены расчёты по, водоснабжению и удалению навоза.
В четвёртой части дипломного проекта описывается механизация производственных процессов на ферме. Она включает в себя механизацию водоснабжения и поения, механизацию раздачи корма и уборки навоза.
В пятой главе описана конструкторская разработка с описанием устройства и работы смесителя, выбором смесительного рабочего органа. Произведен прочностной расчет полого вала на кручение и построена эпюра моментов.
В шестой главе приведены рекомендации по снижению уровня травматизма и улучшению условий труда на свиноферме. Разработаны мероприятия по безопасной работе с смесителем влажных кормов, а также приведены расчёты по показателям тяжести и частоты травматизма, приведен практический пример расчета выбросов метана.
Седьмая глава посвящена оценке экономической эффективности предлагаемой конструкторской разработки. Обоснована предлагаемая конструкторская разработка смесителя влажных кормов, принцип работы и общее устройство, описание конструкции и работы отдельных узлов.




СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 1.ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА...
1.1.Общие сведения о хозяйстве...
1.2. Характеристика растениеводства и кормопроизводства...
1.3. Наличие и использование техники в хозяйстве...
1.4. Характеристика животноводства...
1.5. Перспективный план развития хозяйства...
2.ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА СВИНОФЕРМЫ ...
2.1. Описание генерального плана...
2.2.Расчет структуры поголовья
2.3. Расчет потребности в воде
2.4.Расчет суточной и годовой потребности в кормах...
2.5. Определение объемов и числа хранилищ...
2.6. Расчет вместимости навозохранилища...
3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛИНИИ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ...
3.1. Зоотехнические требования к подготовке кормов
3.2. Краткий анализ существующих схем приготовления и раздачи кормов......
3.3.Технологический расчет линии приготовления кормов...
4. МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ФЕРМЕ...
4.1. Механизация водоснабжения и поения...
4.2. Механизация приготовления и раздачи кормов...
4.3. Механизация уборки навоза...
5. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
5.1.Описание устройства и принцип работы смесителя...
5.2. Выбор смесительного рабочего органа...
5.5. Проверочный расчет полого вала...
6 .БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1. Анализ состояния охраны труда на предприятии РУСП э/б Натальевск Червенского района. Мероприятия по их улучшению
6.2. Анализ опастностных и вредных производственных факторов при эксплуатации линии приготовления и раздачи кормов...
6.3. Требования безопасности при эксплуатации смесителя кормов...
6.4. Обеспечение пожарной безопасности......
6.5. Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных,экологически неблагоприятных условиях...
7. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
7.1. Актуальность проблемы
7.2. Выбор вариантов
7.3. Расчет потребностей в материальных ресурсах
7.4. Капиталовложения
7.5. Расчет ежегодных эксплуатационных издержек
7.6. Расчет рыночных показателей экономической эффективности предлагаемого проекта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ


4 МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ФЕРМЕ

4.1 Механизация водоснабжения и поения

Санитарно-гигиенические качества питьевой воды регламентируются ГОСТами. Согласно этим ГОСТам питьевая вода не должна иметь постороннего запаха. Интенсивность запаха устанавливается по шкале от 0 до 6: отсутствие запаха—0, очень слабый—2, заметный — 3, отчетливый — 4, очень сильный — 5. Интенсивность запаха при 20° не должна превышать 3 баллов.
Вкусовые качества воды обуславливаются, в основном, содержанием в ней минеральных солей и газов.
Прозрачность воды зависит от содержания в ней взвешенных частиц органического и минерального происхождения, количество которых не должно превышать 2—3 мг взвешенных веществ на 1 л[5].
Запах, вкус, прозрачность, цвет и температура определяют физические свойства воды. Не менее важными являются химические показатели воды и ее биологический состав. При оценке качества воды прежде всего обращают внимание на наличие химических веществ, являющихся показателем ее загрязнения сточными водами, опасными в санитарном отношении.
Общая жесткость воды определяется присутствием в ней солей кальция и магния. Если жесткая вода нежелательна для хозяйственных и технических целей, то мягкая малопригодна для поения животных, поскольку она не обеспечивает их необходимым количеством минеральных солей. Различают общую, устранимую и постоянную жесткости. Устранимая (карбонатная) жесткость ликвидируется кипячением воды. Постоянная жесткость сохраняется после кипячения и зависит от наличия сульфатных и хлористых солей кальция и магния.
Для сельскохозяйственного водоснабжения используются как подземные, так и поверхностные источники воды. Наиболее предпочтительны подземные воды — грунтовые, межпластовые (артезианские), родниковые.
Расположение водоприемника выбирается с учетом организации зоны санитарной охраны. При водозаборе из рек водоприемники могут быть береговыми, русловыми и инфильтрационными.
Вода на животноводческих фермах расходуется на поение животных и производственно-технические потребности.
Для проектирования водоснабжения животноводческих ферм необходимо иметь следующие исходные данные:
― расчетные расходы воды на животноводческих фермах (с учетом перспективы их развития);
― топографический план участка местности, включающего источник и объекты водоснабжения;
― данные об источнике водоснабжения (дебит, глубина залегания подземных вод, качество воды и др.); климатические условия местности.
При проектировании прежде всего следует определить суточную потребность в воде на ферме, после чего выбрать источник водоснабжения, наметить схему и трассу водопровода, найти необходимые размеры труб и высоту расположения напорно-регулирующих сооружений, подобрать водоподъемное оборудование и средства автоматизации, рассчитать мощность приводного двигателя, выбрать оборудование для поения животных. Нужно стремиться к тому, чтобы водопроводная сеть была наименьшей по длине, прямолинейной и отвечала необходимым санитарно-техническим требованиям.
Для расчета расхода воды учитывают вид, число животных и индивидуальные нормы водопотребления. Кроме того, находят количество воды, требуемое для производственно-технических нужд и пожарной безопасности животноводческой фермы.
На данной ферме применяется водонапорная башня 901–521/70 высота 12м. Бак выполняем из листовой стали, ствол башни из кирпича, высотой 8 м. В качестве поилок применяется ПБС-1А.

4.2 Механизация приготовления и раздачи кормов

Передовой опыт показывает, что затраты труда и себестоимость животноводческой продукции ниже в тех хозяйствах, где внедрена комплексная механизация технологического процесса обработки и приготовления кормов и обеспечена поточность работ. Это условие может быть выполнено только при наличии достаточного числа современных машин и оборудования, взаимосвязанных между собой в единые технологические линии по производительности.
В зависимости от размеров комплексов (ферм), видов обрабатываемых кормов используют кормоприготовительные предприятия (кормоцехи), кормовые дворы и отдельные кормоприготовительные линии.
Проектирование технологических линий можно вести по двум вариантам. В первом варианте технологический процесс подготовки и раздачи кормов проектируют посредством подбора машин для заданных условий производства из числа имеющихся в хозяйстве или выпускаемых промышленностью. Во втором варианте разрабатывают новую технологию.
Технологию приготовления и раздачи кормов выбирают, исходя из типа кормления и рациона (зимний и летний); способа подготовки и дозирования кормов; типа хранилища кормов; взаимного расположения хранилища и помещения; места и порядка кормления животных; системы содержания животных и конструкции стойл; способа транспортировки и раздачи кормов.
Производственный участок подготовки и раздачи кормов проектируют по следующему плану: составляют график распределения кормов по выдачам; рассчитывают количество кормов, подлежащих обработке; обосновывают и выбирают технологическую схему обработки кормов; определяют производительность лоточных технологических линии, потребность в машинах и оборудовании; рассчитывают необходимую площадь кормоцеха; определяют потребность в воде, паре, электроэнергии и топливе; составляют графики загрузки машин, оборудования и рабочей силы, а также потребление электроэнергии; проектируют технологическую линию раздачи кормов; рассчитывают технико-экономические показатели.

4.3 Механизация уборки навоза

Уборка навоза предусматривает очистку станков от навоза, его удаление из свинарников и транспортировку за пределы животноводческого сектора.
Система уборки навоза должна обеспечивать необходимую чистоту и возможность создания оптимального микроклимата в свинарниках, быть безопасной для обслуживающего персонала и животных, соответствовать требованиям ветеринарной санитарии. В практике свиноводства применяют лотковые и бесканальные системы удаления навоза. Характерной особенностью наиболее распространенной лотковой системы является наличие щелевого пола в зоне дефекации животных, который расположен над заглубленным навозоприемным каналом. По способу удаления навозных масс из навозоприемных каналов различают транспортерные, самотечные непрерывного и периодического действия (отстойно-лотковые, шиберные), смывные и рециркуляционные системы.
Удаление навоза из животноводческих помещений является одним из самых сложных процессов во всей технологической цепочке получения продукции.
Как отмечалось ранее, на всех крупных животноводческих комплексах применяется гидравлическая система удаления навоза. Она имеет ряд преимуществ по сравнению с механическими, однако в ней есть и ряд существенных недостатков. Большинство систем периодического действия для закрытия продольных каналов используют шибера, которые постоянно работают в агрессивной среде и подвергаются интенсивному коррозийному износу, поэтому плохо открываются и закрываются, в результате чего нарушается их герметичность. Это приводит к тому, что жидкая фракция навоза вытекает из каналов, а оставшаяся на дне твердая фракция требует дополнительных усилий на удаление. Для удаления плотной навозной массы используют пресную воду, подаваемую под давлением из брандспойта.
Приведенный нами анализ работы свиноводческих предприятий показал, что из-за неисправностей автопоилок, необходимой мойки служебных проходов и станков расход воды на удаление навоза из каналов приводит к тому, что общее количество воды, поступающий в систему навозоудаления, за сутки достигает 30 - 32 л в расчете на одну голову животного. При этом влажность навозных стоков достигает 97 - 98,8%.[2]
Одной из задач, которую необходимо решить при реконструкции свиноводческих ферм, является совершенствование системы навозоудаления с целью уменьшения расхода воды, сокращение за счет этого объема навозных стоков и уменьшение их влажности. Сегодня используются стимулирующие мероприятия по расходу воды, строгий контроль за работой автопоилок, лимит на мойку станков и другого оборудования. Все эти мероприятия позволяют уменьшить расход воды на 10 - 15%, но для комплекса эти мероприятия не дают ощутимых результатов.
В настоящее время в западноевропейских странах при реконструкции свиноводческих ферм предлагают системы навозоудаления, прежде всего, исходя из требований экологов, сокращения трудозатрат, значительной экономии воды, повышения санитарно-гигиенического состояния свинарника.
Данную систему навозоудаления (Рисунок 4.1) можно представить как разновидность самотечной системы периодического действия. Реконструкция свиноводческих ферм по такой системе значительных капиталовложений не требует. Данная система может быть использована при содержании различных половозрастных групп свиней как при содержании в индивидуальных станках, так и в групповых, которые содержатся на щелевых полах.

к навозаприёмнику
Рисунок 4.1 Канал усовершенствованной самотечной системы навозоудаления периодического действия.
1 - навозоприемная ванна; 2 - задвижка пробкового типа;
3 - панель решеточного пола; 4 - отвод; 5 - поперечный коллектор;
6 - продольный коллектор; 7 - тройник; 8 - перегородка;
9 - приямок; 10 - воздушный клапан
Ее отличие от ранее разработанных гидравлических систем состоит в том, что под каждым навозоприемным каналом проложены пластиковые канализационные трубы, сверху канал перекрыт решетчатым полом. В канале установлены пластиковые тройники, соединяющие навозоприемный канал с пластиковой трубой. Продольные и поперечные пластиковые трубы укладываются с уклоном в сторону навозоприемника.
Система предусматривает установку навозных ванн вместо про-дольных навозных каналов и вместо поперечных — систему канали-зационных труб под навозными ваннами. Установка такой системы возможна как при полной, так и частичной реконструкции существующих навозных каналов.
Навозные ванны обычно выполнены из бетона. Дно ванны должно быть горизонтально. Это позволяет удалять жидкую фракцию с небольшой скоростью. Она тянет за собой твердую фракцию, и ванна опорожняется практически без дополнительных усилий. При наличии уклона жидкость уходит быстро, а твердая фракция остается и ее приходится смывать из шланга. Опыт показывает, что некоторые руководители хозяйств не верят в возможности опорожнения ванн с горизонтальным полом и при проведении строительных работ уклон все же делают. Это приводит в дальнейшем к проблемам эксплуатации канализационных систем.
В средней части ванны устраивается приямок глубиной 10 см и ра-диусом 50 см. В приямке устанавливается заборная пластиковая горловина, герметично закрываемая прорезиненной утяжеленной пробкой. Горловина соединена при помощи тройника с канализационной трубой. Таким же образом соединяется с трубой каждая ванна.
Длина ванны должна быть не более 12 м, исходя из самодвижения навозной массы, глубина — достаточной для двухнедельного накопления навоза, примерно 0,4 - 0,5 м, так как после 14 суток хранения навоза начинается активное выделение аммиака. Канализационные трубы укладывают с уклоном 0,005 м на каждый метр трубопровода[2].
Благодаря герметичному закрытию сливных отверстий исключается не только вытекание из ванн жидкой фракции навоза, но и доступ под решетки сквозняков, которые губительны для всех групп животных, и особенно для поросят. Данная система позволяет освобождать навозные ванны под станками независимо одну от другой, т.е. по мере накопления, не остерегаясь попадания навоза в соседнюю ванну.
Система работает следующим образом. Твердая и жидкая фракции навоза поступают через щелевой пол в навозные ванны и благодаря герметичному закрыванию сливных отверстий накапливаются в емкости под ними. По истечении двух недель пробку слива поднимают вручную при помощи крюка. Навоз стекает в сливное отверстие и по канализационным трубам удаляется за пределы свинарника в навозохранилище.
Преимущество такой системы удаления навоза из свиноводческих помещений заключается в следующем:
- для реконструкции животноводческих помещений требуется не-большой объем строительных работ и, как следствие, - невысокие капиталовложения;
- быстрый монтаж оборудования;
- низкая стоимость и высокие эксплуатационные показатели — по-зволяют производить быстрый слив навоза, значительно экономить воду, так как система не требует дополнительного смыва водой.
Такая система проста при монтаже и эксплуатации, а также полностью обеспечивает соблюдение санитарных и ветеринарных требований в свинарниках для содержания всех половозрастных групп свиней. Самотечная система экономически эффективна при сравнении с механической, т.к. менее металлоемка и требует меньше трудозатрат.


5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Описание устройства и работы смесителя

Наиболее эффективны экспериментальные исследования на пилотных образцах смесителей. Но их изготовление требует значительных затрат труда и средств.
Хотя процесс смешивания зависит от множества факторов, но закономерность смешивания определяется не объемами смешивания, а параметрами рабочих органов. Поэтому для экономии средств изготовлен макетный образец смесителя для проведения экспериментальных исследований. Модель позволяет полностью копировать процесс смешивания натурального образца смесителя.
При проектировании модели смесителя использованы формулы, предложенные Стукалиным:

(5.1)

(5.2)

где Dп – диаметр проектируемой машины;
 Dм – диаметр имеющейся серийной машины.
Минимальный объем серийных смесителей аналогичного назначения составляет 1-2 м3. Составляя модель макетного образца, чтобы не нарушался процесс смешивания, его объем должен быть не менее 0,3 м3. По этому объему проектировалась и изготавливалась макетная установка смесителя, принципиальная схема которой показана на рис. 1. Она состоит из следующих основных узлов: электропривода 1, емкости 2, вала мешалки 3, сменных рабочих органов 4, задвижки 5, рамы 6, всасывающей магистрали 7, нагнетательной магистрали 9 и отражателя 10.
Емкость представляет собой цилиндр, в верхней и нижней части переходящий на конус. Вал мешалки изготовлен из трубы, в которую вмонтирована цапфа для соединения с приводом.
В верхней части емкости закреплена под углом 30о отбойная пластина, которая при работе смесителя направляет смешиваемый материал от стенок емкости, куда он прижимается центробежной силой, к центру, что способствует более интенсивному перемешиванию компонентов. Смешивающие рабочие органы – сменные и позволяют производить процесс смешивания лопастным, пропеллерным и центробежным методами.

        1

      2



      3
6

10
4

      5 8 9

7









Рисунок 1 Модель макетного образца смесителя
1 – электропривод; 2 – емкость для смешивания; 3 – вал мешалки; 4 – сменные рабочие органы мешалки; 5 – задвижка; 6 рама; 7 – всасывающая магистраль; 8 – кормовой насос; 9 – нагнетательная магистраль; 10 – отражатель.

Электропривод мощностью 1,2 кВт позволяет изменять скорость вращения вала от 2 до 200 об/мин. Конструкция рабочих органов позволяет изменять их положение, как по высоте емкости, так и относительно смешиваемого материала и стенок емкости, изменяя зазор между рабочими органами и корпусом. Задвижка служит для перекрытия выгрузного патрубка смесителя от всасывающей магистрали во время смешивания. Всасывающая магистраль соединяет смеситель с насосом. Насос подает кормосмесь через нагнетательную магистраль в кормушки.
Изготовленная макетная установка позволяет проводить не только многофакторные исследования в зависимости от частоты вращения, но изменять процесс смешивания в зависимости от типа рабочих органов, уровня заполнения емкости смешивания и видов смешивания (механическое и гидравлическое).

5.2 Выбор смесительного рабочего органа

Наряду с приготовлением влажных кормосмесей из местных кормов используется кормление полнорационными комбикормами. Для уменьшения потерь при раздаче и лучшей усвояемости комбикорма целесообразно скармливать в виде жидких кормосмесей. При гидравлическом воздействии на комбикорм процесс образования однородной смеси протекает нетрадиционным образом без внедрения материала в материал. Здесь тип рабочего органа имеет определенное значение.
Для выбора оптимального типа рабочего органа при смешивании комбикорма с водой проведены предварительные экспериментальные исследования. Для этого подобраны наиболее активные рабочие органы: пропеллерного типа, лопастной и турбулентный смешивающие органы. В качестве контрольного компонента использовался ячмень как наиболее близкий по физико-механическим свойствам и не подвергающийся сепарации при отстое готовой кормосмеси.
Исследования типов рабочих органов проводились в интервале 80 – 160 об/мин. Кривые имеют одинаковую тенденцию, т.е. одинаковый характер. Из трех рабочих органов наиболее предпочтителен турбулентный, поскольку отклонения от нормы равномерного смешивания на протяжении интервала частот вращения 80 – 120 об/мин. не выходят за пределы зоотребований. Лопастной рабочий орган в этой зоне имеет погрешность равномерности смешивания свыше 20 %, а у пропеллерного рабочего органа погрешность смешивания вообще превышает 47 %.


Рисунок 2 – Рабочий орган смесителя.
Вторым этапом выбора типа рабочих органов являлось определение времени смешивания. При увеличении времени смешивания до трех минут резко возрастает равномерность смешивания, т.е. неравномерность смешивания уменьшается, в интервале 4 – 6 минут стабилизируется и затем возрастает. Оптимальным временем смешивания является время в пять минут. С увеличением этого времени начинается сегрегация процесса.





ν, %

Рисунок 3 – Зависимость неравномерности смешивания
компонентов смеси от времени смешивания

Исходя из зависимостей (Рисунок 3), считаем наиболее приемлемым для дальнейших исследований по выбору оптимальных конструктивных параметров турбулентный рабочий орган. Для проверки эффективности его работы проведены дополнительные исследования в оптимальном диапазоне частот . Отсюда видно, что наиболее сильным параметром, влияющим на процесс смешивания, является частота вращения вала (ν). На процесс смешивания также существенное влияние оказывает высота лопасти рабочего органа (β) и угол среза лопасти (α).
В результате проведенных исследований установлено:
- наиболее эффективным из испытываемых рабочих органов является рабочий орган турбулентного типа;
- оптимальная частота вращения этого рабочего органа находится в пределах 80 – 100 оборотов в минуту;
- высота лопасти турбулентного рабочего органа должна быть не менее 0,06 м;
- угол скоса заборной части смешивающего рабочего органа составляет 45о;

5.3 Проверочный расчет полого вала на кручение

Произведем расчеты вала для его работы без скручивания, деформирования и излома частей вала. Рассчитываем диаметр полого вала который передает крутящий момент от электродвигателя к мешалке с установленными на ней рабочими органами.
Вал передает момент:

Мк = 9550*N/n; (5.3)

Мк = 9550*1,2/100= 114,6 Н*м,

Принимаем n = 100об/мин, так как это максимальные обороты при которых будет работать вал.
Условие прочности имеет вид:

τmax = ≤ [τ] = 90 МПа; (5.4)

где Тmax =T = 114,6 H*м;
Wp – поперечный момент сопротивления
Поперечный момент сопротивления найдем:

(5.5)

с = ; (5.6)

мм4;

Определяем диаметр вала из условия нахождения поперечного момента:

(5.7)



Принимаем ближайшее число из стандартного ряда d = 40 мм.
Тогда внутренний диаметр вала:

do = c*d = 0,65*40 = 28,2 мм.

Принимаем соответственно do = 30 мм.
0,7≤ X1 ≤ 0

Мx1 = M1 =114,6Н·м.
Рис.2 Эпюра моментов













5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Описание устройства и работы смесителя

Наиболее эффективны экспериментальные исследования на пилотных образцах смесителей. Но их изготовление требует значительных затрат тру-да и средств.
Хотя процесс смешивания зависит от множества факторов, но законо-мерность смешивания определяется не объемами смешивания, а параметрами рабочих органов. Поэтому для экономии средств изготовлен макетный обра-зец смесителя для проведения экспериментальных исследований. Модель позволяет полностью копировать процесс смешивания натурального образца смесителя.
При проектировании модели смесителя использованы формулы, пред-ложенные Стукалиным:

(5.1)

(5.2)

где Dп – диаметр проектируемой машины;
 Dм – диаметр имеющейся серийной машины.
Минимальный объем серийных смесителей аналогичного назначения составляет 1-2 м3. Составляя модель макетного образца, чтобы не нарушался процесс смешивания, его объем должен быть не менее 0,3 м3. По этому объе-му проектировалась и изготавливалась макетная установка смесителя, прин-ципиальная схема которой показана на рис. 1. Она состоит из следующих основных узлов: электропривода 1, емкости 2, вала мешалки 3, сменных ра-бочих органов 4, задвижки 5, рамы 6, всасывающей магистрали 7, нагнета-тельной магистрали 9 и отражателя 10.
Емкость представляет собой цилиндр, в верхней и нижней части пере-ходящий на конус. Вал мешалки изготовлен из трубы, в которую вмонтиро-вана цапфа для соединения с приводом.
В верхней части емкости закреплена под углом 30о отбойная пластина, которая при работе смесителя направляет смешиваемый материал от стенок емкости, куда он прижимается центробежной силой, к центру, что способ-ствует более интенсивному перемешиванию компонентов. Смешивающие ра-бочие органы – сменные и позволяют производить процесс смешивания ло-пастным, пропеллерным и центробежным методами.

        1

      2



      3
6

10
4

      5 8 9

7









Рисунок 1 Модель макетного образца смесителя
1 – электропривод; 2 – емкость для смешивания; 3 – вал мешалки; 4 – сменные рабочие органы мешалки; 5 – задвижка; 6 рама; 7 – всасывающая маги-страль; 8 – кормовой насос; 9 – нагнетательная магистраль; 10 – отражатель.

Электропривод мощностью 1,2 кВт позволяет изменять скорость вра-щения вала от 2 до 200 об/мин. Конструкция рабочих органов позволяет из-менять их положение, как по высоте емкости, так и относительно смешивае-мого материала и стенок емкости, изменяя зазор между рабочими органами и корпусом. Задвижка служит для перекрытия выгрузного патрубка смеси-теля от всасывающей магистрали во время смешивания. Всасывающая маги-страль соединяет смеситель с насосом. Насос подает кормосмесь через нагне-тательную магистраль в кормушки.
Изготовленная макетная установка позволяет проводить не только многофакторные исследования в зависимости от частоты вращения, но изме-нять процесс смешивания в зависимости от типа рабочих органов, уровня заполнения емкости смешивания и видов смешивания (механическое и гид-равлическое).

5.2 Выбор смесительного рабочего органа

Наряду с приготовлением влажных кормосмесей из местных кормов используется кормление полнорационными комбикормами. Для уменьшения потерь при раздаче и лучшей усвояемости комбикорма целесообразно скармливать в виде жидких кормосмесей. При гидравлическом воздействии на комбикорм процесс образования однородной смеси протекает нетрадици-онным образом без внедрения материала в материал. Здесь тип рабочего ор-гана имеет определенное значение.
Для выбора оптимального типа рабочего органа при смешивании ком-бикорма с водой проведены предварительные экспериментальные исследо-вания. Для этого подобраны наиболее активные рабочие органы: пропел-лерного типа, лопастной и турбулентный смешивающие органы. В качестве контрольного компонента использовался ячмень как наиболее близкий по физико-механическим свойствам и не подвергающийся сепарации при отстое готовой кормосмеси.
Исследования типов рабочих органов проводились в интервале 80 – 160 об/мин. Кривые имеют одинаковую тенденцию, т.е. одинаковый харак-тер. Из трех рабочих органов наиболее предпочтителен турбулентный, по-скольку отклонения от нормы равномерного смешивания на протяжении ин-тервала частот вращения 80 – 120 об/мин. не выходят за пределы зоотребо-ваний. Лопастной рабочий орган в этой зоне имеет погрешность равномер-ности смешивания свыше 20 %, а у пропеллерного рабочего органа погреш-ность смешивания вообще превышает 47 %.


Рисунок 2 – Рабочий орган смесителя.
Вторым этапом выбора типа рабочих органов являлось определение времени смешивания. При увеличении времени смешивания до трех минут резко возрастает равномерность смешивания, т.е. неравномерность смеши-вания уменьшается, в интервале 4 – 6 минут стабилизируется и затем возрас-тает. Оптимальным временем смешивания является время в пять минут. С увеличением этого времени начинается сегрегация процесса.





ν, %

Рисунок 3 – Зависимость неравномерности смешивания
компонентов смеси от времени смешивания

Исходя из зависимостей (Рисунок 3), считаем наиболее приемлемым для дальнейших исследований по выбору оптимальных конструктивных пара-метров турбулентный рабочий орган. Для проверки эффективности его ра-боты проведены дополнительные исследования в оптимальном диапазоне ча-стот . Отсюда видно, что наиболее сильным параметром, влияющим на процесс смешивания, является частота вращения вала (ν). На процесс смешивания также существенное влияние оказывает вы-сота лопасти рабочего органа (β) и угол среза лопасти (α).
В результате проведенных исследований установлено:
- наиболее эффективным из испытываемых рабочих органов является рабочий орган турбулентного типа;
- оптимальная частота вращения этого рабочего органа находится в пределах 80 – 100 оборотов в минуту;
- высота лопасти турбулентного рабочего органа должна быть не менее 0,06 м;
- угол скоса заборной части смешивающего рабочего органа со-ставляет 45о;

5.3 Проверочный расчет полого вала на кручение

Произведем расчеты вала для его работы без скручивания, деформи-рования и излома частей вала. Рассчитываем диаметр полого вала который передает крутящий момент от электродвигателя к мешалке с установленными на ней рабочими органами.
Вал передает момент:

Мк = 9550*N/n; (5.3)

Мк = 9550*1,2/100= 114,6 Н*м,

Принимаем n = 100об/мин, так как это максимальные обороты при ко-торых будет работать вал.
Условие прочности имеет вид:

τmax = ≤ [τ] = 90 МПа; (5.4)

где Тmax =T = 114,6 H*м;
Wp – поперечный момент сопротивления
Поперечный момент сопротивления найдем:

(5.5)

с = ; (5.6)

мм4;

Определяем диаметр вала из условия нахождения поперечного момен-та:

(5.7)



Принимаем ближайшее число из стандартного ряда d = 40 мм.
Тогда внутренний диаметр вала:

do = c*d = 0,65*40 = 28,2 мм.

Принимаем соответственно do = 30 мм.
0,7≤ X1 ≤ 0

Мx1 = M1 =114,6Н·м.
Рис.2 Эпюра моментов