Разработка поточных технологических линий обслуживания животных для ферм крупного рогатого скота

М – поголовье скота;

В_т – суточный выход твёрдой фракции от одного животного

В_т = 30 кг [5.с.157];

В_ж – суточный выход житкой фракции от одного животного

В_ж = 10 кг [5.c.157];

В_подст – масса подстилки на одно животное в сутки

В_подст = 5 кг [8.с.78].

Q_нс = 0,3*1535* (30+10+5) = 20,7 т

Годовой выход навоза Q_нг определяется по формуле:

Q_нг = Q_нс *365 (2.6.)

Q_нг = 20,7*365 = 7555 т

2.5. Определение потребного количества основных и

вспомогательных помещений и сооружений

Типы производственных помещений для животных выбираются в зависимости от количества поголовья животных и способа его содержания по существующим типовым проектам. Количество основных производственных помещений определяется исходя из норм площади, необходимой на одну голову. Исходя из этого выбирается четыре коровника на 200 голов дойного стада каждый для привязного содержания – типовой проект 801.2 –9 [30.с.34].

Откорм крупного рогатого скота 735 голов размещается в двух реконструированных существующих помещениях.

Размеры складских помещений для концкормов, хранилищ для сочных кормов, количество скирд соломы, сараев для сена определяются на основании годовой потребности в кормах.

Для сбережения кормов выделяются специальные площадки, на которых размещаются складские помещения. Концкорма хранятся в закрытых помещениях, которые размещаются рядом с кормоцехом. Корнеплоды хранятся в буртах, силос из зеленой массы кукурузы или других культур – в бетонных наземных траншеях. Сено хранится в специальных сараях, солома скирдуется.

Общий объём для хранения годовых запасов корма определяется исходя из его годовой потребности и объёмной массы по формуле:

V = P_г / ρ, (2.7.)

где Р_г – годовая потребность в корме данного вида, кг;

Ρ - объёмная масса данного корма, кг/м³ [30.c.38-40]

Расчёт объёмов хранилищ для различных видов кормов сводится в

таблице 2.6.

Таблица 2.6 Объём хранилищ для кормов и их количество

Потребность в хранилищах N определяется, исходя из них вместимости, по формуле:

N = V/V_х *Е , (2.8.)

V_{х -} вместимость х типового хранилища, м³ ;

Е - коэффициент использования вместимости хранилища [2.с.32]

Данные расчётов потребности в хранилищах для всех видов кормов заносятся в таблицу 2.6.

2.6. Выбор и обоснование производственных процессов

по доставке и раздаче кормов, сбору и обработке продукции, уборке и транспортировке навоза, созданию микроклимата, ухода за животными

Для получения конечной продукции на животноводческой ферме крупного рогатого скота необходимо осуществить следующие процессы:

1) кормление животных;

2) поение;

3) доение;

4) уборка навоза;

5) создание микроклимата;

6) уход за животными.

Схема производственных процессов на ферме представлена на рисунке 2.1.

Анализ схемы показывает, что каждый технологический процесс состоит из комплекса последовательных операций, которые выполняют машины.

Технологический процесс подготовки кормов начинается с погрузки их в транспортное средство. Погрузка грубых кормов и силоса осуществляется погрузчиком ПСК –5. Дополнительное измельчение производится измельчителем РСС - 6Б с погрузкой измельченной массы в мобильный кормоздатчик КТУ -10А. Он применяется для подвоза грубых кормов, силоса и раздачи их в кормушки в период кормления животных. Для погрузки корнеплодов применяется грейферный погрузчик ПГ – 0,5Д. Корнеплоды грузятся на тракторный прицеп 1 – ПТС – 2Н, который в агрегате с трактором транспортирует корма к измельчителю. Сочные и грубые корма от кормоцеха до животноводческого помещения транспортируются и раздаются мобильным кормораздатчиком КТУ – 10А.

На животноводческих фермах требуется большое количество воды для поения животных, приготовления кормов, содержания в чистоте оборудования и помещений. Для водоснабжения фермы используется грунтовые воды, которые поднимаются в водонапорную башню БР – 15У автоматической водоподъёмной установкой ВУ – 10 – 30. От водонапорной башни ко всем потребителям вода подаётся по трубопроводу. Поение животных осуществляется автопоилками АП – 1А. Одна автопоилка обслуживает двух животных.

Доение коров на ферме наиболее сложный и трудоёмкий процесс. В зависимости от способа содержания животных на ферме доение механизируется с помощью различных доильных установок. При привязном содержании коров, применяемом на проектируемой ферме, используется доильная установка АДМ – 8 с молокопроводом. В молочном отделении молоко очищается, охлаждается, а затем молоковозом транспортируется на молокозавод. Очистка молока производится охладителем –очистителем молока ОМ – 1, для охлаждения используется танк- охладитель ТОМ – 2А, в качестве источника холода – машина ТХУ – 14.

При привязном содержании крупного рогатого скота для удаления навоза применяются стационарные средства. Навоз из стоил очищается скребком, который получает привод от цепи основного транспортера и осуществляет круговые движения. Этот скребок сбрасывает навоз в навозный канал. Из навозного канала транспортером ТСН – 160А навоз удаляется из помещения и грузится в прицеп 2 – ПТС-4 – 877А. Прицепом, в агрегате с трактором, навоз транспортируется с территории фермы в навозохранилище.

На ферме применяется приточно – вытяжная вентиляция с естественным побуждением воздуха. Такая вентиляция происходит под влиянием ветра и вследствие разности температур. В коровниках и в других производственных помещениях наряду с естественным освещением имеется и искусственное.

2.7. Составление схем технологических линий и

определение их производительности.

2.7.1. Приготовление и раздача кормов. Технологическая схема приготов ления и раздачи кормов приводится на рисунке 2.2.

Рис.2.2. Технологическая схема приготовления и раздачи кормов.

Расчёты производственных процессов, выбор машин, определения количества машин производится на основе потребной производительности линий и технологии обработки продукта.

Потребная часовая производительность линии подготовки кормов к скармливанию определяется по формуле:

Q_л =Р_с /Т, (2.9.)

где Р_с - суточная потребность данного вида корма, кг

Т – время суточной работы механизированной машины, ч

Часовая производительность линии по подготовки грубых кормов равна:

Q_лгк = P_c /T_у *Zτ, (2.10.)

где Т_у – время отведенное для раздачи грубых кормов, ч;

Z - количество кормежек данным видам корма в сутки;

τ - коэффициент использования рабочего времени

τ = 075…0,85 [ 3. с. 216]

Q_лгк = 6140/1*2*0,85=3612кг/ч

Часовая производительность линии по подготовке концентрированных кормов определяется по формуле :

Q_лкк = Р_с /Т_п *Z τ , (2.11.)

где Т_п – время для подготовки одного кормления, ч

Q_лкк = 6425/0,5*2*0,85=7559 кг/ч

Часовая производительность линии по подготовки корнеплодов к скармливанию равна:

Q_лк =Р_с /Т_сб *Z, (2.12.)

где Т_сб – допустимое время хранения измельченных кормов,

Т_сб = 1,5…2ч [2. с. 44].

Q_лк =11798/2*1=5899 кг/ч

Машины подбираются отдельно для каждой операции. И их количество m определяется из отношения производительности технологической линии Q_л к производительности машины Q_м

m = Q_л/ Q_{м ,} (2.13.)

Для погрузки соломы используется погрузчик кормов ПСК- 5. Число погрузчиков определяется по формуле 2.13.

m= 3,6/3,2=1 машина

Погрузчик ПСК – 5 будет использоваться и для погрузки силоса. Для погрузки корнеплодов применяется погрузчик ПГ – 05Д. Необходимое количество таких погрузчиков равно

m=5,9/30=1машина

Количество кормораздатчиков КТУ-10А, необходимых для обслуживания фермы, определяется по формуле:

m_p =Р_к / Q_к Т_р , (2.14.)

где Р_к – суммарное количество кормов, которое необходимо раздать за

одну выдачу, т;

Q_к – производительность кормораздатчика, т/ч;

Т_р – время, затрачиваемое на раздачу кормов, ч.

Производительность кормораздатчика определяется по формуле:

Q_к =G_к *Eτ/( 2 * L_mp /V_mp +T_H +L_фк / V_p ), (2.15)

где G_к – грузоподъёмность кормораздатчика, т;

Е – коэффициент использования грузоподъемности,

Е = 0,6…0,72 [5. с. 136];

τ - коэффициент использования рабочего времени,

τ= 0,8 [ 3. С. 216];

L_mp - среднее расстояние от кормоцеха до места раздачи кормов, км;

V_mp - транспортная скорость раздатчика,

V_mp = 5 км/ч [ 5. c. 141];

V_p - рабочая скорость кормораздатчика,

V_p = 2 км/ч [5. c. 141];

L_фк - величина фронта кормления, принимается из расчета 0,8…1,0 м на

одну голову, км;

Т_н – время погрузки, ч; определяется из соотношения :

Т_н = Q_к *E/ Q_п , (2.16.)

где Q_п - производительность погрузчика кормов,

Q_п = 2,5т/ч [7. c. 58].

Т_н = 3,3*0,6/2,5=0,792 ч

Q_к =3,3*0,6*0,8/(2*0,2/5+0,8/2+0,792)=2,25т/ч

m_p =21,03/2,25=8 машин

Для измельчения грубых кормов применяется измельчитель РСС – 6Б в количестве

m= 3,6/2=2маш.

2.7.2. Линия водоснабжения. Для поения животных используются грунтовые воды по технологической схеме поения (см.рис.2.1). Для создания запаса воды и поддержание необходимого давления водонапорной сети применяется башня конструкции инженера Рожновского БР – 15У [6. С. 173…175; 31. С. 15]

Среднесуточный расход воды определяется для отдельных потребителей по формуле:

q_і n_і (2.17.)

q_і - суточная норма расхода воды одним потребителем,

q=100л – для дойного стада;

q=30л – для молодняка [ 2. с. 77];

n_і - число потребителей, имеющих одинаковую норму потребления.

Q _сут.ср = 800*100+735*30=102050л = 102,05 м³

Максимальный расход воды Q _сут.max ., с учётом того, что ферма расположена в сухом и жарком районе Украины, определяется по формуле:

Q _сут.max = Q _сут.ср. *λ _сут. , (2.18.)

где λ _{сут –} коэффициент суточной неравномерности водопотребления,

λ _сут = 1,3 [ 2.c. 78].

Q _{сут.max =} 102,05 *1,3 =132,7 м³

Учитывая сухой и жаркий климат, расход воды можно увеличить на 25%

Q _сут.max = Q _сут.max + 0,25Q _сут.max (2.19.)

Q _сут.max = 132,7+0,25*132,7=165,9 м³

Максимальный часовой расход воды Q_{r max} определяется с учётом коэффициента часовой неровномерности λ ч =2,5 [2. С. 78 ] по формуле:

Q_{ч. max} = λ_ч * Q _сут.max / 24 (2.20. )

Q_{ч. max} = 2,5*165,9/24 =17,3 м³

Максимальный секундный расход равен:

Q_{c max} = Q _{ч max} /3600 (2.21.)

Q _{c max} = 17,3/3600=0,005м³

Диаметр труб на участках водопроводной сети определяется по формуле:

Д = (2.22.)

где V – скорость движения воды в трубопроводе,

V = 0,5…1,25 м/с [3. с. 142]

Д =м

Диаметр подводящих труб принимается 50мм.

Поение животных на ферме осуществляется посредством индивидуальных автопоилок АП –1А.

2.7.3. Линия уборки навоза. Навоз из животноводческих помещений удаляются навозоуборочным транспортёром ТСН –160 А. Стойла очищаются механически.

Производительность поточной линии удаления навоза определяется по формуле:

, (2.23.)

где qі – суточный выход навоза от одного животного,

qі =55 кг для коров;

qі = 14 кг для молодняка [ 9. С. 24]

mі – поголовье животных в данной группе;

Тну – время работы линии в сутки, ч.

Qл =(800*55+735*14)/1000*2=27,1 т/ч

Подача скребкового транспортёра определяется по формуле:

Q = 3600в*h*ρ_н *ύ*φ, (2.24.)

где в – длина скребка,

в=0,25 м [26 с.]

h – высота скребка

h= 0,056 м [ 26 с.]

ύ – скорость скребка

ύ = 0,18 м/с [26. с.]

ρ_{н –} плотность навоза,

ρ_н = 1,01 т/ м³ [31.с. 40]

φ – коэффициент заполнения межскребкового пространства,

φ = 0,5…0,6 [5. С. 165]

Q = 3600*0,25*0,056*0,18*1,01*0,5=4,5 т/ч

Площадь навозохранилища определяется по формуле:

F= Vн*Д _хр /h^ΙΙ *ρ_н, (2.25)

где Vн –суточный выход навоза, м3

Д _{хр –} продолжительность хранения навоза, сут;

h^ΙΙ - высота укладки навоза,

h^ΙΙ = 2,0…2,5 м [2.с.115]

F= 207*200/2,5*1,01 =16560 м²

Твёрдая фракция навоза транспортируется в навозохранилище, а жидкая

собирается в жижесборнике.

2.7.4. Доение коров на молочной ферме наиболее сложный и трудоёмкий процесс. В зависимости от способа содержания животных на ферме, доение можно механизировать с помощью различных доильных установок. На рассматриваемой ферме применяется доильная установка АДМ-8 с молокопроводом стационарного типа, с двухтактными доильными аппаратами ДА-2.

Количество доильных аппаратов n_a необходимых для выдаивания коров в отведенное время, расчитывается по формуле:

n_{a =} m*t/T_∂, (2.26.)

где m – количество голов дойного стада;

t – среднее время доения одной коровы, мин.;

T_∂ - продолжительность разового доения поголоаья, мин.

n_a = 800*6/120 =40шт.

Расчетная производительность Wr доильной установки определяется по формуле:

Wr = m/T_∂, (2.27.)

Wr = 800/2 =400гол/ч

Количество доильных установок определяется по формуле:

Nу =Wr/Wу, (2.28.)

где Wу – часовая производительность доильной установки,

Wу = 100 коров/ч [5. С. 195]

Nу =400/100 = 4 шт.

Количество доильных аппаратов, которое мастер машинного доения может использовать при доении, рассчитывается по формуле:

n =(t_д +t_мр )/(t_р +t_мр ), (2.29.)

где t_д - среднее время доения аппаратом без участия мастера машинного

доения, мин,

t_мр – время выполнения машинно – ручных работ;

t_{р –} время выполнения ручных операций, мин;

n =(4+0,6)/(1+0,6) =3 шт

Потребность в мастерах машинного доения рассчитывается по формуле:

n_{∂ =} m* (t_р +t_мр )/60*T_∂, (2.30)

n_{∂ =} 800*(1+0,6)/60*2 =11 чел

Производительность труда одного мастера машинного доения определятся по формуле:

W = 60/ (t_р +t_мр ) (2.31.)

W = 60/ (1 +0,6) =37,5 коров/ч

Ритм потока доения равен промежутку времени между окончанием доения одной коровы и последующей, выдаеваемых последовательно и определяется по формуле:

Р_у = (Т_∂ - t_ц )/(m_∂ -1), (2.32.)

где t_ц – время цикла доения, мин;

m_∂ - количество коров, обслуживающих одним дояром за время

доения Т_∂;

Р_у = (120 -8)/(50-1)=2,3

Плотность потока доения показывает сколько коров доится одновременно на доильной установке и определяется по формуле:

П_у = t_ц /Р_у (2.33.)

П_у = 8/2,3 = 3,5

Годовое количество молока, которое подлежит первичной обработке в течение года, определяется по формуле:

G_год =m*P, (2.34.)

где P – среднегодовая продуктивность одной коровы, кг.

G_год =800*3047 =2437600 кг.

Максимальный суточный выход молока рассчитывается по формуле:

G_{сут. max} =λ*G_год /365, (2.35.)

где λ – коэффициент, учитывающий неравномерность удоя,

λ = 1,5…2,5 [ 2.с.90]

G_{сут. max} =2*2437600/365 = 13357 кг

Часовая производительность поточной линии первичной обработки молока определяется по формуле:

Wпон =0.55 G_{сут. max} /Т_доп (2.36.)