Разработка поточных технологических линий обслуживания животных для ферм крупного рогатого скота

анкерными болтами к торцевой стенке навозного канала. В процессе уборки навоза, за счет того, что рабочая поверхность скребка 2 выполнена по кубической параболе, захваченный навоз будет сходит со скребка с наименьшим сопротивлением.

3.4. Технологический расчет устройства для очистки стойл

Исходя из известной подачи транспортера ТСН –160А определяется призма волочения по формуле:

h=Q/в*σ*ρ*К, (3.1.)

где Q – подача транспортера, Q =1,25 кг/с [26.с.4.];

в – ширина навозного канала, в =0,32 м [26.с.84]

σ – скорость цепи транспортера, σ=0,18 м/с [26.с.5.]

ρ - плотность навоза, ρ=700 кг/м³ [30. С.40]

К - коэффициент подачи, К=К₁ *К₂ *К₃ *К₄ *К₅ , (3.2.)

где К₁ – коэффициент заполнения навозного канала, К₁ =0,5;

К₂ – коэффициент, учитывающий уплотнение навоза, при его

перемещении скребком, К₂ =1,13;

К₃ – скоростной коэффициент, К₃ =0,9;

К₄ – коэффициент, учитывающий объем канавки занятой цепью, К₄ =1;

К5 – коэффициент, учитывающий уклон подъема наклонного

трансформатора, К5=0,8 [ 5.с.165.]

К=0,5*1,13*0,9*1*0,8=1,32

h=1,25/0,32*700*0,18*1,32=0,024м,

Тяговое сопротивление Р движению транспортёра определяется по формуле:

Р = N_эв *102h_т /Кσ, (3.3.)

где N_эв – мощность электродвигателя, N_эв = 4кВт [26. С. 5.]

h_т – коэффициент полезного действия передачи,

h_т = 0,8 [4. c. 401.]

К – коэффициент учитывающий сопротивление от натяжения цепи,

К=1,1 [4. с. 401]

Р = 4*102*0,8 /1,1*1,18=1648 Н,

Для обеспечения нормальных условий работы скребка необходимо чтобы

Tgλ ≤ tgj2, (3.4)

где l - угол отклонения от перпендикуляра цепи;

j2 – угол трения навоза о скребок.

Необходимое минимальное предварительное натяжение цепи Р_min определяется по формуле:

Р_min =P_o в_с /[t_ц (tgλ_max – f₁ tg² λ_max )]-P_o /[2(1-f₁ tgλ_max )], (3.5.)

где Р_о – сопротивление движению скребка при расположении его по нормали

к стене канавки, Н;

Р_о =Р/(1-f₁ *tgλ), (3.6.)

Р_о = 1648/(1-0,7)=1648 Н

в_с – расстояние точки приложения силы Р от цепи, в_с =0,5 в+с

в – длина скребка, в=0,285м;

с – расстояние от середины скребка до точки приложения силы Р, с=0,015 м;

t_ц – шаг цепи, t_ц = 0,08 м [26. С.26]

λ_max – максимально допустимый угол наклона скребка, λ_max = 15⁰ [4. с. 401]

f₁ – коэффициент трения навоза о боковую стенку канала, f₁ = 0,7 [4. С. 400.]

H_min =1648*0,157/[0,08 (0,26795 – 0,7*0,072)]-1648/[2(1-0,7*0,26795)]=1150 Н

3.5. Кинематический и энергетический расчет устройства

.Кинематические схемы навозоуборочного транспортера с дополнительным скребком представлена на рисунке 3.6.

Рис 3.6. Кинематическая схема навозоуборочного транспортера ТСН –160А с дополнительными скребком для очистки стойл.

1. приводная звездочка транспортера;

2. натяжная звездочка;

3. поворотная звездочка;

4. звездочка привода дополнительного скребка.

Окружная скорость вращения звездочки привода дополнительного скребка определяется по формуле:

W=υ/R, (3.8.)

где R – радиус звездочки привода дополнительного скребка.

W=0,18/0,15=1,1с^-1

Число оборотов скребка определяется по формуле:

n=30*W/П, (3.9.)

n=30*1,1/3,14=10,5 об/мин

Один полный оборот дополнительный скребок совершает за 6 секунд.

Условие эксплуатации учитывает коэффициент эксплуатации, который рассчитывается по формуле:

К_э = К_φ * К_т *К_γ (3.10.)

где К_φ – коэффициент угла наклона линии центров звездочек к горизонт К_φ =1

К_т – коэффициент температуры окружающей среды, Кт =1

К_γ - ккоэффициент ударности, учитывающий характер нагрузки,

К_γ =1,01 [15. с. 85]

Передаточное число цепной передачи U =1, т.к. число оборотов звездочек равны между собой.

Вращающий момент цепной передачи определяется по формуле :[15. с. 83]

M=9550*N/n (3.11.)

М=9550*4/10,5=3351Нм

Полезное усилие, передаваемое цепью рассчитывается по формуле:

Р=1000 N/ υ (3.12.)

Р=1000*4/0,18=22 кН

Проверочный расчет привода транспортера проводится по формуле:

N_ов =КРυ/102h_т , (3.13.)

где К – коэффициент, учитывающий сопротивление от натяжения на

приводной звездочке, К=1,1 [4. С. 401]

N_ов =1,1*1630*0,18/102*0,8=3,6кВт

Для привода данного транспортера принимается электродвигатель, входящий в комплект поставки транспортера [26. С.5]

1. Для горизонтального транспортера электродвигатель 4а 112МВБСУ1 исп. 1М3081 ТУ16 –510.536-79 мощность 4 кВт с частотой вращения 16,7 с^-1 (1000об/мин);

2. Для наклонного транспортера элетродвигатель 4А80В4БСУ1 исп. 1М3081 ТУ16-510.375-79 мощностью 1,5 кВт с частотой вращения 25 с^-1 (1500 об/мин)

Передаточное число привода горизонтального транспортера 71,4 наклонного – 27,85.

3.6. Расчет на прочность скребка и вала устройства для

очистки стойл

3.6.1. Расчет скребка. Исходные данные:

1. материал скребка капрон ТУ-6-0-6-309-70

2. площадь поперечного сечения скребка, м² 1,2*10^-3

3. допустимое напряжение на изгибе, Н/м² 3924*10⁴

4. предел прочности, Н/м² 8829*10⁴

5. сила сопротивления навоза скребка, Н 103

Скребок работает на изгиб. Условие прочности при изгибе имеет следующий вид:

ζ = М/W_x ≤ [ζ ]_u , (3.14.)

где ζ – напряжение, возникающее в поперечном сечении скребка под

действием силы сопротивления навоза, Н/м² ;

М – максимальный изгибающий момент, Нм;

[ζ ]_u – допустимое напряжение на изгиб для капрона, Н/м² ;

W_x – момент сопротивления поперечного сечения скребка относительно

нейтрального слоя, м⁴ (рис3.7)

W_x =ав² /6, (3.15.)

где а – ширина поперечного сечения скребка, м;

в – высота поперечного сечения скребка, м.

W_x =0,01*0,12² /6=2,4*10^-5 м⁴

Рис.3.7 Поперечное сечение Рис.3.8. Схема действия силы

скребка . сопротивления навоза.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

М=Р*L, (3.16.)

где Р – сила сопротивления навоза скребку, Н;

L – плечо, на котором действует сила, м (рис.3.8).

М=103*0,6=61,8Нм

ζ =61,8/2,4*10^-5 =257,5*10⁴ Н/м²

ζ < [ζ]_u 257,5*10⁴ < 3924*10⁴

Условия прочности выдержано.

Коэффициент запаса прочности при изгибе определяется по формуле:

К= ζ/[ζ]_u , (3.17.)

где ζ – предел прочности при изгибе для капрона, Н/м² .

К =8829*10⁴ /3924*10⁴ =2,2

Коэффициент гарантии определяется по формуле:

п=Т*К*Э*М, (3.18)

где Т- технологический коэффициент учитывающий специфику

технологического процесса изготовления детали,

Т=Т₁ *Т₂ *Т₃ (3.19.)

Т₁ – учитывает метод формирования детали,Т₁ = 1,10;

Т₂ – учитывает способ отверждения, Т₂ =1,15;

Т₃ – учитывает метод пропитки арматуры связывающим. Т₃ = 1,05 [ 19. С.45.]

К – расчетно- конструкторский коэффициент, учитывающий точность

расчета и особенности конструктивных форм,

К=К₁ *К₂ *К₃ , (3.20.)

К₁ – учитывает точность расчета, К₁ =1,4;

К₂ – учитывает влияние концентратов напряжений, К₂ =1,0;

К₃ – учитывает сложность геометрических форм и габариты детали,

К₃ =1,1 [19. С. 45]

Э – эксплуатационный коэффициент, учитывающий условия

эксплуатации:

Э=Э₁ *Э₂ *Э₃ , (3.21.)

где Э₁ – учитывает ответственность детали и ее функции в работе машины,

Э₁ = 1,01;

Э₂ – учитывает характер нагружения, Э₂ =1,0;

Э₃ – учитывает агрессивность среды, Э₃ =1,2 [19. С. 46]

М – структурно –материальный коэффициент, учитывающий особенности структурного строения и физико –механических свойств пластмасс:

М=М₁ *М₂ *М₃ , (3.22..)

где М₁ – учитывают термохимическую природу материала, М₁ =1,05;

М₂ – учитывает физико – механические свойства, М₂ =1,10;

М₃ – учитывает строение материала, М₃ =1,00.

Т=1,1*1,15*1,05 =1,33

К=1,4*1,0*1,1=1,54

Э=1,01*1,0*1,2=1,21

М=1,05*1,1*1,0=1,16

n=1,33*1,54*1,21*1,16=2,86

Допускаемые напряжения[ζ]_u необходимо корректировать для каждого конкретного случая по формуле:

[ζ]_u =[ζ]_u /n, (3.23.)

где [ζ]_u –откорректированное для данного случая допустимое напряжение

капрона при изгибе Н/м²

[ζ]_u =3924*10⁴ /2,86=1372*10⁴ Н/м²

Эпюры действующих на скребок силы и момента представлены на

рисунке 3.9. 0<X<L

Q=P

М_х =-Р_х +М_кр

х=0 М_(о) =М_кр

х=L М_(е) =-РL +М_кр

Q=103Н

х=0 М=815 Нм

х=0,6 М=815-103*0,6=753,2Нм

Рис.3.9. Эпюры силы и момента, действующих на скребок.

3.6.2. Расчет вала производится на изгиб с кручением по формуле:

ζ _экв =М_пр /W_р ≤[ζ], (3.24.)

где ζ _экв – эквивалентное напряжение, Н/м² ;

М_пр – максимальный приведенный момент в опасном сечении, Нм;

W_р – момент сопротивления в опасном сечении, м³

[ζ] – допускаемое напряжения, Н/м² .

Расчетная схема представлена на рисунке 3.10.

Рис.3.10. Расчетная схема.

Приведенный момент определяется по формуле:

М_пр = М² _изг +М² _кр , (3.25.)

где М_изг – максимальный изгибающий момент в опасном сечении, Нм;

М _изг =Р*L, (3.26.)

где Р – сила, действующая на вал от цепи транспортера, Р=1630Н;

L – плечо, на котором действует сила Р, L=0,025 м.

М_кр – максимальный крутящий момент на валу устройства, Нм.

М_кр = Р*(Д/2), (3.27.)

Д – наружный диаметр звездочки, Д=0,3 м

Момент сопротивления определяется по формуле:

W_р =П*d³ /16≈0,2d³ , (3.28.)

где d –диаметр вала, мм.

Так как изгибающий момент незначительный, то расчет вала необходимо производить на кручение по формуле:

τ=М_кр /W_р ≤[τ], (3.29.)

где [τ] – допустимое напряжение при кручении, [τ] =80мПа для Ст.5

М_кр =1630*(0,3/2)=244,5Нм

Подставляя формулу 3.28 в формулу 3.29 определяется диаметр вала по формуле:

d= ³ М_кр /0,2*[τ], (3.30.)

d = 244,5*10³ /0,2*80=27мм

Диаметр вала округляется до 30 мм.

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

n=τ_т /[τ] =0,5 ζ_т /[τ], (3.31.)

ζ_т - предел текучести материала, ζ_т =275 МПа для Ст. 5.

n=0,5*275/80=1,72

Эпюры действующих на вал силы и моментов представлены на рисунке 3.11.

Рис.3.11. Эпюры действующих на вал силы и моментов

3. 7.Экономическое обоснование разработанной конструкции.

Затраты на изготовление сборочной конструкции определяется по формуле:

С_м = С_с +С_дм +С_пи +С_сб +С_цн , (3.32.)

где С_с – стоимость изготовления плиты, грн;

С_дм - затраты на изготовление деталей на металлорежущие

станки, грн;

С_пи – цена покупных изделий по прейскуранту, грн;

С_сб – заработная плата рабочих, занятых на сборке конструкции, грн;

С_цн , - цеховые накладные расходы на изготовление узла, грн.

Стоимость изготовления плиты:

С_с = Q_с С_сд , (3.33.)

где Q_с – масса материала, израсходованного на изготовление

плиты, кг;

С_сд – средняя стоимость 1 кг готовых деталей, грн.

Масса материала:

Q_с = AQⁿ _д (3.34)

где А,n-коэффициенты, зависящие от вида материала детали,

способа ёё изготовления и т.д.;

Q_д -чистая масса детали,кг

Q_c =1,17*1,2 ^0,98 =1,3 кг

С_с = 1,3*0,25=0,325 грн.

Затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках рассчитываются по формуле:

С_м = k_n* k_об* k_1* n_* С_ч* t_в +С_1* Q_с , (3.35)

где k_n - коэффициент, учитывающий масштаб производства,

k_n =2,5 [ 2. с. 169 ]

k_об - коэффициент, учитывающий наивысшую точность обработки,

k_об =1,3 2. [с. 170]

k_{1 -} коэффициент, учитывающий наивысший класс чистоты поверхности,

k₁ = 1 [2. с. 170]

n – число однотипных деталей;

С_{ч –} часова ставка рабочих, начисляемая по среднему разряду_, С_ч = 0,58 грн.

t_в – средняя трудоёкость изготовления деталей, t_в = 2ч;

С₁ - цена 1 кг материала заготовки_, С₁ = 0,185 грн [2.с.170]

С_м =2,5*1,3*1*1*0,58*2+0,185*1,3=3,6 грн.

Заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке узла определяется по формуле:

С_сб = k_* k_с* С_ч ∑ t_сб * k_і , (3.36)

uде k- коэффициент, учитывающий доплаты к основной

зароботной плате k=1,025 [2.с.171]

k_с -коэффициент, учитывающий соотношение между полным и

оперативным временем сборки k_с =1,08 [2.с.171]

t_сб – тружоемкость сборки отдельных элементов

конструкции, ч [2.с. 172]

k_і – коэффициент, учитывающий конструктивные

особенности изделия и его элементов;

С_сб =1,025*1,08*0,46 (0,03*0,5+0,44*0,2+0,007*0,1+0,033*0,2)=0,56 грн

Цеховые накладные расходы на изготовления узла рассчитываются по формуле :

С_цн = 0,01 С_пр.р R, (3.37.)

где С_{пр.р –} зароботная плата производственных рабочих с учетом дополни-

тельной оплаты и начислений по соцстраху, грн;

R – общепроизводственные накладные расходы предприятия, %;

Заработная плата производственных рабочих определяется по формуле:

С_пр.р =С_пр +С_до +С_сц , (3.38.)

где С_пр – основная заработная плата производственных рабочих, грн;

С_до – дополнительная оплата, грн;

С_до =0,02С_пр (3.39)

С_сц - начисление по госстраху, грн.

С_сц =0,0044 (С_пр +С_до ), (3.40.)

Основная заработная плата определяется по формуле:

С_пр =С_м +С_сб , (3.41.)

где С_{м –} заработная плата рабочих занятых на металлорежущих станках, грн;

С_сб - заработная плата производственных рабочих, занятых на сборе

узлла, грн.

Значение С_м опрелделяется по формуле:

С_м = kt_в С_ч , (3.42.)

где t_{в –} средняя трудоёмкость изготовления деталей, ч;

С_{ч –} часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду, грн.

С_м =1,025*1,4*0,52=0,75 грн.

С_пр =0,75+0,56=1,31 грн

С_до =0,02*1,31=0,03грн

С_сц =0,044(1,31+0,03)=0,06 грн

С_пр.р =1,31+0,03+0,06=1,4 грн

С_цн = 0,01*1,4*30=0,42 грн.

Расчет производится для изготовления и сборки одного узла очистки стойл. Затраты на его изготовление и уборку равны:

С_м = 0,325+3,6+3,2+0,56+0,42=8,1грн

Для изготовления и сборки 800 таких узлов необходимо затратить

С_м = 8,1*800=6480 грн

Годовая экономия от снижения себестоимости продукции определяется по формуле:

Э_г = С₁ В₁ – С₂ В₂ Е, (3.43.)

где С₁ ,С₂ – себестоимость получаемой продукции соответственно до и после

внедрения машины, грн/кг;

В₁ ,В₂ – валовый выход продукции в год соответственно до и после

модернизации, кг/год;

Е – коэффициент приведения затрат до сопоставимого объёма.

Е = В₁ /В₂ (3.44.)

Е=3 850 000/4 400 000=0,94

Э_г = 0,231*3 850 000-0,2*4 400 000*0,94=9350 грн

Срок окупаемости затрат та машину определяется по формуле:

Т_од =(С_м -С_см )/Э_г , (3.45.)

где С_см – затраты на изготовление старой конструкции машины_, С_см =О

Т_од =6480/9350=0,7лет

4.Безопасность жизнедеятельности

4.1. Анализ организации работы по охране труда и экологичности

производства.

Закон Украины «Об охране труда» обязывает владельца создать в каждом структурном подразделении и на рабочем месте условия труда в соответствии с требованиями нормативных документов, а также обеспечить соблюдение прав рабочих по охране труда, гарантированных другими законодательными актами.

В соответствии с Постановлением Кабинета Министров №64 от 27.01.93 и приказа Госнадзорохрантруда №132 от 21.12.93 г. в хозяйстве должна быть разработана система управления охраной труда, включающая 17 основных нормативных актов и среди них важнейшие.

1) Положения системы управления КСП им. Чкалова;

2) Положение о службе охраны труда предприятия;

3) Положение об обучение, инструктаже и проверке знаний работников по вопросам охраны труда;

4) Инструкции по охране труда для работающих по профессиям и видам работ;

5) Общеобъективные и цеховые инструкции о мероприятиях пожарной безопасности.

Так как названных и других документов в хозяйстве не имеется, то не наблюдается:

1) четкой системы в организации управления охраной труда на предприятии, проведение систематического контроля за выполнением управленческих решений, за состоянием безопасности и условий труда;

2) не определены обязанности, права и ответственность должностных лиц за выполнением возложенных функций по охране труда:

3) не организована аттестация рабочих мест на соответствие требованиям нормативных актов по охране труда;

4) не определены правила безопасного проведения работ и поведения на территории на предприятиях, производственных помещениях цеха животноводства;

5) не разработаны инструкции по охране труда;

6) определение мероприятий пожарной безопасности;

7) не установлен порядок проведения предварительного и периодических медицинских осмотров.

Исходя из нормативных документов следует: разработать положение о системе управления охраной труда, в котором возложить ответственность за разработку, контроль и внедрение на главного зоотехника, а на производственных участках – на руководителей участков.

4.2. Реализация требований нормативных документов при

выпол нении технологических процессов на МТФ.

Выполнение технологических процессов на молочно- товарном предприятии (ферме) с соблюдением требований охраны труда регламентируется рядом нормативных документов:

1) НАОП 2.0.00-2.01-83. Процессы производственные в сельском

хозяйстве. Общие требования безопасности;

2) НАОП 2.1.2021.01-87. Правила безопасности при производстве

продук ции растениеводства;

3) НАОП 2.1.20-1.03-75. Правила работы и охраны труда в

ветеринарных лабораториях

4) НАОП 2.1.20-3.02.83. Доение коров. Первичная обработка, сохранение

и отправка молока. Требования безопасности.

5) НАОП 2.1.20-2.03-84. Содержание крупного рогатого скота. Требования безопасности.

6) НАОП 2.1.20-1.08-70. Санитарные и ветеринарные правила для молочных ферм колхозов и совхозов.

7) НАОП 2.1.20-2.07-85. Удаление, обработка сохранения навоза на животноводческих фермах. Требования безопасности.

8) Правила по технике безопасности для рабочих, занятых монтажом технологического оборудования животноводческих и птицеводческих ферм.

К сожалению из названных основных восьми нормативных документов в

хозяйстве имеется только НАОП 2.1.20-1.03-75.

4.3. Предлагаемые мероприятия по технической безопасности

на ферме и в кормоцехе.

При разработке мероприятий по технической безопасности на ферме руководствуются требованиями 1.2.20.42-79. Машины и оборудование для


29-04-2015, 04:12