Гноєзбиральні машини

Операції	Марки машин	Кількість машин	Продуктивність, т/год	Потужність, кВт	Час роботи на добу, год	Обслуг. персонал. чол.

3.5. Розрахунок технологічних ліній отримання молока і первинної обробки

На молочних фермах найбільш відповідальними і трудомісткими є такі операції, як доїння, обробка, зберігання і транспортування молока.

Підбір доїльної установки для конкретних умов полягає у виборі типу доїльного апарату (двотактного, тритактного або спеціального), яке використовується для стада, і самої установки, відповідної умовам утримання.

При проведенні розрахунку в пояснювальній записці необхідно привести схеми розміщення корів.

Для малоудійного стада, коли корови сильно розрізняються по молоковіддачі, і якщо обслуговуючий персонал недостатньо досвідчений, застосовують тритактні, безпечні доїльні апарати "Волга".

Доїльні агрегати з апаратом "Волга" призначені для доїння в переносні ємності. Іноді традиційні тритактні доїльні апарати застосовуються на високоудійних стадах.

В більшості випадків нині - застосовуються апарати: АДУ-1. низьковакуумний АДН-1, стимулюючий АДС-1,3.

Доїльні агрегати вибирають залежно від системи утримання корів: при прив'язному застосовують переважно лінійні доїльні установки; при боксовому, комбібоксовому і безприв’язному - "ялинки", "каруселі" та інші. На пасовищах використовують пересувні установки, в стаціонарних таборах можуть бути використані і доїльні установки, призначені для доїльних залів. На малих фермах використовують установки АІД-1, АІД-2.

Тривалість доїння корів буває різною, відрізняється кваліфікація доярок - вони виконують операції за різний час, конфігурація приміщення, де відбувається доїння, та інші причини не дають можливості організувати доїння так, як рекомендовано інструкцією.

У завдання розрахунку входить встановлення залежностей між заданим часом доїння корів, необхідною кількістю агрегатів і апаратів, кількістю доярок.

У розрахунку використовуються як паспортні дані доїльної установки, нормативні дані, так і хронометражні дані, отримані на конкретній фермі.

Якщо дані хронометражу сильно відрізняються від науково обґрунтованих даних, то розрахунок може бути проведений на період пуску установки і другий розрахунок - після відповідної підготовки обслуговуючого персоналу.

Отже, дано: поголів'я корів – m, голів;

- коефіцієнт дійності стада – К = 0,75…0,80.

Час доїння усього стада, або окремої групи корів при змінно-потоковому обладнанні по зоотехнічних вимогах складає Т_д = 2 години.

На великих промислових комплексах, де використовується змінно-потокова система утримання тварин, час доїння усього стада досягає 5…6 год..

Наступний розрахунок для таких комплексів треба вести для однієї групи.

3.5.1. Розрахунок лінійних доїльних установок.

Кількість доїльних апаратів, потрібна для обслуговування усього стада, п_ф:

п_ф = т · К · t_маш / Т_д, шт., (5.1)

де m - число корів на фермі, гол.;

К - коефіцієнт дійності стада;

t_маш - середній час доїння однієї корови, хв. (паспортні дані апарату);

Т_д - тривалість доїння усього стада, хв.

Оптимальне число доїльних апаратів, з яким повинен працювати один оператор, n_опт:

(5.2)

де Σt_pо - сумарний час ручних операцій, хв., залежить від типу доїльної установки, від прийнятої на фермі організації праці, від кваліфікації операторів:

t_ро = t_п + t_п.ст + t_пк + t^I_п + t_зо + (t_зл+t_вм ) / 2, с. (5.3)

Приклад рівняння наведений для розрахунку АД-100А6, ДАС-2Б, АІД-1,

де t_п - час підготовки, с;

t_ст - час постановки стаканів, с;

t_пк - час короткого переходу, с;

t^I_n - час великого переходу, с;

t_зо - час завершальних операцій, с;

t_зл+t_вм - час зливу і віднесення молока, с.

При отриманні n_опт дробового числа округлюємо в меншу сторону, це змушує оператора не мати простоїв. Скорочення часу операції, обумовлене фізіологією тварини не допускається.

При роботі доїльних установок з молокопроводом, або з прохідними верстатами перетворити початкову формулу не представляє складності.

Кількість корів, що видоюється за годину усіма операторами, складає:

Q = q · n_oпm · N , корів/год., (5.4)

де q - кількість корів, що видоюється за годину одним доїльним апаратом:

(5.5)

де t_з.ап - час зайнятості апарату при видоюванні однієї корови, с;

t_з.ап = t_маш + t_рр, с; (5.6)

N - число операторів, обслуговуючих стадо:

(5.7)

де Q_н - необхідна пропускна спроможність доїльної установки:

(5.8)

Q_ф - кількість корів, яку видоює оператор за годину, працюючи з n_опт кількістю доїльних апаратів:

(5.9)

Отже, необхідне число операторів буде рівне:

(5.10)

Кількість установок визначають, виходячи з необхідного числа доїльних апаратів, n_ф.

3.5.2. Особливості розрахунку доїльних установок типу "Тандем" УДА-8А

Сумарний час ручних операцій в цьому випадку складає:

t_ро = t_п + t_п.ст + 2t_пк , с. (5.11)

Оптимальне число доїльних апаратів буде рівне:

(5.12)

і визначається не час зайнятості апарату, а час зайнятості стійла:

t_з.ст = t_маш + Σt_ро + t_вп + t_вип, с. (5.13)

3.5.3. Особливості розрахунку доїльних установок типу "Ялинка" УДА-16А.

Сумарний час ручних операцій в цьому випадку складає:

Σt_ро = t_п + t_п.ст + 2t_пк, c. (5.14)

Оптимальне число доїльних апаратів буде рівне:

(5.15)

і визначається не час зайнятості апарату, а час зайнятості стійла:

t_з.ст = 2t_маш + t_вп + t_вип, с. (5.16)

Стійло групове, час впускання і випуску відноситься до усіх "n" апаратів, тому пропускна спроможність УДА- 16А вище, ніж у УДА-8А.

(5.17)

де К - число циклів доїння в одному груповому стійлі. Число корів, що видоюється за годину складе:

Q = 2 · К · n_опт, корів/год. (5.18)

де 2 - означає пропускну спроможність двох сторін установки (двох групових стійл).

3.5.4. Розрахунок технологічних ліній первинної обробки молока.

Визначивши тип і вибравши марку доїльної установки, необхідно вибрати технологічну лінію первинної обробки молока, не забуваючи про те, що в комплект багатьох доїльних машин входять і деякі машини для первинної обробки молока.

Вибір ПТЛ первинної обробки молока обумовлюється формою постачання продукції в торговельну мережу. Найбільш поширена форма: молоко проходить на фермі первинну обробку, далі поступає на молокозавод. Інший варіант: первинна обробка більш поглиблена на фермі і навіть переробка з наступним постачанням споживачеві.

Максимальна продуктивність ПТЛ:

(5.19)

де G - середньорічний надій на корову (продуктивність), кг;

К_р - коефіцієнт річної нерівномірності поступання, К_р = 1,2...1,3;

К_н - коефіцієнт добової нерівномірності поступання молока: при двократному доїнні, К_н - 1,8..3,0, при триразовому доїнні, К_н = 1,2…1,8;

К_д - кратність доїння, К_д - 2…3,

Перша операція, як правило, очищення. Для грубого очищення використовують цідилки, фільтри лавсанові, встановлені в ПТЛ доїння.

Для тонкого очищення використовують відцентрові молокоочисники і вибирають їх залежно від годинної продуктивності ПТЛ:

М = П / р, л/год., (5.20)

де р - щільність цілісного молока, р = 1,027…1,034 кг/дм³.

Далі визначається тривалість безперервної роботи сепаратора-очисника (год.). Вона повинна забезпечити обробку молока протягом одного часу доїння Т_д без розбирання сепаратора.

Т_о = V_гр · 100/ Р , хв., (5.21)

де V_гp - об'єм грязьового простору барабана, дм³;

P - відсоток відкладення сепараторного слизу від загального об'єму очищеного молока, Р = 0,03…0,06 %.

Якщо Т_о > Т_д , то в технологічну лінію встановлюють магістральний фільтр, що зменшує забруднення молока.

Наступна операція - охолодження. Зазвичай використовуються пластинчаті охолоджувачі.

Визначається необхідна робоча поверхня водяної секції охолоджувача:

(5.22)

де С_м - питома теплоємність молока, С_м = 3,95 кДж/кг-град;

n_в - кратність витрати води, n_в = 2,5...3;

С_в - питома теплоємність води, С_в = 4,2 кДж/кг-град;

К_в - загальний коефіцієнт теплопередачі водяної секції, К_в = 1730 Вт/м²град;

t_м - початкова температура молока, t_н = 32...34°С (температура молока, що поступає з лінії доїння);

t_в - початкова температура води, t_в = 6…10°С;

τ_в - кінцева різниця температур молока і води, τ_в = 3…8°С.

Визначається число пластин водяної секції:

п = S_охл / S_пл , (5.23)

де S_пл - площа робочої поверхні однієї пластини.

Підбирається охолоджувач за технічними характеристиками.

При необхідності слід виконати розрахунок за аналогічною методикою для секції охолоджувача.

Для економії охолоджувальної рідини і для отримання холодоносія низької температури у будь-яку пору року використовують холодильні машини.

Вибір холодильної машини ведуть по секундній продуктивності холоду :

(5.24)

де t_к - температура охолодженого молока, град.

Необхідна продуктивність холодильної машини складе:

Q_{хіл.маш} = К_нс · Q , (5.25)

де Q_{хол.маш} - секундна продуктивність холодильної машини, кВт;

К_нс - коефіцієнт, що враховує втрати в навколишнє середовище, К_нс = 1,05...1,10.

Необхідно підібрати холодильну машину за технічними характеристиками.

При необхідності включення в ПТЛ сепарації, пастеризації, нормалізації, рекуперації рекомендується користуватися літературними даними по темі "Первинна обробка молока".

3.6. Розрахунок механізації водопостачання

Метою розрахунку водопостачання є визначення середньодобової витрати води Q_ср.доб, максимальної секундної витрати Q_{max c} і на цій основі вибір діаметрів труб зовнішнього водопроводу і висоти водонапірної башти.

3.6.6.1. Середньодобова витрата води на фермі.

Середньодобова витрата визначається по формулі:

(6.1)

де n_i - кількість споживачів i-го виду;

q_i - середньодобова норма споживання води i -м споживачем, л/добу;

N - загальна кількість споживачів.

Добові норми водоспоживання тваринами залежать від віку, продуктивності, умов утримання і інших чинників.

Дані по водоспоживанню тваринами і норми витрати води на технологічні потреби приведені в додатках 12 і 14.

3.6.2. Максимальна добова витрата води.

При визначенні максимальної секундної витрати води, яка служить основою гідравлічного розрахунку розгалуженої тупикової водопровідної мережі на фермі, враховують наступні чинники: нерівномірність добової і годинної витрати води у вузлах мережі.

(6.2)

де ₁ - коефіцієнт нерівномірності добового споживання води, ₁ = 1,3;

₂ - коефіцієнт нерівномірності годинної витрати води:

- для тваринницьких ферм з автонапувалками ₂ = 2,5,

- для комунального сектора ₂ = 2.

Розрахункова витрата води на кожній з ділянок, мережі визначається шляхом послідовного руху і підсумовування витрат у вузлах в напрямі від кінцевих точок водоспоживання до водонапірної башти.

Діаметри труб ділянок зовнішнього водопроводу визначаються за величиною витрати води Q_i (м³/с) на цих ділянках.

Розрахунковий діаметр трубопроводу визначається по формулі:

(6.3)

де V_ек - значення економічної швидкості руху води в трубах. Економічна швидкість руху води коливається в межах 0,7 м/с < V_ек < 1,5 м/с, зазвичай приймають V_ек = 1 м/с.

Розрахунковий діаметр ділянки водопровідної мережі, що приймається, округляється до найближчого стандартного значення, після чого визначається фактична швидкість руху води по ділянці і перевіряється співвідношення 0,7 м/с < V_факт < 1,5 м/с.

3.6.3. Визначення втрат тиску в трубах.

Втрати тиску в трубах визначаються для квадратичної області опору:

(6.4)

де l_i - довжина ділянки мережі, м;

K_i - модуль витрати для відповідного діаметру трубопроводу, м³/с.

Модуль витрати - величина, яка залежна від діаметру, матеріалу, технології виготовлення і терміну експлуатації труб.

3.6.4. Визначення висоти водонапірної башти.

Висота установки бака H_б водонапірної башти залежить від вільного тиску Н_св в "початковій точці", суми втрат тиску в магістральному трубопроводі, відміток поверхні землі в місцях установки башти z_б і "початкової точки" z_факт.

Н_б= Н_св + Σh_1i + z_факт - z₆, м . (6.6)

Зазвичай для рівного майданчика забудови ферми z_факт = 0, а z_б найбільша. Вільний тиск для одноповерхової забудови Н_св = 8 - 10 м "Початкова точка" - це точка найбільш віддалена від башти і така, що належить магістралі, як найбільш навантажена витратами з протяжної лінії. Визначається за допомогою генерального плану ферми, на який наноситься схема зовнішнього водопроводу.

На тваринницьких фермах найбільшого поширення мають збірно-блокові металеві безшатрові башти-колони марки БК, які промисловість випускає трьох типорозмірів з місткістю бака 15, 25, 50 м³ при висоті від дна бака до рівня землі 8…30 м. Колона башти також заповнюється водою, внаслідок чого загальна її місткість стає значно більше паспортній місткості одного бака.

Діаметр труб внутрішнього водопроводу можна також встановити залежно від числа обслуговуваних водорозбірних точок:

Кількість водорозбірних точок	1...3	4...10	11...20	21...40	41...60
Внутрішній діаметр труб, мм	15	20	25	32	42

3.6.5. Вибір типу автонапувалок і визначення необхідної кількості.

Тип і число автонапувалок вибирають залежно від способу утримання, виду тварин і птиці, їх поголів'я і технічних характеристик автонапувалок.

3.7. Розрахунок технологічної лінії забезпечення оптимального мікроклімату

3.7.1. Розрахунок вентиляції.

Визначення необхідного способу вентиляції.

Спосіб вентиляції визначається по кратності n повітрообміну :

(7.1)

де С - необхідний повітрообмін, м³/год.;

V_п - об'єм приміщення, V_п = l·b·h , м³;

l - довжина приміщення, м;

b - ширина приміщення, м;

h - висота приміщення, h = 2,5.3,0 м.

Залежно від кратності повітрообміну застосовується наступний спосіб вентиляції: для ферм: природна вентиляція - n < 3, штучна вентиляція - n = 3…5, штучна з підігріванням повітря, - n > 5; для пташників - n = 10…12.

Розрахунок повітрообміну проводиться по окремих видах шкідливих виділень (розрахунок вести по максимальній для цього приміщення шкідливості).

Необхідний повітрообмін при підвищеній концентрації шкідливих газів (зазвичай СO₂) в приміщенні визначають по формулі:

(7.2)

де Σq - сумарний вступ СO₂ від усіх джерел, дм³/год;

m - кількість тварин;

q₀ - кількість СO₂, що виділяється однією твариною;

q₁ - допустима концентрація СO₂ в повітрі приміщення, q₁ = 2,50 дм³/м³;

q₂ - вміст СO₂ в припливному повітрі, q₂ = 0,3..0,4 дм³/м³.

Повітрообмін за вмістом вологи:

(7.3)

де Σq₁ - сумарне вологовиділення усіма тваринами і продуктами їх життєдіяльності, г/год.;

q₁ - вологовміст повітря приміщення, яке визначається по діаграмі Н-d, г/кг сухого повітря;

q₂ - вологовміст зовнішнього повітря, яке визначається по діаграмі Н-d, г/кг сухого повітря;

р - щільність повітря при температурі приміщення, кг/м³:

р = 346/(273 + t_B) + Р/101,3 , (7.4)

t_B - температура повітря в приміщенні, °С;

Р - атмосферний тиск, кПа.

Повітрообмін по надлишковій теплоті:

(7.5)

де Q₁ - тепло, що виділяється тваринами при, максимально допустимій температурі повітря, кДж;

Q₂ - тепло, що виділяється іншими джерелами, кДж;

і_в - тепловміст повітря всередині приміщення, кДж/кг;

i_н - тепловміст поступального повітря, кДж/кг.

За розрахунковий повітрообмін приймаються найбільший, по якому і визначається кратність повітрообміну і вид вентиляції.

Список рекомендованої літератури