Технологический расчёт линии кормов

Вариант задачи 84102

1 Поголовье дойных коров на ферме m =800 гол.

2 Суточная потребность силоса на одно животное a₁ =44кг.

3 Суточная потребность грубых кормов на одно животное a₂ =15 кг.

4 Суточная потребность в корнеклубнеплодах на одно животное a₃=16 кг.

5 Суточная потребность в концентрированных кормах на одно

животное a₄ = 5кг.

- кормление животных трехразовое;

- приготовление кормов заканчивается перед началом кормления;

- на приготовление кормов отведено не более 2 (двух) часов перед началом кормления.

Распорядок дня:

- первое кормление в 7 часов;

- второе кормление в 13 часов;

- третье кормление в 19 часов.

Производственную технологическую линию обработки кормов образуют машины и аппараты, установленные в определенной последовательности, которая обеспечивает выполнение заданного технологического процесса.

Технологический расчет любой линии заключается в подборе машин и аппаратов в потоке, то есть согласование работы машин по производительности, времени работы, приводу и далее в соответствии с зоотехническими и другими требованиями.

Определение потребности в кормах

Суточную потребность в одном виде корма для определенной группы животных определяют по формуле

q=a·m

где q - суточная потребность в одном виде корма для определенной группы животных, кг;

a - масса конкретного корма в суточном рационе животного, кг;

m - количество животных на ферме (в группе), гол.

Необходимое количество силоса определится по формуле:

Q₁=a₁·m

где q₁ - необходимое количество силоса на сутки для указанной группы животных, кг;

a₁ - масса силоса в суточном рационе животного, кг ;

m - поголовье крупного рогатого скота, гол.

По исходным данным a₁=44 кг ; m=800 гол.

Тогда q₁ =44·800=35200 кг=35,2 т .

Необходимое количество грубых кормов определится по формуле:

q₂=a₂·m,

где q₂ - необходимое количество грубых кормов на сутки для указанной группы животных-кг

a₂ - масса грубых кормов в суточном рационе животного, кг.

По исходным данным a₂ = 15кг; m =800 гол,

Тогда

q₂=15·800=1200кг=12т.

Необходимое количество корнеплодов определится по формуле:

q₃=a₃·m,

где q₃ - необходимое количество корнеплодов на сутки для указанной группы животных, кг;

a₃ - масса корнеплодов в суточном рационе животного, кг.

По исходным данным a₃ =16кг; m=800гол.

Тогда

q₃=16·800=12800 кг=12,8т.

Необходимое количество концентрированных кормов определится по формуле:

q₄=a₄·m,

где q₄ - необходимое количество концентрированных кормов на сулеи для указанной группы животных,кг;

a₄ - масса концкормов кормов в суточном рационе животного, кг.

По исходным данным

a₄=9кг; m=400гол.

Тогда

q₄=5·800=3600кг=4,0 т.

Поскольку принято трехразовое кормление, то массу каждого вида корма, подлежащего обработке к началу кормления (разовую дачу для одной группы животных), рассчитывают по формуле

где Q_раз - разовая дача корма для одной группы животных. подлежащего обработке к на чалу кормления, кг;

k_j - процент разовой дачи от суточного расхода корма при j -ом кормлении;

k_j =0,3...1,0 иди (30...100%); при одноразовом кормлении

k_j =1 или (100%); при двухразовом кормлении

k_j = 0,4...0,6 или (40...60%); при трехразовом кормлении

k_j =0,3...0,5 или(30...50%).

Массу каждого вида корма, подлежащего обработке к началу кормления (разовая дача для всех животных).

Для данного расчетного примера при трехразовом кормлении принимаем

; ; .

Тогда, пользуясь формулой, находим разовую дачу силоса , , для всех животных.

Дневная дача:

==,

Тогда ===10,56т.

Вечерняя дача:

=,

Тогда ==14,08т.

Аналогично рассуждая без пояснений, находим разовую дачу (утреннюю, дневную, вечернюю) грубых кормов, корнеклубнеплодов и концкормов для всех животных.

Для грубых кормов:

===3,6т.

==4,8 т.

Для корнеклубнеплодов:

.

.

Для концентрированных кормов:

===1,2 т.

==1,6 т.

После определения суточного и разового (на одну дачу) количества кормов, определяют максимальную производительность поточной технологической линии (или машины) по формуле

,

где Q_птл - максимальная производительность ПТЛ (или машины), т/ч;

Q_max - максимальное количество корма, которое необходимо обработать (подго- товить) на разовую дачу, т:

T_обр - время обработки; по зоотехническим требованиям

T_обр =1,5. ..2,0 ч.

Для данного расчетного примера максимальное количество корма, которое необходимо обработать (подготовить) приходится на вечернюю разовую дачу.

Находим максимальную производительность ПТЛ (или машины) обработки (приготовления) силоса.

Для силоса:

где Q_ПТЛ - максимальная производительность ПТЛ (или машины),обработки силоса , т/ч.

По расчетам (проведенным ранее) имеем =6,08т. Время обработки принимаем 2 (два) часа.

Тогда

т/ч

Аналогично рассуждая без пояснений, находим максимальную производительность ПТЛ (или машины) обработки (приготовления) грубых кормов, корнеплодов, концентрированных кормов.

Для грубых кормов:

т/ч.

Для корнеклубнеплодов:

т/ч.

Для концентрированных кормов:

т/ч.

В последующих расчетах по максимальной производительности определяют необходимые параметры машин технологической линии, подбирают машины по каталогу (справочнику) и пересчитывают работу машин на фактическое время по формуле

,

где - максимальное расчетное количество продукта, подлежащего обработке на поточной технологической линии (или на машине)

- производительность машины, выбранной по каталогу , т/ч;

- фактическое время работы линии (или машины), ч .

Если после расчетов получим фактическое время работы значительно больше времени обработки ( >> ), то берем не одну машину, а несколько, разделяя поток на этом участке (или выбираем другую машину с большей производительностью).

Если фактическое время работы значительно меньше времени обработки ( << ), то применяются дополнительные емкости в линии (или выбираем другую машину с меньшей производительностью).

Далее, рассмотрим и рассчитаем линии обработки (приготовления) силоса, грубых кормов, корнеклубнеплодов, концкормов .

ЛИНИЯ ОБРАБОТКИ СИЛОСА

Для данного расчетного примера не учитываем в расчетах погрузку силоса из траншеи и транспортное средство. Считаем, что силос транспортным средством доставлен непосредственно к кормоцеху и выгружен в питатель.

Линия силоса:

Приём→накопление→дозирование→смешивание;

По расчетам (проведенным ранее) имеем:

q₁ =35200 кг=35,2 т .

=10,56т; =10,56т;

=14,08т; т/ч;

Для предварительного измельчения и рыхления силоса выбираем питатель ПДК-Ф-18 ,имеющего пропускную способность до 18 т/ч(5/ч) и мощность двигателя: =18,7 кВт.

Тогда

.

Фактическое время работы питателя при подготовке кормов (силоса):

для утренней дачи будет

для дневной дачи

для вечерней дачи

Для загрузки силоса на сборный транспортер (или непосредственно в смеситель) выбираем транспортер скребковый ТС-40М, имеющего производительность 40 т/ч ( 40 т/ч) и мощность двигателя =3кВт.

Тогда

.

Фактическое время работы транспортёра

для утренней дачи будет:

для дневной дачи

для вечерней дачи

Учитывая (технологическое решение), что питатель и транспортер должны работать одновременно, принимаем фактическое время работы транспортера при подготовке силоса для утренней, дневной и вечерней дачи равным времени работы питателя.

ЛИНИЯ ОБРАБОТКИ ГРУБЫХ КОРМОВ

Для данного расчетного примера не учитываем в расчетах погрузку грубых кормов из склада (или площадки) и транспортное средство. Считаем, что грубые корма (россыпью, в тюках, в рулонах) транспортным средством доставлены непосредственно к кормоцеху и выгружены в питатель.

Линия грубых кормов:

Приём→накопление→измельчения→дозирование→на смешивание;

По расчетам (проведенным ранее) имеем

=6,4 т .

=3,6т; =3,6т;

=4,8т; 2,74т/ч.

Для предварительного измельчения и рыхления грубых кормов выбираем питатель ПДК-Ф-3, имеющего пропускную способность на грубых корках до 5 т/ч(5т/ч) и мощность двигателя; =18,7 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы питателя при подготовке грубых кормов :

для утренней дачи будет

для дневной дачи

для вечерней дачи

Для окончательного измельчения грубых кормов выбираем измельчитель ИСК-ЗА, имеющего производительность до 6 т/ч (принимаем 5т/ч) и мощность =39,2 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы измельчителя при подготовке грубых кормов :

для утренней дачи будет

для дневной дачи

для вечерней дачи

Для загрузки измельченных грубых кормов па сборный транспортер (или непосредственно в смеситель) выбираем транспортер скребковый ТС-40М имеющего производительность 40 т/ч ( 40 т/ч) и мощность двигателя =3 кВт.

Тогда

.

Фактическое время работы транспортёра

для утренней дачи будет

для дневной дачи

для вечерней дачи

Учитывая (технологическое решение), что питатель, измельчитель, транспортер должны работать одновременно, принимаем фактическое время работы транспортера при подготовке силоса для утренней, дневной и вечерней дачи равным времени работы питателя. и измельчителя.

.

ЛИНИЯ ОБРАБОТКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ

Для данного расчетного примера не учитываем в расчетах погрузку корнеклубнеплодов из склада (или площадки) и транспортное средство. Считаем, что корнеклубнеплоды (могут быть очень загрязненные, замерзшие) и далее транспортным средством доставлены непосредственно к кормоцеху и выгружены в питатель.

Линия корнеклубнеплодов : Приём→накопление→очистка→измельчение→на смешивание;

По расчетам (проведенным ранее) имеем:

=12,8 т .

=3,84т; =3,84т;

=5,12т; 2,93т/ч.

Для предварительного накопления и подачи корнеклубнеплодов в измельчитель выбираем транспортер ТК-5Б, имеющего производительность 5 т/ч (5 т/ч) и и мощность двигателя =3 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы транспортёра

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачи:

Для мойки и измельчителя корнеклубнеплодов выбираем измельчитель ИКМ-Ф-5, имеющего производительность до 7 т/ч (принимаем 5т/ч) и мощность =10,5 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы транспортёра

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачи:

Для загрузки промытых и измельченных корнеклубнеплодов на сборный транспортер (или непосредственно в смеситель) выбираем шнековый транспортер ШВС-40С , имеющий производительность 40 т/ч ( 40т/ч) и мощность двигателя =2,2 кВт.

Тогда

.

Фактическое время работы транспортёра

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачи:

Учитывая (технологическое решение), что загрузочный транспортер, мойка измельчитель и подающий транспортер должны работать одновременно, принимаем фактическое время работы питающего транспортера при подготовке корнеклубнеплодов для утренней, дневной и вечерней дачи равным времени работы загрузочного транспортера и мойки-измельчителя.

ЛИНИЯ ОБРАБОТКИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КОРМОВ

Для данного расчетного примера не учитываем в расчетах погрузку зерновых концкормов из склада и транспортное средство. Считаем, что зерновые концкорма транспортным средством доставлены непосредственно к кормоцеху и загружены в бункер (бункеры).

По расчетам (проведенным ранее) имеем:

= 3,6т .

=1,2 т; =1,2т;

=1,6т; 0,91т/ч.

Для предварительного накопления зерновых концкормов необходимо предусмотреть в линии бункер (или несколько бункеров, если различные виды зерновых). Объем бункера (бункеров) может иметь запас зерновых на разную дачу, на сутки, несколько суток и далее). В расчетном примере используем один вид зерновых в объеме суточного расхода. Для этого выбираем бункер БСК-10, имеющий пропускную способность на выгрузке до 2,7 т/ч (2,7 т/ч), мощность =0,б кВт и вместимость бункера =10 м3.

Учитывая, что объемная плотность зерновых =0,8... 1,0 т/м3 (принимаем = 0,95 т/м ³) и коэффициент заполнения бункера =0,7... 0,9 (принимаем =0,9), находим необходимый объем бункера (в запасе кормов на суточный расход) по формуле:

Бункер БСК-10 позволяет иметь суточный запас концентрированных кормов, так имеет объем бункера 10 м³, что больше необходимой (=4,2 м³) ёмкости бункера.

Тогда .

.

Фактическое время работы бункера.

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачи:

Для измельчения концкормов выбираем дробилку ДБ-5 с производительностью 5т/ч(принимаем 5т/ч ). Мощность двигателя =30 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы дробилки.

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачия:

Для загрузки измельченных концкормов на сборный транспортер (или непосредственно в смеситель) выбираем шнековый транспортер ШВС-40 имеющий производительность 40 т/ч ( 40т/ч) и мощность двигателя =2,2 кВт.

Тогда

.

.

Фактическое время работы транспортёра.

для утренней дачи будет:

для дневной дачи:

для вечерней дачи:

Учитывая (технологическое решение), что бункер, дробилка и подающий транспортер должны работать одновременно, принимаем фактическое время работы подающего транспортера при подготовке концкормов для утренней, дневной и вечерней дачи равным времени работы бункера и дробилки.

ЛИНИЯ СМЕШИВАНИЯ КОРМОВ

Для сбора кормов от ПТЛ силоса, грубых кормов, корнеклубнеплодов и концентрированных кормов выбираем ленточный транспортер (сборный транспортер) ТЛ-65А (приложение А , таблица А.8), имеющий производительность 6...40 т/ч (принимаем т/ч) и мощность двигателя =4,0 кВт.

Примечание: при приготовлении кормов на утреннюю и дневную дачу (они одинаковы) попадает (смотрите расчеты, проведенные ранее) на сборный транспортер

Тогда масса корма (),попадающего на сборный транспортёр равна сумме:

=+++,т

Утром Q_у.сб.=10,56+3,6+3,84+1,2=19,2 т.

Днём Q_д.сб =19,2т.

Вечером Q_в.сб =14,08+4,8+5,12+1,6=25,6т.

Определяем максимальную производительность ПТЛ сборного транспортера по формуле

,

где Q_ПТЛ. – максимальная производительность ПТЛ сборного транспортера, т/ч.

По расчетам Q_в.сб. =25,6 т. Время работы принимаем 2 часа.

Тогда Q_ПТЛ. =25,6/2=12,8 т/ч.

Далее определяем фактическое время работы сборного транспортера утро, днем и вечером

=19,2/40=0,48ч=29мин

25,6/40=0,64ч=39мин

Учитывая, что сборочный транспортер должен работать не менее по времени, чем технологические линии обработки силоса, грубых кормов, корнеклубнеплодов и концкормов, принимаем время работы сборочного транспортера равным времени работы ПТЛ корнеклубнеплодов, то есть

29мин

=39мин

Для получения кормовой смеси, состоящей из четырех компонентов, используем преобразованный раздатчик кормов РСП-10, (который устанавливается в кормоцехе стационарно), имеющий производительность на смешивании кормов Q_маш =10 т/ч, мощность двигателя Р_маш = 45 кВт.

Определяем максимальную производительность смесителя по формуле

где Q_ПТЛ – максимальная производительность ПТЛ смесителя, т/ч.

Время работы принимаем 2 часа

Тогда Q_ПТЛ =245,6/2=12,8 т/ч

Как показали расчеты, надо выбирать смеситель с большей производительностью или устанавливать несколько смесителей.

По технологическим соображениям лучше установить два смесителя из расчета, что один после заполнения будет перемешивать корма и выгружать их в раздатчик, а второй в это время будет заполняться. В дальнейшем технологический расчет будет повторяться.

По данным мы имеем поголовье m=400 коров, которые находятся в типовых коровниках по 200 голов в каждом.

Далее определяем количество смеси, которое выдается в один коровник утром, днем и вечером

где Q_у – количество смеси , которое необходимо раздать животным в утреннюю дачу, т;

m – общее количество животных, m=400 гол;

m₁ – количество животных в коровнике, m=200 гол.

Q_у =Q_д =

Q_в =

Из расчета видим, что максимальное количество смеси нужно приготовить для 200 голов коров для вечерней дачи.

Проверяем, можно ли в данном смесителе по объему подготовить данное количество смеси за один цикл по формуле

V_{расч =}

где V_расч – проверочный расчетный объем бункера необходимого для смесителя, м³;

- объемная плотность смеси, =0,55…0,95 т/м³ , принимаем =0,8 т/м³ ;

- коэффициент заполнения емкости смесителя, =0,85…0,95, принимаем =0,9.

V_расч =

Поскольку V_cмеш V_расч (108,6), то РСП-10 подходит для окончательного

перемешивания компонентов и приготовления готовой кормовой смеси на любую дачу для 200 дойного стада коров.

Технология приготовления смеси окончательно будет выглядеть следующим образом: исходные корма обрабатываются на соответствующих ПТЛ, попадают на сборный транспортер и далее в первый смеситель. После его заполнения, корма поступают во второй смеситель, а в первом смесителе корма перемешиваются в течении 10…15 минут и выгружаются в разработчик. После чего со сборного транспортера корма поступают снова в первый смеситель, а во втором идет перемешивание, выгрузка и так далее. Каждый смеситель в данном расчете готовит корм на разовую дачу на один коровник. Кроме этого все технологические линии придется включать пять раз, но общее фактическое время их работы останется в пределах расчетного. Перерывы между включениями линий вынуждены – в связи с периодичностью смешивания и раздачи.

.