Разработка технологической схемы приготовления и распределение максимальных разовых порций

2.2 Разработка технологической схемы приготовления и распределение максимальных разовых порций

 

Агрегат МТЗ-80+ИСРК-12 подъезжает к складу корнеклубнеплодов, где загружается корнеплодами. Затем подъезжает к хранилищу концентрированных кормов, производит загрузку концентрированными кормами, контролируя его количество по электронным весам, установленным на раздатчике-смесителе. Измельчив корнеплоды и смешав их с концентрированными кормами агрегат подъезжает к сенажной яме, где производит самозагрузку фрезой, затем таким же способом загружается силосом и сеном. По пути к месту раздачи корма, производится смешивание компонентов. Заполненный готовой смесью раздатчик-смеситель движется вдоль кормушек. Тракторист опускает гидросистемой направляющий лоток, открывает заслонку выгрузного транспортера и включает необходимую скорость движения агрегата и выгрузной транспортер, который подает корм в кормушки.

 

2.3 Определение часовой производительности линии

Часовую производительность линии определим из условия раздачи максимальной разовой порции на одну разовую дачу за время кормления (2 часа), по следующей формуле:

где суточное потребление сенажа и концентрированные

корма соответственно, т;

 время кормления (2 часа),ч;

кратность кормления(3 раза).

2.4 Выбор машин и оборудования

 

Определяем необходимое количество раздатчиков-смесителей ИСК-12 кормов:

где G - фактическая грузоподъемность раздатчика, т;

L - расстояние между хранилищами кормов и животноводческими

помещениями, м;

 скорость движения груженого и пустого (холостого) раздатчика, м/ч;

 подача загрузочных и выгрузных устройств раздатчика, т/ч.

Принимаем 16 штук.

 

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

3.1 Техническое описание ИСРК-12 «Хозяин» и принцип работы

Измельчитель-смеситель-раздатчик кормов, предназначен для приготовления (доизмельчения и смешивания) компонентов (зелёная масса, силос, сенаж, рассыпанное и прессованное сено, солома, комбикорма, корнеплоды в измельчённом виде, жидкие кормовые добавки) с применением электронной системы взвешивания кормовой смеси, которая обеспечивает возможность программирования 50 рецептов из 30 компонентов.

 Кормораздатчик используется только внутри фермерской зоны, так как не предназначен для передвижения по дорогам общего назначения.

 Кормораздатчик агрегатируется с тракторами класса 1,4.

 Машина состоит из бункера, шнекового рабочего органа, весового механизма, механизма Бункер в горизонтальной плоскости имеет прямоугольную форму, а в вертикальной поперечной плоскости - призматическую с расширением вверх. На передней стенке бункера закреплен масляный бак гидросистемы машины, дисплей весового механизма управления рабочими органами. Имеется также смотровая площадка и лестница для подъёма на площадку. Сзади бункера имеется решётчатое окно для возможности загрузки различных рассыпных БВД (био-витаминные добавки) и премиксов.раздачи корма, привода рабочих органов. В нижней призматической части бункера по его оси установлено два смешивающе-измельчающих шнека. Для доизмельчения массы по всей длине витков шнека установлены ножи с волнистой кромкой лезвия (с зубьями). Для смешивания компонентов корма каждый шнек имеет противоположную навивку витков, обеспечивающих транспортирование смешиваемых компонентов в середину и вверхСлева и/или справа по ходу раздатчика, в средней части бункера, установлен выгрузной транспортёр с гидроприводом. Угол наклона транспортёра (высота раздачи в кормушки) регулируется гидроцилиндром. Норма выдачи кормосмеси регулируется шиберной заслонкой выгрузного люка, открываемой с помощью гидроцилиндра. Величина открытия шибера контролируется визуально по положению рычага, связанного со штоком гидроцилиндра, и меткам, нанесённым на специальной линейке, закрепленной на передней стенке бункера. В транспортном положении транспортёр фиксируется в вертикальном положении.. По желанию заказчика вместо транспортёра может быть установлен выгрузной лоток для раздачи массы по кормовому проходу ("на кормовой стол"). Регулировка нормы выдачи осуществляется также, как и на выгрузном транспортере. Весовой механизм состоит из измерительных весовых стержней, электронного дисплея с клавиатурой управления, видимого из кабины трактора, и коммутационных связей. Измерительная система имеетручной режим настройки, автоматический режим взвешивания с высвечиванием показаний на индикаторе дисплея, звуковую сигнализацию и блокировку системы взвешивания при переездах агрегата к местам дозагрузки. Базовая модель ИСРК-12 "Хозяин" может быть оборудована грейферным погрузчиком, который монтируется на задней стенке кормораздатчика и в транспортном положении не увеличивает его габариты. Грейфер приводится в действие от бортовой гидросистемы кормораздатчика, способен производить погрузку с углом поворота 240 градусов и управляется трактористом-оператором из зоны загрузки. Кормораздатчик ИСРК-12Г "Хозяин" подается непосредственно к месту загрузки задним ходом трактора, что особенно важно при работе в траншее. ИСРК-12Ф "Хозяин" оборудован погрузочной фрезой, которая представляет собой барабан на штанге со специальными ножами, который приводится в действие от автономной гидросистемы. Скорость вращения фрезерного барабана до 800 оборотов в минуту. Фреза поднимается на высоту до 4,5 метров и, опускаясь до 20-30 мм, (т.е. практически до самой земли) срезает и забрасывает в бункер вертикальный слой силоса глубиной до 250-300 мм. Производительность (для силоса с влажностью до 55%) не менее 50 тонн/час. Кормораздатчик ИСРК-12Ф "Хозяин" рекомендуется к применению в хозяйствах, у которых в составе кормовых смесей используется свыше 75-80% силосаПривод рабочих органов кормораздатчика осуществляется от ВОМ трактора, через широкоугольный карданный вал, уникальный 2-хступенчатый планетарный редуктор и систему цепных передач. Управление рабочих органов (включение и выключение, подъем и опускание выгрузного транспортера и шиберов) производится с помощью автономной гидросистемы управляемой дистанционно из кабины трактора. Машина оборудована бульдозерным ножом, а также механическим стояночным и пневматическим тормозом, сблокированным с тормозами трактора. На задней стенке бункера имеется световая сигнализация, сопряженная с органами управления трактора.

Технологический процесс, выполняемый ИСРК-12, осуществляется следующим образом: в первую очередь в бункер кормораздатчика загружаются сухие гранулированные или мучнисты корма при отключённом ВОМ трактора. После переезда под загрузку других компонентов корма (сено, солома, силос) механизатор включает ВОМ трактора, корма загружаются в бункер, где при помощи шнеков происходит процесс измельчения и смешивания. Для уменьшения технологического цикла приготовления кормов процесс измельчения и смешивания производится и во время движения кормораздатчика к местам дополнительной погрузки и разгрузки. Масса каждого погруженного компонента корма контролируется механизатором по монитору. После загрузки бункера кормораздатчика всеми компонентами корма, агрегат въезжает в животноводческое помещение, механизатор опускает выгрузной транспортер и включает его привод, открывает заслонку и производит выдачу корма в кормушки на одну сторону кормовой линии, после разворота агрегата производится выдача корма на вторую сторону кормовой линии. При раздаче на кормовой стол (в помещениях без кормушек) возможны выгрузка на обе стороны одновременно.

Норма выдачи корма (величина открытия заслонки) контролируется визуально по шкале (со значениями от 1 до 5) нанесенной на передней стенке бункера и по показаниям монитора.

После опорожнения бункера агрегат возвращается на погрузку и технологический цикл повторяется.

Технически характеристики

Наименование показателя	ИСРК-12	ИСРК-12Ф	ИСРК-12Г	СРК-11В
Тип	полуприцеп	полуприцеп	полуприцеп	полуприцеп
Грузоподъемность, т. / Вместимость бункера, м3	3,5/12	3,5/12	3,5/12	3,3/11
Масса, кг, не более	4400	5400	5400	3900
Габаритные размеры, длина х ширина х высота, м	6х2х2,54	7х2х2,54	6,7х2х2,54	5х2,5х2,85
ширина колеи, мм	1680±50	1680±50	1680±50	1500±50
Дорожный просвет, мм	420	420	420	330
Высота разгрузки (высота кормушки), мм	700	700	700	500
Транспортная скорость с грузом/без груза, км/ч, не более	8,0/12,0	8,0/12,0	8,0/12,0	8,0/12,0
Рабочая скорость при раздаче кормов, км/ч, не более	5	5	5	5
Срок службы, лет	10	10	10	10
Гидропривод транспортера и задвижек	автономная	автономная	автономная	от гидросистемы трактора
Привод шнеков	от ВОМ трактора
Количество / тип шнеков	2 / горизонтальные			1 / вертикальный
Обслуживающий персонал	1 тракторист	1 тракторист	1 тракторист	1 тракторист
Ширина фрезы / Диаметр фрезерного барабана, мм		1500/500
Подъем фрезы / Глубина фрезер. Слоя за проход, мм		4500/250
Скорость вращения фрезы, об/мин		0 – 800
Грузоподъёмность грейфера при max/min вылете, кг			300/350
Вылет стрелы max/min, мм			3200/1800
Угол поворота, град			240°
Измельчение грубых кормов: частиц до 70 мм, % не менее				70
- коэффициент вариации, %				40
Измельчение грубых кормов: частиц до 50 мм, % не менее	70	70	70
- коэффициент вариации, %	20	20	20
Измельчение грубых кормов: частиц до 15 мм, % не менее	70	70	70
- коэффициент вариации, %	20	20	20
Неравномерность смешивания, % не более	20	20	20	20
Неравномерность раздачи по линии, % не более	20	20	20	30
Неравномерность раздачи по сторонам, % не более	20	20	20	20
Полнота выгрузки корма из бункера, %	98	98	98	98
Подача, min/max, т/ч	15/150	15/150	15/150	15/150

Определение параметров шнека

Возникла необходимость в модернизации шнеков.

Определяем требуемую производительность шнека.

,

где: G - масса корма, т;

-требуемое время раздачи, принимаем исходя из требований, =0,3 ч.

G=,

где: - фактическая производительность погрузчика-кормораздатчика, т/ч;

- время цикла, ч.

G=90·0,047=4,3 т.

Подставляем данные, полученные по формуле 5.2 в формулу 5.1.

=14,3 т/ч.

Определяем частоту вращения шнека погрузчика-кормораздатчика:

,

где: - производительность шнека, т/ч;

D=0,5 - диаметр шнека, м;

D=0,219- диаметр шнека, м;

S=0,43 - шаг шнека, м;

φ=0,7 - коэффициент заполнения шнека;

ρ - плотность корма, ρ=0,7 т/м³.

=312,7 об/мин.

Мощность, необходимая для привода погрузчика-кормораздатчика, расходуется на передвижение корма, на перемешивание и на перетирание компонентов между собой.

Nc=N₁+N₂+N₃,

где: N₁-мощность на передвижение корма;

N₂-мощность расходуемая на перемешивание корма;

N₃-мощность на перетирание компонентов между собой.

,

где: - производительность шнека, т/ч;

L-длинна шнека, м;

=17,6кВт.

,

где: S - шаг шнека, м;

n - частота вращения шнека, об/с;

f - коэффициент трения.

=12,2 кВт.

,

где: R - радиус шнека, м;

=2,7 кВт.

Nc=17,6+12,2+2,7=32,5 кВт.

Крутящий момент на валу шнека определяется по формуле:

;

 Нм.

Тангенс угла подъёма винтовой линии:

;

;

α=15,3º.

Приняв коэффициент трения f=0,6 , определим коэффициент трения скольжения по формуле :

;

.

Угол трения определим по формуле :

.

Осевое усиление на винт определяем по формуле :

,

где: k - коэффициент, учитывающий, что сила приложена на среднем участке винта, k=0,7…0,8, принимаем k=0,7;

Н.

Поперечная нагрузка на участок шнека между двумя опорами определяем по формуле:

,

где: l - расстояние между опорами вала шнека, м;

Н.

Расчёт на прочность шнека погрузчика-кормораздатчика

Для расчёта шнека на прочность строим его расчётную схему и изображаем действующие на шнек нагрузки рис.6.1.

Определяем реакции в опорах:

 Н.

 ;

 Н.

На основании полученных результатов строим эпюру изгибающих моментов:

;

Рассчитаем нагрузку, действующую на шнек в месте расположения выгрузных лопаток:

;

Н.

Определим реакции в опорах и построим эпюру изгибающих моментов:

;

Н.

;

Н.

;

;

Н·м;

 Н·м.

 Н·м.

;

 Н·м.

 Н·м.

Расчёт сварного соединения

Рассчитаем сварной шов соединения при сварке вала шнека с витком.

Условие прочности сварного соединения определяется по формуле:

,

где: - осевое усилие на винт, Н;

k - катет шва, м;

l - длинна витка, м.

Допускаемое напряжение на срез =80 МПа.

Н/м².

Условие прочности сварного шва соблюдается, так как :

τ=1,62 МПа<=80 МПа.

РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

 

Расчёт показателей технологической карты

Расчет технологической карты рассмотрим на примере одной операции – загрузка силоса. Для загрузки сенажа применяется агрегат МТЗ-80+ИСК12 производительностью 52т/час и установленной мощностью привода ВОМ 35кВт.

Объём работ в году для исходного и проектируемого вариантов рассчитываем по формуле:

Q_год=D∙Q_сут

где: D - число дней работы агрегата в году, дни;

Q_сут - объём работ в сутки, т.

Q_год=365∙156=56940 т/год;

Число часов работы агрегата в сутки на данной операции рассчитываем по формуле:

,

где: Q_час - производительность в час, т/ч.

 ч;

Число часов работы агрегата в год на данной операции рассчитываем по формуле:

,

 ч;

Определяем затраты труда в сутки на данной операции:

,

где:  - число часов работы агрегата в сутки, ч;

П - количество обслуживающего персонала, чел.

tсут= 3 ·1=3 чел.ч;

Затраты труда в год на данной операции:

Тгод= Тм.год·П,

где: Т_м.год - число часов работы агрегата в год, ч.

Тгод= 1095·1=1095 чел.ч;

Амортизационные отчисления высчитываем по формуле:

,

где: а - норма амортизации (а=14,2%);

Б-балансовая стоимость оборудования.

 млн.руб.;

Отчисления на ремонт высчитываем по формуле:

,

где: р - норма отчислений на ремонт (р=16%).

 млн.руб.

Общие затраты труда рассчитаем по формуле:

Расход топлива на данной операции рассчитываем по формуле:

;

где: Gт – средний часовой расход топлива МТЗ-80, кг/ч,

n – число агрегат МТЗ-80+ИСК12, шт,

Т_.год - число часов работы агрегата в год, ч.

Затраты на топливо определяем по формуле:

С_э=W∙i,

где: i - стоимость 1кг. топлива, млн.руб.

С_э=196224∙0,0009=176,6млн.руб.;

Зарплату персоналу высчитываем по формуле:

З_п=Т_м∙з_ч,

где: з_ч - тарифная часовая ставка оператора соответствующего разряда, тыс.руб.

З_п=1095∙0,756=827,82 тыс.руб.

Прочие прямые затраты на данную операцию принимаем 10% от зарплаты персоналу высчитываем по формуле:

П_р=З_п∙к,

где: к –процентное отношение.

П_р=827,82∙0,1=82,7 тыс.руб.

Годовые эксплуатационные затраты высчитываем способом сложения всех полученных затрат по операции:

Э_год=А+Р+С_э+З_п+П_р,

Э_год=15,904+17,92+176600+827,82+82,7=177544,3тыс.руб;

Рассчет технико-экономических показателей.

Основные технико-экономические показатели линии:

1.Удельные эксплуатационные затраты на одну тону продукции:

,тыс.руб;

где: Эгод – сумма годовых эксплуатационных затрат .тыс.руб;

Qгод – обьем работ в году .т.

2.Затраты труда на единицу продукции:

.чел-час;

где:  Тгод – сумма затрат труда за год . чел-час.

3. Производительность труда:

т/ч.

4.Энергозатраты на единицу продукции:

кВт ч/т;

где:U- сумма расходов на электроэнергию. кВт-час.

5.Энерговоружонность труда:

.кВт/чел.

где:- сумма мощностей привода.

Из расчетов мы видим что наш технологический процесс рентабелен и может успешно применятся в хозяйствах.