Дипломная работа: Проект усовершенствования технологического процесса уборки навоза

Существуют различные варианты технологических схем удаления навоза от животноводческих помещений:

– навоз наклонным скребковым транспортёром грузится прямо в транспортное средство или сбрасывается на площадку, с которой затем удаляется бульдозером; для них характерно отсутствие промежуточных ёмкостей, что исключает возможность поточной организации работ.

– имеется промежуточная ёмкость, из которой навоз выгружается ковшом скипового подъёмника вместимостью 2,5 или 4 м3; наличие скиповых подъёмников ОН – 2,5 или ОН – 4 позволяет навозоуборочным транспортёрам работать в помещениях независимо от графика работы транспортёрных средств;

– из промежуточных утеплённых ёмкостей-накопителей вместимостью до суточного выхода навоза последний выгружается в транспортные средства планчатым или ковшовым навозопогрузчиком НПК – 30.

– выемка жидкого навоза производится с помощью вакуумированных цистерн, пневмотранспортной установки УПН-15 или шнекового навесного насоса НШ-50.

3.4 Разработка технологической и конструктивной схемы системы уборки навоза

В свинарникее принята механическая система удаления навоза. Из станков навоз удаляется с помощью скребковых транспортеров ТСН-3,0Б, откуда навоз подается в емкость-накопитель (см. 3 лист графической части), откуда он с помощью шнекового насоса НШ-50-I подавался в транспортное средство и вывозился в навозохранилище.

При эксплуатации шнековый насос НШ-50-I оказался непригодным для откачки навозной жижи пониженной влажности с примесями отходов кормов. Электродвигатель такого насоса преждевременно выходил из строя, что снижало надежность работы всей системы удаления навоза.

Для перекачки навозной жижи нами предлагается насос центробежного типа, который также позволяет перекачивать навоз пониженной влажности с включениями примесей, в том числе отходов грубых кормов. Насос состоит из корпуса, крышки, крыльчатки, которая установлена на вале, фланца, выбросной трубы и электродвигателя.

Корпус насоса изготовлен из стальной трубы диаметром 520 мм. С одной стороны к корпусу приварена крышка из листовой стали с радиусом изгиба равным диаметру корпуса насоса. Крыльчатка приварена к валу под углом 180°. Выбросная труба приварена к корпусу насоса по касательной. Электродвигатель с крыльчаткой соединен втулками и шплинтами, что позволяет при забивании или попадании посторонних примесей предотвратить поломку лопастей крыльчатки.

Вся конструкция насоса установлена на сварной раме.

При откачке навозной жижи вал привода насоса закрывают защитным кожухом, выполненным из тонкостенной трубы, который устанавливается на фланец насоса, а сверху крепится к раме с помощью болтового соединения.

Кроме того, к насосу на выходе устанавливаем устройство для разделения навоза на фракции (жидкую и твердую), что позволяет твердую фракцию загружать в тракторный прицеп, а жидкую фракцию в специальную емкость. Применение данного устройства позволяет сократить затраты труда и площадь для хранения навоза и улучшить санитарные условия на свиноферме.

Устройство содержит корпус с загрузочным и выгрузочным патрубками. Внутри корпуса заключен фильтрующий элемент с размещенным в нем транспортирующим органом, который связан с механизмом привода.

Корпус и фильтрующий элемент выполнены криволинейно изогнутыми. Транспортирующий орган выполнен в виде ленточной спирали, конец которой, соединенный с механизмом привода, расположен в зоне загрузочного патрубка, а свободный конец - в зоне выгрузочного патрубка. Фильтрующий элемент выполнен в виде пружины, имеющей поперечное сечение витка в форме круга или трапеции, меньшее основание которой обращено к стенке корпуса. В нижней части корпуса выполнено отверстие для стока жидкой фракции.

Транспортирующий орган, выполненный в виде ленточной спирали, выполняет две функции - транспортирует сгущенную фракцию и одновременно очищает внутреннюю поверхность фильтрующего элемента, причем качество очистки значительно улучшается в связи с тем, что при подаче исходной массы со стороны привода спирали последняя сжимается и увеличивается в диаметре. Это способствует более плотному ее прилеганию к внутренней поверхности фильтрующего элемента.

Устройство работает следующим образом. Исходная масса навоза под напором, создаваемым насосом, через загрузочный патрубок поступает во внутреннюю полость фильтрующего элемента. Навозная масса под действием возникающей центробежной силы и силы тяжести прижимается к нижней внутренней части фильтрующего элемента. Жидкая фракция проходит сквозь слой уплотненного движущегося навоза, через щели между витками пружины и удаляется через отверстие для стока жидкой фракции. Густая фракция, продвигаемая медленно вращающейся ленточной спиралью, удаляется через выгрузной патрубок. Одновременно гибкая ленточная спираль очищает внутреннюю поверхность фильтрующего элемента от сгущенной фракции и предотвращает тем самым забивание щелей между витками пружины частицами навоза.

Привод спирали установлен со стороны загрузочного патрубка. В этом случае закручивание спирали приводит к ее сжатию, уменьшению шага и, как следствие, увеличению наружного диаметра. Последнее обстоятельство способствует более плотному прилеганию наружных витков спирали и внутренней поверхности фильтрующего элемента, что способствует лучшей его очистке.

3.5 Технологический расчёт насоса

Определяем необходимую вместимость навозоприёмника по формуле:

, м3;                                        (3.1)

где Gсут – суточный выход навоза в свинарнике, кг; Gсут =10400 кг (см. раздел 2 данной пояснительной записки);

 – насыпная плотность навоза кг/м3;  =1020 кг/м3 при влажности =89% (табл.. 3.19 [7]).

 м3.

В свинарнике навозоприёмник имеет вместимость 12,48 м3, что достаточно для накопления суточного количества навоза и даже с запасом.

Определяем теоретическую производительность лопастного насоса по формуле:

, м3/с;                             (3.2)

где D2 – наружный диаметр колеса, м; D2 =0,52 м;

вн – ширина колеса насоса, м; вн =0,24 м;

Сгr – составляющая абсолютной скорости движения жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с. (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема скоростей лопастного насоса.

Определяем окружную (переносную) скорость на внутренней и внешней окружностях рабочего колеса по формуле:

, м/с;                                       (3.3)

где n – частота вращения колеса, мин-1;

Ri – радиус колеса, м.

 м/с.

 м/с.

Определяем значение абсолютной скорости движения жидкости Сi и относительные скорости движения жидкости вдоль рабочего колеса :

 м/с,

м/с,

 м/с;

 м/с.

Значение составляющей абсолютной скорости движения жидкости на выходе из рабочего колеса определяем по формуле:

, м/с                                     (3.4)

 м/с.

Тогда

 м3/с.

Теоретический напор определим по формуле:

, кПа;                    (3.5)

где g =9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

 кПа.

Определяем действительную производительность насоса по формуле:

, м3/с;                                   (3.6)

где  – объёмный КПД насоса;

k – коэффициент, учитывающий уменьшение производительности насоса; k =0,0036.

Объёмный КПД рассчитываем по формуле:

животноводство навоз уборка

,                                                (3.7)

где q – объёмные потери, м3/с q 0,8 м3/с;

Тогда

 м3/с,

что составляет приблизительно 85 м3/ч.

Определяем критический диаметр навозопровода по формуле:

, м;                   (3.8)

где Reкр – критическое число Рейнольда; Reкр =3000 [7];

 – везкость навоза (динамическая), Па; =0,04 Па (табл.. 3.20 [7]).

 м.

Принимаем диаметр трубопровода D=260 мм.

3.6 Энергетический расчёт

Мощность привода насоса рассчитываем по формуле:

, кВт;                                     (3.9)

где  – полный КПД насоса, который рассчитываем по формуле:

,                                            (3.10)

где  – гидравлический КПД, учитывающий гидравлические потери энергии, возникающие при движении жидкости через насос;  =0,83.

 – механический КПД, учитывающий потери, связанные с преодолением трения в элементах насоса.

 – объёмный КПД, учитывающий утечки воды через зазоры и уплотнения в обход рабочего колеса;  =0,89.

Механический КПД рассчитываем по формуле:

,                                              (3.11)

где  – КПД подшипника качения;  =0,99;

 – КПД муфты;  =0,98.

Тогда

 кВт.

С учётом запаса мощности принимаем электродвигатель 4А132S4 с номинальной мощностью N=7,5 кВт и частотой вращения n =1500 мин-1

3.7 Прочностные расчёты

3.7.1 Расчёт вала на кручение

Определим крутящий момент на валу насоса по формуле:

, Н;                                         (3.12)

где  – угловая скорость вращения вала, с-1.

 с-1                    (3.13)

 Н

Определим диаметр вала из условия прочности на кручение:

, МПа;

где Wp – полярный момент инерции, м3;

[] – допускаемое напряжение на кручение;

Полярный момент инерции для сплошного вала определяем по формуле:

, м3;                                            (3.15)

где d – диаметр вала, м.

Тога диаметр вала находим по формуле:

, м;                                       (3.16)

 м.

Принимаем диаметр вала d =30 мм.

3.7.2 Расчёт сварных соединений

Лопасти насоса крепятся к валу с помощью сварки (рис. 3.3).

Рис. 3.2. Схема крепления лопасти к основанию вала.

Проверим сварной шов на срез:

,                                       (3.17)

где [τ]=90 МПа –допустимое напряжение на срез для сварного шва;

А – площадь швов, м2;

Р – усилие, действующее на лопасть, Н; Р=183,7 Н

Площадь швов определяем по формуле:

A=2l·δ·cos 45°, м2;                               (3.18)

где l – длина шва, м; l=0,24 м;

δ – толщина лопасти, м; δ=6·10-3 м

А=2·0,24·6·10-3·cos 45°=2,04·10-3 м2

Тогда

=9,02·104 Па

Прочность шва обеспечена, поскольку τmax<[τ], то есть 0,09 МПа<90 МПа

3.8 Эксплуатация и техническое обслуживание фекального насоса

В процессе эксплуатации лопастного фекального насоса проводят ежедневное техническое обслуживание (ЕТО) и периодическое техническое обслуживание (ТО-1).

При ЕТО проверяют крепление насоса к раме, его заземление. Снимается защитный кожух вала привода насоса и проверяется исправность и целостность муфт.

В конце работы насос очищается от остатков навоза и устраняются замеченные неисправности.

При периодическом ТО-1, кроме операций ЕТО, проверяют целостность и наличие смазки подшипника, проверяют надежность крепления крыльчатки к валу и целостность лопаток крыльчатки. При обнаружении неисправностей их устраняют.

При сезонном техническом обслуживании промывают водой рабочие органы насоса; детали смазывают отработанным маслом; снимают муфты и крыльчатку; проверяют состояние манжет и подшипников; затем проверяют состояние электродвигателя и производится необходимый ремонт или отправляется для ремонта в мастерскую. И в заключение необходимо обновить окраску.

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1 Безопасность труда на свиноферме

Свиноферма СООО “Украина” (генеральный план представлен на листе 2 графической части) рассчитана на 2000 голов откормочного поголовья.

Генеральный план СТФ выполнен в соответствии со ДБН Б 2.4-95 «Генеральні плани сільськогосподарських підприємств. Норми проектування». Ферма находится с подветренной стороны от ближайшего населённого пункта на расстоянии около 2 км. По рельефу участок фермы находится ниже посёлка.

Здания на свиноферме отвечают требованиям технологического процесса и построены в соответствии с габаритными размерами оборудования. В состав фермы входят основные и вспомогательные здания для содержания животных, здание ветеринарного назначения, кормоцех.

Кроме того, на СТФ имеются инженерные сооружения (водопровод, сети электро- и теплоснабжения), навесы для хранения грубых кормов корнеклубнеплодов, навесы для хранения техники. На свиноферме имеются также санитарно-бытовые помещения: комната отдыха, душевая, гардеробная, туалетная, которые соответствуют требованиям СНиП 2.09.04.–87 «Административные и бытовые здания».

Проезды по территории СТФ имеют твёрдое покрытие, что даёт удобство для подвоза кормов и вывоза навоза. По территории равномерно расположены грязеотстойники и жиже сборники.

Все производственные постройки размещены на участке равномерно, при этом учтены требуемые и противопожарные разрывы между постройками согласно СНиП 11–97–76.

Расположение зданий на ферме соосветсвует требованиям ГОСТ 12.1.004–91 «Пожарная безопасность. Общие требования». В случае пожара на ферме используется вода. Для этого на территории размещен резервуар для воды ёмкостью 100 м3.

На въезде на территорию фермы установлен ветсанпропускник на 25 человек с дезинфекцией транспортных средств. Другие въезды оборудованы дезбарьерами.

Перемещение и проникновение на территорию посторонних лиц категорически запрещено.

В качестве объекта проектирования выбираем свинарник на 800 голов. Согласно технического расчёта принимаем свинарник-откормочник по типовому проекту 802–52 согласно с ДБН В 2.2-1.95 «Здания и сооружения. Здания и сооружения для животноводства».

4.2 Безопасность труда в свинарнике-откормочнике

В свинарнике имеются следующие вредные и опасные производственные факторы: пыль органического происхождения (от животных) и газы (аммиак, сероводород и др.), образующиеся в результате биологических и химических процессов; поражение электрическим током, как людей, так и животных; попадание людей под движущиеся машины (кормораздатчик) и их вращающиеся и подвижные части.

С целью исключения влияния пыли и газов на организм, содержание их в воздухе рабочей зоны нормируют, устанавливая нормы ПДК по ГОСТ 12.1.005–88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования». В соответствии с санитарными нормами в свинарнике предусмотрена естественная вентиляция с вытяжными шахтами. С целью обогрева помещения свинарника и при необходимости, активизации процесса вентиляции используется отопительно-вентиляционные агрегаты “Климат”.

Расчёт вентиляции и отопления выполнен в разделе 2 данной пояснительной записки согласно СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования».

Важным фактором, влияющим на условия труда, является рациональное освещение помещений и рабочих мест.

Расчёт естественного и искусственного освещения выполнен в разделе 2 данной пояснительной записки согласно СНиП–II–4–86 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».

Производственные процессы на свиноферме соответствуют ГОСТ 12.3.002–75 ССБТ «Процессы производственные. Общие требования безопасности».

Согласно проекта в свинарнике-откормочнике механизированы: уборка навоза, поение, раздача кормов животным.

Всё оборудование свинарника соответствует ГОСТ 12.2.042–91 ССБТ «Машины и оборудование для животноводства и кормопроизводства. Общие требования безопасности». Механизмы и оборудование в свинарнике размещены в соответствии с проектом на прочных фундаментах и рельсовом пути. Навозоуборочные каналы транспортёров в местах проходов и проездов закрыты щитами. Люки для прохода навоза на наклонный транспортёр ограждены перилами из стальных труб высотой 1,6 метра.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9