Дипломная работа по механике на тему Механизация линии навозоудаления на базе СПК колос Гаврилов Ямского района, Ярославской области

Сельскохозяйственный производственный кооператив «Колос» расположен в Ярославской области, в Гаврилов-Ямском районе. СПК «Колос» находится в 40 км. от областного центра города Ярославля, в 3км от районного центра Гаврилов-Ям.
СПК «Колос» специализируется на таких видах деятельности, как: производство молока; разведение и содержание крупного рогатого скота; искусственное осеменение крупного рогатого скота; растениеводство; выращивание однолетних культур, многолетних культур; деятельность вспомогательная в области производства сельскохозяйственных культур и послеуборочной обработки сельхозпродукции; предоставление услуг в области растениеводства.
В СПК «Колос» на производстве занято около 50 человек. По своему составу хозяйство является средним.
Структура управления – двухступенчатая. В колхозе существует тракторно-полевая бригада, одна животноводческая бригада. Отдельные руководители подразделений и бригад подчиняются непосредственно председателю. Это позволяет снизить управленческие расходы, значительно снижается время передачи данных.
1.2. Основные показатели финансово – хозяйственной деятельности СПК «Колос» Гаврилов Ямского района Ярославской области за 2017 – 2020гг
На фермах СПК «Колос» большую часть поголовья занимают коровы ярославской породы, которая является одной из старейших отечественных пород. После оценки продуктивности и племенных качеств осуществляется отбор и подбор животных.



Таблица 1 - Производственно- экономические показатели СПК «Колос»
показатели 2018 2019 2020 2019г. в % к 2018 году
2020г. в % к 2019 году
Поголовье скота, голов
всего (на конец года) 438 396 401 90,4 84,3
в т. ч. коровы 221 221 221 100 100,9
Продуктивность:
- надой молока, кг 3895 4133 3699 106,1 97,2
- среднес. привес, гр 441 435 370 98,6 79,8
- выход телят на 100 кор, % 100,9 65 76 64,4 70,7

Продолжение таблицы 1
Произведено, ц
молоко 8179 8513 8176 104,1 91
прирост 397 327 242 82,4 83,2
Реализовано, ц
молоко (физ. вес) 7363 8112 7592 110,2 94,5
молоко (зач. вес) 8506 9303 8468 109,4 94,9
мясо (жив. вес) 492 366 361 74,4 83,6
Цены реализации, руб/кг
молоко (физ. вес) 7363 8112 7592 110,2 94,5
мясо 8506 9303 8468 109,4 94,9
Себестоимость реализации продукта, руб/кг
молоко (физ. вес) 20 18,18 21,38 90,9 111,9
мясо 148,94 162,13 187,78 108,9 114,7
Товарность молока, % 90 95,3 92,9 105,9 103,9
Среднегоднегодовая численность работников, человек
всего 52 53 53 101,9 103,9
в т. ч. доярки 9 8 8 88,9 88,9
трактор- машинисты 8 7 7 87,5 77,8
Выручка от реализ.
тыс. руб. 20998 22631 22470 107,8 100,8
Себестоим. реализ. прод., тыс. руб. 22193 21164 23142 95,4 100,8
Прибыль (убыток) от продаж, тыс. руб. -1195 1467 -672 -122,8 100
Рентабельность хоз. деят-ти, % 0,43 6,97 1,65 1620,9 60,6
В таблице 2 приведены данные о количестве поголовья КРС в СПК «Колос».


Таблица 2 - Динамика поголовья крупного рогатого скота на конец года, голов
Половозрастные группы 2018г. 2019г. 2020г. 2020г.в % к 2019г.
Коровы 121 121 121 100
Нетели 40 9 18 2
Тёлки до 2-х лет 146 266 230 0,86
Коровы откорм 40 7 16 22,9
Молодняк текущего г.рожд. 120 91 110 1,21
Итого: 467 494 495 101,1
Исходя из данных таблицы 2, видим, что поголовье крупного рогатого скота в СПК «Колос» возросло на 1,1 %. Наблюдается опережающий рост поголовья коров, увеличилась численность поголовья на откорме. Бычки реализуются для продажи. Реализация мяса КРС обеспечивается за счет откорма выбракованных коров.
В экономике молочного скотоводства первостепенное значение имеет рост среднегодовых удоев. Увеличение валовых надоев от того же поголовья - важный фактор повышения окупаемости затрат путем сокращения доли поддерживающей части корма и затрат труда на единицу продукции. Валовой продукцией молочного скотоводства является общий объем продукции отрасли, произведенной за тот или иной период времени.
В таблице 3 представлены данные о производстве и реализации молока в СПК «Колос».
Таблица 3 - Производство и реализация молока
Показатели Ед. измерения 2018 г 2019 г 2020г 2020г. в % к 2019г.
Валовой надой молока т 866,3 876,5 934,5 106,6
Годовой удой молока от 1коровы кг 5737 5805 5990 103,2
Продано молока –всего т 908 90,8 990,4 111,1
т.ч. от населения т 53,9 66,3 78,2 117,9
Продано молока по сортам
Высшим % 47,5 51,4 75,6 +24,2
I сортом % 51,2 48,4 24,4 -24
II сортом % 21,3 0,25
Не сортовым % - -
Жирность молока % 3,52 3,62 3,8 1,05
Товарность молока % 95 94,1 97,6 1,04
Анализ данных таблицы 3 показывает, что в молочном скотоводстве в течение последних лет прослеживается тенденция роста показателей не только количественных, но и качественных, что даёт возможность отрасли работать рентабельно. Реализация молока высшим сортом возросла на 24,4 %, нет реализации не сортовым.
В структуре товарной продукции на долю выручки от животноводства приходится 83 %, в том числе 67,8% -на молоко и около 20% на мясное скотоводство. Это говорит о молочном направлении развития хозяйства. В 2020 году на каждые 100 рублей затрат в молочном скотоводстве получено 40,1 рубля чистой прибыли. В животноводстве рентабельно производство молока. Производство мяса в последние годы убыточно, но, убыточность сокращается. В 2020 году на каждые 100 рублей реализованного мяса приходится 17,9 рубля убытков, что на 1,7 меньше, чем в 2017 году.
1.3. Механизация удаления навоза из помещений в СПК «Колос» Гаврилов Ямского района Ярославской
В настоящее время на животноводческих СПК используются не отдельные машины, а, как правило, комплекты оборудования, установленные в поточные технологические линии.
До настоящего времени на фермах уборка навоза из животноводческих помещений осуществляется транспортерами типа ТСН-2,0Б, ТСН-160 с последующей загрузкой его в транспортные прицепы типа 2ПТС-4М-785А, 2ПТС-4-887Б. Транспортируют прицепы к навозохранилищу тракторами типа МТЗ-80/82. При этом на ферме требуется не менее двух тракторных прицепов, которые в основном используются как накопительные емкости. Постоянный контакт металлических частей прицепов с агрессивной средой ведет к их интенсивному преждевременному износу. Кроме того, неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда механизатора при сцепе трактора с прицепом и выгрузке навоза из него. При этом возможны потери при транспортировке, тем самым наносится вред окружающей среде.
Поэтому данная работа посвящена разработке и внедрению новых средств механизации уборки и удаления навоза, которые в будущем позволят повысить эффективность животноводства.
 

2. Технологическая часть
2.1. Системы навозоудаления. Подготовка навоза к использованию
Механизация удаления навоза из животноводческих помещений может быть осуществлена механическим, гидравлическим и пневматическим способами.
В соответствии с технологией навозоуборочные средства различают по их назначению:
• для очистки помещений;
• для накопления и удаления навоза;
• для транспортировки его и обработки с целью последующей утилизации.
Помимо средств, предназначенных для ежедневных операций по очистке и удалению навоза, имеются средства для периодического удаления скапливающегося навоза из коровников при содержании коров на глубокой подстилке, для очистки от навоза выгульных дворов.
К мобильным навозоуборочным средствам относятся бульдозерные навески БН-1, тракторные погрузчики – бульдозеры ПБ-35 и погрузчик фронтальный перекидной ПФП-1,2.
Применяются как при привязном, так и беспривязном содержании для сбора твердого подстилочного навоза. Навозные проезды должны иметь ширину от 2,2 до 2,7м. Мобильные агрегаты удаляют из коровника 1 т навоза за 10...25 мин., при этом затраты ручного труда занимают 0,5...1,2 мин в расчете на корову в сутки.
Один из недостатков работы мобильных средств механизации – большое загрязнение навозного прохода, чем при работе стационарных установок. Загрязнение можно значительно снизить за счет достаточного количества хорошей подстилки и высокой культуры труда. Чтобы холодный воздух не проникал в коровник при удалении навоза зимой, необходимо создавать воздушные тепловые завесы.
Загрязнение воздуха коровника выхлопными газами трактора наблюдается при запуске или работе трактора с не отрегулированным двигателем и при плохой вентиляции. Поэтому надо ставить соответствующие нейтрализаторы.
Стационарные установки
Цепочно-скребковые транспортеры предназначены для уборки навоза из коровников при привязном содержании животных. Широко применяют цепочно-скребковые транспортеры кругового движения ТСН-ЗБ с разборной пластинчатой цепью ТСН-2 с более прочной безразборной цепью. ТСН-ЗБ состоит из горизонтального транспортера, контур цепи которого охватывает два ряда стойл и наклонного (с отдельным электроприводом) для погрузки собранного навоза в транспортные средства. Транспортер ТСН-2 имеет один контур цепи, состоящий из горизонтальной и наклонной частей транспортера с одним общим электродвигателем. Взамен транспортеров ТСН-ЗБ и ТСН-2 выпускаются более совершенные транспортеры ТСН-160, основным отличием которых является применение более надежной круглозвеннои цепи якорного типа.

Рисунок 1.1. Схема скребкового навозоуборочного транспортера ТСН – 160:
1, 3 – привод наклонного и горизонтального транспортера; 2, 4 – наклонный и горизонтальный транспортеры; 5, 6 – натяжное и поворотное устройства
Транспортер ТСН-160 состоит из горизонтального и наклонного транспортеров с отдельными приводами. Звенья цепи (16x80) изготовлены из прутка 0,20мм. Горизонтальный транспортер состоит из цепи со скребками, поворотных устройств и автоматического самонатяжного устройства гравитационного действия. Консольно укрепленные на цепи скребки перемещают навоз в сторону наклонного выгрузного транспортера. Он приводится в работу от электродвигателя мощностью 4,0кВт через клиноременную передачу, редуктор и ведущую звездочку. Скорость движения скребков 0,19м/с, шаг скребков 1м. Наклонный транспортер состоит из привода, цепи со скребками, стрелы в виде желоба с поворотной звездочкой и опоры. Скорость движения цепи 0,72 м/с. Мощность электродвигателя 1,5 кВт [3].
Штанговые скребковые транспортеры возвратно-поступательного движения.
Используют для удаления навоза из коровников, свинарников, птичников. Эти транспортеры менее металлоемки и более надежны по сравнению с транспортерами кругового движения. Гибкая связь между штангами дает возможность устанавливать их в различных плоскостях и использовать каждую штангу со скребками для различных технологических операций. Благодаря возвратно-поступательному движению скребков транспортируемый материал подается к месту назначения с минимальным перемещением. В результате значительно уменьшается нагрузка на рабочие органы транспортера и сокращается продолжительность его работы. Марки: ТШ-ЗОА, УН-3 и др. [4].

Рисунок 1.2. Схема транспортера навозоуборочного возвратно -поступательного движения (штангового) УН-3,0: 1 – наклонный транспортер; 2 – горизонтальный штанговый транспортер; 3 – привод штангового транспортера
Скреперные установки применяют для удаления навоза из помещений, транспортировки его к навозоприемникам (на свиноводческих фермах) и одновременной погрузки в транспортные средства (на фермах крупного рогатого скота). Такие установки просты в изготовлении, надежны в работе, легко приспосабливаются к неровностям для канала, менее металло- и энергоемки. Недостаток установок - недолговечность и трудность соединения троса при разрыве, сложность монтажа наклонной части навозных каналов.
Установка состоит из скреперов, троса, приводного и натяжного устройств. Скреперы устанавливают в навозные каналы шириной 40-70 см и глубиной до 50 см направляющих из уголков стали, приложенных ко дну канала. Приводное устройство состоит из электродвигателя, редуктора и тросовой лебедки.
Скреперные установки используют при уборке навоза из помещений для беспривязного боксового содержания крупного рогатого скота (УС-10, УС-15, УС-250) и при уборке бесподстилочного навоза из-под щелевых полов в свинарниках (УС-12 и УС-12- ).
Установка УС-15 стационарная, возвратно-поступательного движения, обслуживает 100 коров и комплектуется двумя скреперами для уборки навоза по двум открытым навозным проходам шириной 1,8...3,0м и высотой 0,2м. Она выпускается в трех исполнениях в зависимости от места выгрузки навоза: в один конец, в оба конца или посередине животноводческого помещения. Максимальная производительность установки составляет 1,5т/ч при влажности навоза 88%. Электродвигатель мощностью 3,0кВт. Дельта-скребок представляет собой упрощенный скрепер типа «стрела».
Установка УС-25 предназначена для обслуживания 200 коров, имеет длину контура 250м и оборудована 4 скреперами. На 90% унифицирована с УС-15.
Установка УС-10 предназначена для уборки навоза из поперечных каналов, закрытых решетками щелевого пола, и выпускается в двух модификациях: для уборки навоза только из центрального канала; для уборки навоза из двух каналов [3].

Рисунок 1.3. Схема скреперной установки УС-Ф-170: 1 – привод; 2 – устройство поворотное; 3 – ползун; 4 – скрепер левый; 5 – скрепер правый; 6 – цепь
Гидравлические системы удаления навоза.
Гидравлические установки по принципу действия делятся на напорные и самотечные.
Напорная транспортировка навоза осуществляется за счет потока смывающей жидкости (воды, мочи, навозной жижи), подаваемой насосом в канал.
Самотечная транспортировка навоза возможна при определенном уклоне дна канала или поверхности транспортируемой массы и осуществляется по каналам или трубам без механизмов или транспортеров.
В зависимости от этого различают следующие системы.
Смывная система основана на прямом смыве навоза струей воды, создаваемой напором водопроводной сети или подкачивающим насосом. Недостаток этого способа - очень большой расход воды.
Рециркуляционная система состоит из самотечного трубопровода диаметром 0,3...0,4м, проложенного под уклоном 0,006...0,010м и оборудованного сбросными колодцами, напорного трубопровода и насосной станции с приемным навозосборником. Навоз сбрасывают через колодцы на поток навозной линии, который подается в самотечный трубопровод насосом через насосный трубопровод. Эта система работает удовлетворительно и наиболее экономична, однако она имеет недостатки. Во время промывки навозоприемных лотков повышается загазованность воздуха помещения и возможность заражения животных во время инфекции других рядов.
Лотково-отстойная (шлюзовая) система отличается от других наличием шиберов, установленных в местах примыкания продольных лотков к поперечному и предназначенных для накопления и периодического удаления навозной массы в приемный навозосборник. Заслонку-шибер поднимают раз в 3-4 дня. Накопившаяся смесь поступает в поперечный канал и по системе труб вытекает в навозосборник.
Основной недостаток лотково-отстойной системы навозоудаления - сильное выделение сероводорода при спуске навоза.
В комбинированной (рециркуляционно-шлюзовой) системе при опорожнении лотков осуществляется смыв навоза жижей.
Самотечная (самосплавная) система основана на использовании вязкопластических свойств жидкого навоза. Толщина слоя навоза по длине канала увеличивается в сторону, противоположную его движению. Подпор, создаваемый разностью толщины слоя, является движущей силой, которая перемещает навоз по каналу. Введенная в эксплуатацию самотечная система навозоудаления работает в течение всего цикла производства. По сравнению с рециркуляционной, рециркуляционно-шлюзовой системами навозоудаления она более полно удовлетворяет ветеринарно-санитарным требованиям, а по сравнению с отстойно-лотковой и смывной системами требует значительно меньшего расхода воды [5].
Гравитационная система в основном аналогична самосштавной, однако имеет свои особенности. Дно канала чистое и абсолютно горизонтальное. Перед выходом в поперечный канал коровника дно каждого продольного навозного канала перекрывается переливным порожком высотой: 50 см. навоз через щели пола попадает на «водяную подушку» и растворяется в воде, превращаясь в однородную поджиженную массу. При постепенном пополнении канала разжиженная навозная масса вытесняется из объема, заполненного водой, переливается через поперечный канал и далее поступает в малогабаритный навозосборник.
Основное условие эффективной работы гравитационной системы - абсолютная водонепроницаемость дна и стенок канала.
Все самосплавные способы удаления навоза из помещений особенно эффективны при привязном и боксовом способах содержания животных без подстилки на теплых керамзито-бетонных полах или с применением резиновых ковриков.
Тракторные тележки устанавливают в навозном тамбуре (навоз в тележку подают по наклонной ветви скребкового транспортера или скреперной установкой) и по мере наполнения отвозят к навозохранилищу, где и разгружают. Тракторные тележки применяют и в том случае, когда ферма оборудована промежуточными накопителями, рассчитанными на 2-7 дневный сбор навоза. Навоз из накопителя в тележку подается ковшевым навозопогрузчиком типа НПК-30.