Реконструкция электротехнической части фермы КРС на 200 голов

Расчет электропривода новозоуборочного транспортера ТСН-160.

При выборе электродвигателя для горизонтального транспортера определяют

максимальную возможную нагрузку в начале уборки и по условиям пуска находят достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.

Усилие транспортной цепи при работе на холостом ходу.

Fx=m·g·l·fx=8,8·9,81·0,5=6,9 кН(3.6)

m-масса 1 метра цепи со скребками (m=8,8 стр.198 (л-2))

g-ускорение силы тяжести (g=9,81 стр.198 (л-2))

fx-коэффициент трения цепи по деревянному настилу (fx=0,5 стр.198 (л-2)) l-длина цепи (l=160 стр. 97 (л-1))

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала при перемещении навоза по каналу.

Fн=mн·g·fн=1,5·9,81·0,97=14,2 кН(3.7)

где, mн-масса навоза в канале приходящееся на одну уборку.

mн=mобщ/z=6/4=1,5

где, mобщ-общий суточный выход навоза на ферме, т.к выбрано 2 горизонтальных транспортера а общий выход навоза в предыдущих расчетах составил 12 тонн, то на 1 транспортер приходится 6 тонн навоза.

Z - число уборок навоза в сутки.

Fн - коэффициент трения навоза о дно канала (fн=0,97 стр.198 [л-2])

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала.

Fб=Рб·fн=7,3·0,97=7,1 кН(3.8)

где, Рб-давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% общего веса навоза стр198 (л-1)

Рб=mн·g/2=1,5·9,81/2=7,3

Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающего между скребками и стенками канала.

Fз=l·F1/а=160·15/0,46=5,2 кН(3.9)

где, F1=15 Н стр.198 (л-2) усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящейся на один скребок

а=0,46м стр198 (л-2) расстояние между скребками

Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда весь транспортер загружен.

Fmax=Fн+Fб+Fз+Fх=6,9+14,2+7,1+5,2=33,4 кН(3.10)

Момент сопротивления приведенный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке.

Мmax=Fmax·V/(ω·ηп)=33400·0,18/(157·0,75)=51,3 Н·м

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с (V=0,18 м/с (л-2))

ω-угловая скорость электродвигателя, для расчета принимаем двигатель с 2 парами полюсов.

Момент трогания от максимального усилия сопротивления.

Мт.пр.=1,2·Мmax=1,2·51,3=61,5 Н·м(3.11)

Требуемый момент электродвигателя.

М=Мт.пр./k²·μ-0,25=61,5/(1,25)²·2-0,25=21,9 Н·м(3.12)

где, μ-кратность пускового момета (для электродвигателей мощностью до 10 кВт μ=2 стр.199 (л-1))

Необходимая мощность электродвигателя.

Р=М·ω=21,9·157=3500 Вт=3,5кВт(3.13)

Выбор мотор редектора.

Частота вращения приводного вала.

n=60V/D=60·0,18/0,32=33,7 об/мин(3.14)

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с

D-диаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин

Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв1400/33,7=41,5(3.15)

Время работы электропривода 1,2 часа в сутки, при спокойной безударной нагрузки и 4 включения в час.

Коэффициент эксплуатации.

F.S.=ƒв·ƒа=0,8·1=0,8(3.16)

где, ƒв-коэффициент, зависящий от характера нагрузки и продолжительности работы привода в сутки (при безударной нагрузке и времени работы 1,2 часа в сутки ƒв=0,8 стр.6 [л-3]

ƒа-коэффициент, зависящий от числа включений в час (при 4 включениях в час ƒа=1 стр.5 [л-3])

Выбираем мотор редуктор серии 7МЦ2-120 n2=32об/мин F.S.=1,1 iпер=46 М2=1185 Н·м укомлектованном электродвигателем серии RA112М4 с Рн=4кВт n=1400об/мин ηн=85,5% Кiп=2,2 Кimax=2,9 Iн=9А cosφ=0,84, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.Sрасч

Расчет электропривода наклонного транспортера

Мощность двигателя наклонного транспортера рассчитывается по следующей формуле.

Р=Q/367ηр·(L·f+h/ηт)=5/367·0,72(15,7·1,3+5,7/0,6)=1,32(3.17)

где, Q-производительность транспортера, т/ч

ηр-КПД редуктора (ηр=0,72 стр.203 (л-2))

L-горизонтальная составляющая пути перемещения груза.

L=l·cosα=16,9·cos20º=15,7м(3.18)

где, α-угол наклона.

l-длина подъема, м

h-высота подъема, м

h=l·sinα=16,9·sin20º=5м(3.19)

f-коэффициент сопротивления движению (f=1,3 стр.203 (л-2))

Выбор мотор редуктора наклонного транспортера

Частота вращения приводного вала.

n=60·V/D=60·0,72/0,32=135об/мин(3.20)

где, V-скорость движения скребков наклонного транспортера, м/с

D-диаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем у которого n=1400 об/мин.

Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв=1400/135=10,3(3.21)

Коэффициент эксплуатации электропривода наклонного транспортера.

F.S.=ƒа·ƒв=1·1=1(3.22)

Т.к. электропривод работает с умеренной нагрузкой, то ƒв=1 стр.6 (л-3), число включений в час аналогично приводу горизонтального транспортера и поэтому ƒа=1

Выбираем мотор редуктор 7МЦ2-75 у которого iпер=10 М2=135 Н·м

n2=138 об/минF.S.=3 укомплектованном электродвигателем RA90L4 с nном=1410об/мин η=78,5% cosφ=0,8 Iн=4А Кiп=2,3 Кimax=2,8 КiIп=5,5, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.S.расч

Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки

Для нормальной работы доильных установок в ваккум-проводе должен

поддерживаться ваккум 50000 Па (380 мм рт.ст.). В предыдущих расчетов для доильной установки был выбран ваккум-насос марки УВУ-60/45 с подачей Q=60м³/ч и ваккумом р=10,8 Н/м²

Необходимая мощность электродвигателя для ваккум-насоса

Р=Q·р/1000·ηн·ηп=60·10,8/1000·0,25·0,72=3,7 кВт(3.23)

где, Q-подача ваккума насосом

р-давление ваккума

ηп-КПД передачи (ηп=0,72 стр.207 (л-2))(3.24)

ηн-КПД ваккум насоса (ηн=0,25 стр207 (л-2)) (3.25)

Для ваккум-насоса УВУ-60/45 выбираем электродвигитель серии RA112М4 с н=4кВт n2=1430 об/мин η=85,5 КiIп=9 Кiп=2,2 Кimax=2,9

Дальнейший расчет не приводим сводя выбранные электродвигатели в таблицу.

Таблица 13 - Выбранные электродвигатели для электроприводов

Расчет отопления и вентиляции

В воздушной среде производственных помещений, в которых находятся люди животные, оборудование, продукты переработки всегда есть некоторое количество вредных примесей, а также происходит отклонение температуры от нормированных значений, что отрицательно влияет на состояние здоровья людей, продуктивность животных, долговечность электрооборудования.

Вентиляциооные установки применяют для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности, запыленности и вредных газов в воздухе производственых, животноводческих и других помещений.

Уравнение часового воздухообмена по удалению излишнего содержания углекислоты.

1,2·C+L·C1=L·C2(3.26)

где, 1,2 - коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке.

С - содержание СО2 в нужном воздухе, л/м³, для сельской местности С1=0,3л/м3,[ л-1],

L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 м³/ч,

С2 - допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/м³, принимаем по таблице 10.2, стр157, С2=2,5 л/м³, (л-2).

Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.

С=С`·п=110·200=22000 л/ч.(3.27)

где, С` - количество СО2 выделяемого одним животным, л/ч, по таблице 10.1.

принимаем С`=110л/ч [л-1],

п - количество поголовья животных, 200голов.

Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором.

L=1,2·С/(С2-С1)=1,2·22000/(2,5-0,3)=12000 м³/ч(3.28)

Расчетная кратность воздухаобмена.

К=L/V=12000/4057=3(3.29)

V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057м³

L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором

Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги.

Lи=1,1·W1/(d2-d1)=1,1·28600/(7,52-3,42)=5200 г/м³(3.30)

где, W1-влага выделяемая животными внутри помещения

d2-допустимое влагосодержание воздуха.

d1-влагосодержание наружного воздуха

Влага выделяемая животными

W1=w·N=143·200=28600 г/ч(3.31)

где, w-влага выделяемая одним животным w=143 г/ч стр75(л-1)

N-количество животных

Допустимое влагосодержание внутри помещения

d2=d2нас·φ2=9,4·0,8=7,52 г/м³(3.32)

где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10ºС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/м³

φ-допустимая относительная влажность внутри помещения, по табл. 10.2 (л-2) φ=0,8

Влагосодержание наружного воздуха.

d1=d1нас·φ=3,81·0,9=3,42(3.33)

где, d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха

φ-относительная влажность наружного воздуха.

Т.к. сведений значений расчетной температуры и относительной влажности наружного воздуха нет то ориентировочно расчетную температуру наружного воздуха можно принять равной -3ºС и при такой температуре d1нас=3,81 φ=0.9

Давление вентилятора.

Р=Рд+Рс=105,6+1154,9=1260,5 Па(3.34)

где, Рд и Рс-динамические и статические составляющие давления вентилятора.

Динамическая составляющая давления

Рд=ρ·V²/2=1,25·13²/2=105,6 кг/м³(3.35)

где, ρ-плотность воздуха

V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с (л-1)

Определяем плотность воздуха.

ρ=ρ0/(1+α·U)=1,29/(1+0,003·10)=1,25кг/м³(3.36)

где, ρ0-плотность воздуха при 0ºС ρ0=1,29 кг/м³ стр34 [л-1]

U-температура воздуха

α-коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при

нагревание его на один градус α=0,003 стр.35 [л-1]

Статическая составляющая давления.

Рс=l·h+Рм=66,8·1.8+1035,1=1154,9 Па(3.37)

где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.

l-длина трубопроводов, равная 66,6м

h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м

Рм-потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.

Потери напора на 1 метре трубопровода.

h=64,8·V ·/d ·(ρ/1,29) =64,8·13· /750 ·(1,25/1,29) =1,8 Па/м(3.38)

где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с

d-диаметр трубопровода

d=2·а·в/(а+в)=2·1000·600/(1000+600)=750 мм(3.39)

где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5)

Потери напора в местных сопротивлениях.

Рм=Σξ·Рд=Σξ·ρ·U²/2=9,8·1,25·13²/2=1035 Па/м(3.40)

где, ξ-коэффициент местного сопротивления, Σξ=9,8 стр.75(л-2)

Вентилятор подбираем по их аэродинамическим характеристикам. По наибольшему значению L и расчетному значению Р.

С учетом равномерного распределения вентиляторов в коровнике выбираем вентилятор Ц4-70 с подачей L=6000 м³/ч, при давлении 630 Па.

Ц4-70 N5 n=1350 об/мин η=0,8

Определяем число вентиляторов.

n=L/Lв=12000/6000=2(3.41)

где, Lв - подача воздуха одним вентилятором.

Принимаем 2 вентилятора один из которых будет располагаться в начале здания другой в конце здания.

Масса воздуха проходящего через вентилятор.

m1=ρ·S·V=1,29·0,6·13=10 кг/с(3.42)

где, ρ-плотность наружного воздуха, ρ=1,29кг/м³ стр45(л-1)

S-площадь сечения трубопроводов S=0,6м² стр45(л-2)

Полезная мощность вентилятора.

Рпол=m1·V²/2=10·13²/2=845Вт(3.43)

Мощность электродвигателя для вентилятора.

Р=Q·Р/1000·ηв·ηп=1,6·630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт(3.44)

где, Q-подача вентилятора Q=1,6м³

Р-давление создаваемое вентилятором Р=630Па

ηв-КПД вентилятора ηв=0,8

ηп-КПД передачи ηп=0,95, для ременной передачи стр80 (л-1)

Расчетная мощность двигателя для вентилятора.

Рр=Кз·Р=1,15·1,3=1,5 кВт(3.45)

где, Кз - коэффициент запаса Кз=1,15 стр80(л-1)

Для вентилятора выбираем электродвигатель серии RA100L4 с Рн=1,5 кВт Iн=4А

Расчет калорифера.

Определяем мощность калорифера.

Рк=Qк/860·ηк=16191/860·0,9=20,9 кВт(3.46)

где, Q-требуемая калорифера, ккал/ч

ηк-КПД установки ηк=0,9

Теплопередачу установки находят из уравнения теплового баланса помещения.

Qк+Qп=Qо+Qв(3.47)

отсюда

Qк=Qо+Qв-Qп=114744+26047-124600=16191 ккал/ч

где, Qо - теплопотери через ограждения, ккал/ч

Qв - тепло уносимое с вентилируемым воздухом

Теплопотери через ограждения

Qо=ΣК·F·(Vп·Qм)=8·2049·(10-3)=114744 ккал/ч(3.48)

где, К-коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/ч К=8 (л-2)

F-площадь ограждений, м² F=2049 (л-3)

Uп - температура воздуха, подведенная в помещение, Uп=+10ºС

Uн - расчетная температура наружного воздуха, Uнм=-3ºС

Тепло, уносимое с вентилируемым воздухом.

Qв=0,237·ν·V(Qп-Uм)=0,239·1,29·12171·(10-3)=26047 ккал/ч(3.49)

где, ν - плотность воздуха, принимаемая равной 1,29 кг/м³ стр.56 (л-1)

V - объем обогащаемого воздуха за 1 час

V=Vп·Коб=4057·3=12171м³(3.50)

где, Vп - объем помещения равный 4057м³

Коб - часовая кратность воздухообмена

Тепловыделение в помещение

Qп=g·N=623·200=124600 ккал/ч(3.51)

где, g-количество тепла выделяемого одним животным за 1 час, для коров весом до 500 кг g=623 ккал/ч стр89 (л-1)

N-число коров.

Считаем, что в каждую фазу включены по два нагревательных элемента.

Определяем мощность одного нагревательного элемента.

Рэ=Рк/μ·n=10,4/3·2=1,6 кВт(3.52)

где, n - число нагревателей.

μ - число фаз.

Рабочий ток нагревательного элемента

Iраб=Рэ/Uф=1,6/0,22=7,2 А(3.53)

где, Uф - фазное напряжение.

Принимаем 6 ТЕН мощностью 2 кВт: ТЕН-15/0,5 Т220.

Принимаем 2 калорифера СФОЦ-15/0,5Т один из которых устанавливаем в начале комплекса другой в конце.

Таблица 14 - Технические данные калорифера

Расчет осветительных установок

Свет является одним из важнейшим параметром микроклимата. От уровня освещенности, коэффициента пульсации светового потока зависит зависит производительность и здоровье персонала.

Ферма состоит из 2 животноводческих комплексов и расположенного между ними молочного блока.

Расчет осветительных установок животноводческого комплекса

Таблица 15 - Характеристики здания

Расчет мощности осветительной установки площадки перед входом.

Согласно СНиП принимаем дежурное, общее равномерное освещение. Нормированная освещенность Ен=2 Лк стр36. (л-4)

Т.к. площадка перед входом согласно ПУЭ относится к сырым помещениям то принимаем степень защиты светильника IР-53, с такой степенью защиты принимаем светильник НСП03.

Определяем расчетную высоту осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0,2-0=2,8(3.54)

где, Н-высота подвеса светильника

Нс - высота свеса подвесного светильника.

Нр.п. - высота рабочей поверхности.

Расчет производим точечным методом, т.к. это открытое пространство.

Расстояние от точки проекции светильника до контрольной точки.

Р=√(а/2)²+в²=√(3/2)²+2²=2,5м(3.55)

где, а - длина площадки

в - ширина площадки

Расстояние от источника света до контрольной точки.

dа=√Нр²+Р²= 2,8²+2,5²=3,7м(3.56)

Угол под которым видна контрольная точка из светильника.

α=arctgР/Нр=arctg2,5/2,8=39º(3.57)

Условная освещенность в контрольной точке.

lа=Iα·cos³α/Нр²=150·cos³39º/2,8²=7,5 Лк(3.58)

где, Iа-сила света в зональном углу ксс «М» отнесенная к 1000А

Световой поток светильника.

Фс=1000·Ен·Кз/lа·μ·ηс=1000·2·1,3/7,5·1·0,85=408 Лм(3.59)

где, Ен-нормированная освещенность

Кз-коэффициент запаса

μ-коэффициент учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников (т.к. удаленных светильников нет то μ=1)

1000-световой поток условной лампы.

ηс-КПД светильника (ηс=0,85 стр39. табл1 [л-4])

По полученному значению светового потока выбираем тип лампы Б220-40 с Фк=400 Лм

Отклонение светового потока лампы.

ΔФ=Фк-Фс/Фс=400-408/408·100%=-0,2%(3.60)

Отклонение каталожного светового потока от расчетного, должно находиться в пределах –10…+20%, выбранная лампа проходит по этому условию и окончательно принимаем светильник НСП03-60 с лампой Б220-40.

Расчет для других площадок аналогичен, т.к. они имеют одинаковые размеры

Расчет мощности осветительной установки стойлового помещения.

Согласно СниП принимаем рабочее общее равномерное освещение т.к. работы ведутся с одинаковой точностью, нормированная освещенность составляет Ен=75Лк на высоте 0.8м от пола стр35 [л-4]

Т.к. помещение сырое и с химически агрессивной средой то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54 стр.41 табл 2 [л-4]

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п=3,22-0-0,8=2,42.(3.61)

где, Н-высота помещения

Нс - высота свеса светильника, принимаем равной нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут.

Нр.п. - высота рабочей поверхности.

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,42·1,4=3,3м(3.62)

где,λс - светотехническое наивыгоднейшее расстояние между светильниками при кривой силы света «Д» λс=1,4

Количество светильников в ряду

nс=а/L=69/3,3=21 шт.(3.63)

где, а - длина помещения

Количество рядов светильников.

nр=в/L=20/3,3=6 ряд.(3.64)

где, в - ширина помещения

Расчет производим методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими стенами без затемняющих предметов.

Индекс помещения.

i=а·в/Нр·(а+в)=69·20/2,42·(69+20)=6,4(3.65)

Согласно выбранному светильнику, индексу помещения и коэффициентам отражения ограждающих конструкций (ρп=30 ρс=10 ρр.п.=10) выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,67 стр.17 табл.3 (л-4)

Световой поток светильника.

Фс=А·Ен·Кз·z/nс·Uоу=1380·75·1,3·1,1/126·0,67=3861 Лм(3.66)

где, А-площадь помещения, м²

Ен - нормированная освещенность, Лк

Кз - коэффициент запаса

Z - коэффициент неравномерности (z=1,1…1,2 стр.23 (л-4))

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nл=3861/2=1930,5 Лм(3.67)

где, nл-число ламп в светильнике.

Принимаем лампу ЛД-40-1 с Фк=2000 Лм Рн=40Вт

Отклонение светового потока.

ΔФ=Фк-Фр/Фр·100%=2000-1930/1930·100%=3,6%(3.68)

Отклонение светового потока находится в пределах –10%…+20% и поэтому окончательно принимаем светильник ЛСП15 с лампой ЛД-40-1

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой.

Согласно СНиП принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность Ен=100Лк на вертикальной плоскости на высоте 1,5м от пола стр34(л-4)

Помещение электрощитовой сухое поэтому принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22-0-1,5=1,72м(3.69)

Высота свеса равняется нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут

Расчет производим точечным методом, т.к. в ней нормируется освещенность на вертикальной плоскости.

0,5·Нр=0,5·1,72=0,86<Lа=1,2 поэтому рассчитывается линейный источник света.

Расстояние от точки проекции светильника до контрольной точки в центре щита.

Р=в/2-Сщ=3/2-0,38=1,1м(3.70)

где, в - ширина помещения, м

Сщ - ширина шита, м

Расстояние от светильника до контрольной точке.

dл=√Нр²·Р²=√1,72²·1,1²=2м(3.71)

Угол между вертикалью и линией силы света к контрольной точке.

γ=arctgР/Нр=arctg1,1/1,72=32º(3.72)

Угол под которым видна светящееся линия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7