Mecanizarea Completa a Lucrarilor Agricole

Cap.1.Introducere

Pentru dezvoltarea si modernizarea fazei tehnico-materiale a agriculturii si datorita programului de sporire a productiei de furaje agricole vegeteale si animale s-au inteprins masuri drastice petru mecanizarea completa a tuturor lucrarilor agricole, atat a lucrarilor de camp, cat si din zootehnie.

O conditie hotaratoare pentru dezvoltarea cresterii animalelor este asigurarea fazei furajere.In elaborarea proiectului unei sectii pentru pregatirea hranei furajere trebuie sa se tina seama de mai multe elemente, cum ar fi:

-folosirea celor mai noi procedee tehnologice pentru pregatirea furajelor;

-utilizare celor moderne utilaje care sa permita realizarea unui grad ridicat de mecanizare si automatizare;

-prelucrarea cantitatii de furaje necesara;

-realizarea unui cost cat mai redus pe unitate de furaj prelucrat;crearea unor conditii optime de lucru pentru muncitorii sectiei cu respectarea normelor de protectie a muncii.

La stabilirea utilajului din sectia de pregatire a hranei se iau in calcul urmatorele elemente:

-sistemul de crestere al animalelor;

-planul actual si de perspectiva al constructiilor din cadrul fermei;

-tipurile si caraceristicile furajelor folosite, tinand cont de baza furajera prezenta si de viitor;

-principalele solutii practicate;

-baza energetica a fermei respective, eventual sistemul de alimentare cu apa.

Datele enumerate mai sus sunt absolut necasare pentru stabilirea umatorilor indicatori:

-capacitatea de lucru al sectiei in interval de 24 ore;

-schema procesului tehnologic pentru pregatirea furajelor;

-stabilirea furajului necesar;

-determinarea puterii instalatiei;

-necesarul de forta de munca;

-costul pe unitate de furaj.

Cap.2.Analiza solutiilor similare existente. Studiul masinilor

2.1.Amestecatorul DRAIS(Germania)

Amestecatorul vertical DRAIS este un buncar cilindric iar in partea inferioara conic, avand o constructie simpla si rigida din tabla sudata acoperita in interior cu o rasina epoxidica.

Fig.1

Melcul amestecator folosit, din inox rezistent la uzura, este prevazut la cele doua extremitati cu rulmenti, iar trecerea arborelui catre rulmenti este prevazuta cu mecanism de etansare.

Functionarea este simpla, materialul este antrenat in miscarea ascendenta de catre melcul amestecator amplasat in centru producandu-se o circulatie permanenta a continutului buncarului.In partea conica inferioara sunt fixate trei palete pe arborele melcului la nivele diferite care favorizeaza imprastierea substantelor de amestec evitand aglomerarile.Cele trei palete sunt de o constructie speciala adoptata formei partii conice a recipientului.

In partea superioara a zonei conice melcul amestecator este introdus intr-un tub ascendent fixat de partea cilindrica prin suporti de sustinere, care accelereaza ridicarea verticala a amestecului si asigura la extremitatea superioara a buncarului o dispersare a particulelor prin proiectarea catre peretele exterior sub actiunea forte centrifuge. Antrenarea melcului se face de la un motor electric aplasat in partea superioara printr-o transmisie cu curele trapezoidale. La cerere amestecatorul poate fi echipat cu un dispozitiv suplimentar de golire amplasat in partea inferioara diametral opus gurii de descarcare.

2.2.Amestecatorul Nauta(S.U.A.)

Amestecatorul vertical Nauta realizat de firma Day Company din S.A.U. este o constructie pentru a asigura un grad de omogenitate al amestecului de 0,01%.Noul principiu care sta la baza masinii realizeaza o amestecare mai buna in timp mai scurt, cu un consum energetic redus si o degajare de caldura minima.

Fig.2

Amestecarea are loc sub actiunea combinata a trei miscari distincte ale materialului, pentru obtinerea unui amestec cat mai uniform astfel:

-materialul este amestecat in urcarea pe verticala datorita miscarii in jurul axei proprii a melcului;

-prin miscarea melcului pe o orbita in jurul peretelui interior al containerului conic materialul se deplaseaza intr-o adoua spirala;

-a treia miscare de amestecare rezulta dupa ce materialul este ridicat de catre melc si revine catre baza sub actiunea gravitationala.

Toate cele trei actiuni de amestecare sunt simultane cu un efect cumulat la baza conului.

Fig.3

Fiecare particula de material este fortata prin cele trei miscari sa se deplaseze rapid realizandu-de o amestecare intensiva.Datorita faptului ca acest container ramane etans pe perioada amestecarii, diferentele gravimetrice si rezistenta aerodinamica a componentelor nu au nici o influenta in procesul de amestecare prevenindu-de astfel orice separare.

2.3.Amestecatorul Turner-Heesen(Anglia)

Amestecatorul patrat TURNER-HEESEN prezinta un avantaj major in amestecarea in buncar a materialelor uscate.Metoda traditionala de transport

printr-un melc vertical ce realiza procesului de amestecare neomogenitate la anumite nivele a fost imbunatatit prin lasarea deschisa a melcului.Cel mai important efect economic al acestui model este ca un amestec poate fi obtinut intr-un recipient mai mic in timp mai scurt contribuind la reducerea costurilor de productie.

Fig.4

Amestecatorul consta intr-un container de sectiune patrata cu colturile de la baza rotunjite, in centrul caruia este amplasat melcul de amestecare.Melcul este actionat de la partea superioara a masinii de un motor electric print-o curea trapezoidala si un reductor cu roti dintate.Placa ce acopera partea superioara este inchisa ermetic pentru a preveni degajarea de praf, iar pentru a usura aceesul in cazul opratiilor de intretinere si reparatii sunt prevazute trei gauri de vizitare:doua pe peretii laterali si una deasupra.

Proiectarea si constructia acestui utilaj asigura o actiune de amestecare prin suprapunerea a patru efecte:

-reducerea treptata a diametrului melcului determina caderea materialului de pe spira in timp ce este deplasat in sus in mod

treptat,realizandu-se o dispersie a particulelor pe intreaga cursa si nu numai in varf;

-sectiunea patrata a camerei de amestecare asigura distante diferite intre melcul central si peretii laterali determinand viteze diferite de cadere a materialului cu consecinte in imbunatatirea amestecarii;

-efectul de amestecare la partea superioara a melcului este mai pronuntat datorita formei patrate a containerului comparativ cu amestecatoarele cilindrice;

-pentru a obtine descarcarea completa colturile partii inferioare sunt de o forma speciala asfel incat sectiunea patrata a containerului se transforma in sectiune circulara ce este curatata usor de o lama atasata pe partea laterala a spirei melcului.Efectul de amestecare in partea inferioara a buncarului este sporit de diametrul mai mare al melcului conic ce reduce distanta fata de perete.

Combinatia acestor factori conduce in practica la o amestecare rapida.

Fig.5.Melcul amestecatorului

2.4.Amestecatorul Cramer(Germania)

Amestecatorul CRAMER realizat de firma cu acelasi nume din Germania, este de constructie clasica cu un melc central actionat de un motor electric printr-o transmisie cu curele.Fata de alte utilaje de acelasi fel prezinta avantajul ca poate fi echipat cu melci de lungimi diferite, permitand amplasarea gurii de prelucrare a materialului ce trebuie amestecat la diferite nivele in functie de necesitatile instalatiei.

Fig.6

2.5.Amestecatorul Bruns(Germania)

Amestecatorul BRUNS cu melc inchis este de constructie clasica si este prevazuta in partea inferioara cu un mic buncar tampon conic de prelucrare a materialului ce trebuie amestecat.Se recomanda pentru amestecarea produselor cu indici granulometrici apropiati.

Amestecatorul Bruns cu melc deschis este asemanator cu cel prezentat anterior din punct de vedere constructiv, insa realizeaza o amestecare mai energica, chiar si a produselor cu indici granulometrici diferiti.

Fig. 7 Fig.8

2.6.Amestecatorul Sprout(S.U.A.)

Amestecatorul SPROUT este de o constructie clasica cu melcul de omogenizare introdus intr-un tub central pentru a ridica materialul in partea superioara a buncarului.Alimentarea poate fi facuta pe la partea superioara sau la nivelul pardoselii dintr-un buncar de prelucrare cu dispozitiv de incarcare comandat de la distanta.Optional amestecatorul poate fi dotat cu

dispozitiv distribuitor de produse lichide si rezervor amplasate in partea superioara.

Fig.9

2.7.Amestecatorul Davis(S.U.A.)

Amestecatorul DAVIS este de tp orizontal cu un agitator orizontal si doi melci pe partile laterale ale tancului. Cei doi melci usureaza efortul agitatorului cental cu palete si actioneaza ca un sistem auxiliar de amestecare

petru a mari eficienta.Melcii circula materialul de la un capat amestecandu-l cu cel care este antrenat radial de rotorul cu palete.

Fig.10

Cei doi melci cresc viteza de circulatie a materialului reducand timpul necesar amestecarii si totodata consumul de putere cu circa o treime determinand si o uzura mai scazuta.

2.8.Amestecatorul AFU-1000(Romania)

Utilajul este folosit la amestecarea furajelor uscate nemacinate sau macinate cu preamestecuri si stimulente nutritionale (proteine,vitamine,minerale,etc.) sau antibiotice.

Fig.11

Amestecatorul AFU-1000 este format din cadrul 1, buncarele 2, transportorul elicoidal 3, cosul de alimentare 4 si grupul de actionare 5.Cadrul este realizat din profile de otel imbinat prin sudura.Buncarul este executat din tabla cu partea superioara cilindrica, iar cea inferioara tronconica unde se gaseste conducta de golire prevazuta cu clapeta. Transportorul elicoidal, organul activ de amestecare, consta dintr-un arbore cu spire si o conducta amplasata in centrul buncarului si al cosului. Grupul de actionare cuprinde motorul electric si transmisia cu curele trapezoidale.

Amestecatorul are o functionare discontinua in sarje. Nutreturile combinate(boabe sau fainuri) care urmeaza a fi amestecate sunt dozate conform retetei furajere stabilite, apoi sunt introduse in buncar pe la partea

superioara a lui sau in cosul de alimentare cu celelalte componente.Dupa incarcare are loc amestecarea care dureaza 10-15 minute.

Toate componentele sunt preluate de la baza buncarului de catre spirele trasportorului elicoidal, sunt ridicate pana la partea superioara de unde sunt aruncate uniform in buncar.

Dupa terminarea amestecarii se deschide clapeta de la conducta de golire si amestecul de nutreturi este descarcat in saci. Exista posibilitatea ca amestecul sa fie descarcat pe circuitul unui trasportor dozator de concentrare, in cazul in care amestecul se va introduce pe circuitul altor furaje macinate cu care se amesteca.

Cap.3.Cerinte zootehnice impuse furajelor prelucrate

Furajele destinate pentru hrana animalelor trebuie sa corespunda anumitor cerinte zootehnice conform conditiilor tehnice si normelor in vigoare.

In functie de proprietatile si compozitia chimica a furajelor, acestea pot fi de mai multe categorii, ca de exemplu:furaje concentrate suculente, grosiere,etc. .

Cu ajutorul utilajelor din fermele zootehnice se aigura pregatirea nutreturilor prin metode mecanice, chimice, biologice, biochimice.

Nutreturile concentrate care contin o cantitate mare de substante nutritive intr-un volum mic inainte de a fi administrate ca hrana la animale sunt supuse unui proces de maruntire. Acest lucru este necesar deoarece substantele nutritive sunt asimilate de orutritive sunt asimilate de organismele animalelor numai in stare solubila, iar viteza de prelucrare a particulelor de furaj de catre sucul gastric al apratului digestiv al animalului este invers proportional cu marimea suprafetei acesteia.

In plus, grauntele contin in coaja lor celuloza, care este greu digestiva. Digestibilitatea creste cu cat dimensiunea particulelor este mai mica. Trebuie insa avut in vedere ca maruntirea pana la prafuire este total interzisa, deoarece praful se conecteaza greu cu sucul gastric si formeaza glomerule, care sunt greu digestibile.

Avand in vedere si talia animalelor, prin maruntirea furajelor, se fac aceesibile diferitelor categorii de animale. Fata de acestea, pe baza experimentala, au rezultat ca necesare urmatoarele dimensiuni de produse finite ce urmeaza a fi administrata ca hrana animalelor: pentru taurine diametrul maxim 3 mm, pentru suine diametrul maxim 1mm, pentru pasari diametrul maxim 1mm, daca furajul se administreaza sub forma umectata si 2-3 mm in stare uscata.

In furaje nu trebuie sa existe impuritati metalice sau biologioce.In acest scop inainte de prelucrare se face separarea impuritatilor feroase cu separatoare magnetice, iar buruienile si bulgarii de pamant se separa cu ajutorul masinilor de selectat.

Gradul de digestibilitate al furajelor macinate creste daca acestea se administreaza sub forma de amestecuri de tipul furajelor combinate sau premixurile ce au in componenta microelemente si antibiotice.

In afara cerintelor aratate tehnologia de prelucrare a furajelor concentrate trebuie astfel stabilita incat sa nu alimenteze valoarea biologica a furajelor, gradul de aciditate sa nu depaseasca valoarea de 5%, iar furajele maruntite sa nu se altereza prea repede.

Cap.4.Proprietatile fizice si mecanice ale materialului prelucrat

4.1.Calculul gradului de omogenizare

Omogenizarea este operatia prin care se repartizeaza diferite fractiuni intr-o proba cat mai mica din lotul rezultat.

In general gradul de omogenizare a unui amestec este influentat de:

-caracteristicile ingredientelor si procentul cel mai mic de participare;

-conceptia construita a utilajului si parametrilor de exploatare a acestuia;

-integrarea procesului de omogenizare in fluxul de fabricatie a unui produs.

Teoretic, omogenizarea unui amestec trebuie sa fie cuprinsa intre doua limite.

Omogenizarea minima a produselor dozate definita prin probabilitatea de a regasi in oricare punct al amestecului acelasi procent dintr-un element dat.Odata realizat gradul optim de omogenizare a unui amestec, se recomanda:

-sa nu se depasesca limita maxima a duratei timpului de omogenizare;

-reducera la minimum a miscarilor amestecului omogenizat pentru a preveni fenomenul invers, de dezomogenizare;

-impamantarea utilajelor in scopul prevenirii aderentei particulelor ca urmare a generarii electricitatii statice datorita frecarii in procesul de amestecare.

4.2.Factorii care influenteaza omogenizarea nutreturilor combinate

Omogenizarea in industria de nutreturi combinate urmareste sa realizeze amestecarea in mod intim si suficient a elementelor unei retete dozate in prealabil.Asigurarea dispersiei uniforme a elementelor nutritive acceptate in nutritie trebuie realizata cu o solicitare tehnico- economica minima, dar fara a

influenta negativ calitatea nutretului combinat, respectiv gradul de omogenitate.Granulatia este una din caracteristicile de baza asupra careia se poate interveni mai usor prin procesul de maruntire. Se recomanda un grad(modul) de finete cu cat mai mic cu cat descreste proportia de participare in reteta. Modul de finete este “in functie de” diametrul particulelor si se poate calcula dupa tabelul numarul 1.

Tabel 1

Modul de finete caracterizeaza compozitia granulometrica in mod similar cu modul de uniformitate.

4.3.Determinarea modului de uniformitate

Uniformitatea repartitiei particulelor de proba este caracterizata in exemplul dat de raportul 1:3:6(suma=10).

Diferentele mari de granulometrii pot favoriza pe parcursul miscarilor amestecului(transport, incarcari, descarcari) o stratificare a particulelor cu morfologii asemanatoare. Nu se recomanda totusi o granulatie prea fina deoareca ar fi nesemnificativa din punct de vedere economic si nutritional.

Tabel 2

4.4.Gradul de omogenizare al micro-ingredientelor in functie de procesul de inglobare

Tabel 3

Densitatea (greutatea specifica) poate de asemenea sa fie modificata in limite mai restranse prin macinare.Este una din caracteristicile importante ale materiilor prime in industria de nutreturi combinate.

In timpul amestecarii ca si a tuturor manipularilor, produsele mai grele tind sa coboare spre partea inferioara a masei, iar cele mai usoare sa se ridice.Fenomenul de separare are loc mai ales in cazul depasirii perioadei de amestecare.

Fenomenul poate fi prevenit partial prin prin descarcarea de ingrediente in cuva amestecatorului in ordinea crescanda a greutatii lor specifice, incepand cu produsele usoare: taratele de grau, drojdie furajera, etc. .

Diferentele de densitate dinte doua componente prezinta interes atunci cand ele se plaseaza in conditii extreme. In practica daca raportul densitatilor nu depaseste 3:1sau 2:1, influenta factorului greutate specifica este mai mica, uneori neglijabila. Luand ca baza aceste doua caracteristici (granulatia si densitatea), prof. dr. J.Bruggerman propune pentru controlul dezomogenizarii o tehnica surprinzator de simpla, dar foarte eficienta si ingenioasa (raportul volumelor de deversare) .Dar J. Delort-Laval si S.Drievet (1968) apreciaza ca deversarea unui nutret combinat este mai putin influentata de diferenta granulatiilor comparativ cu diversitatea formei particulelor.

Forma particulelor este determinata atat de natura cat si de tehnologia de fabricatie (uscare, macinare, sitare) .Examenul microscopic reliefeaza marea diversitate de forma a particulelor chiar din acelasi ingredient (tabelul 4- repartitia dupa forma si dimensiune a particulelor orzului zdrobit) .O mare diversitate de forme, caracterizeaza particulele ingredientelor de origine vegetala (tarate, fainurile de cereale, faina de lucerna), urmate de cele de origine animala si de extractie.

Mai uniforme sunt particulele substantelor minerale si produsele speciale (antibiotice, vitamine) care pot avea forme geometrice diferite.

Greu de omogenizat sunt particulele de forma aciculara deoarece au tendinte de a migra cu usurinta spre baza masei de material supusa amestecarii. Coeficientul de frecare poate constitui o caracteristica proprie a unui produs, deoarece depinde de toti factorii enuntati.

Diferentele pregnante dintre coeficientul de frecare al ingredientelor conduc la dezvoltarea unor forte de interactiune sau chiar a electricitatii statice producand fenomenul de localizare si aderenta la masa metalica.

Tabel 4

Difuzarea produsului cu cel mai mare coeficient de frecare, in cazul melasei de exemplu care are o vascozitate mare, se face anevoios.Adaosul de 2-3% grasimi diminueaza sensibil acest factor si contribuie la reducerea probabilitatii de omogenizare a amestecului precum si degajarii de praf.

Se poate interveni pentru modificarea sau pentru anihilarea influentei coeficientului de frecare prin “insuflarea cu aer”-procedeele ormixer folosite in omogenizare.

Higroscopicitatea specifica majoritatii materialelor prime determina schimbari ale fenomenelor de suprafata sub influenta variatiilor aerului inconjurator si modifica comportarea produselor.

Fenomenul poate fi influentat pozitiv creand un mediu corespunzator de depozitare si manipulare (umiditate relativa a produsului).

Numarul ingredientelor are tendinta de crestere ca urmare a descoperii de noi produse si surse furajere.Cu cat numarul ingredientelor creste cu atat cresc dificultatile in realizarea unui amestec omogen.Pondera ingredientului cu cea mai mica participare pare afi si unul din indicii de control al omogenitatii daca urmarim a fi regasit in ratia furajera in proportia prescrisa.

Cap.5.Alegerea si justificarea solutiei de proiectare

Pentru determinarea nivelului tehnic al utilajelor pe care le-am analizat si pentru a alege varianta cu cel mai ridicat nivel tehnic, utilizam metoda Disteh.Aceasta metoda permite analiza unui grup de utilaje din aceasi clasa tipic dimensionala si ierarhizarea acestora in functie de nivelul tehnic sau utilitatile in exploatare, prin calculul distantei tehnice fata de un utilaj ideal sau fata de un utilaj real (se calculeaza distanta tehnica absoluta si distanta tehnica relativa). Metoda permite precizarea directiilor de actiune in activitatea de cercetare, proiectare, fabricatie vizand obtinerea utilajelor cu inalta competitivitate.Se poate foarte usor elabora clasamentul de ierarhizare al utilajelor supuse analizei in functie de nivelul tehnic al acestora si se va arata care sunt ansamblele utilajului care trebuie modernizate sau inlocuirea utilajului cu unul mai perfectionat.

5.1.Algoritmul de lucru

Etapa calitativa are o deosebita importanta intrucat de ea depinde eficienta aplicarii metodei.Ea cuprinde urmatoarele activitatii:

-stabilirea multimii criteriilor de departajare

C={} j[1,n]

-stabilirea utilajelor ce pot fi comparate intre ele

U={} j[1,n]

Etapa de cuantificare propriu-zisa consta in :

-structurarea criteriilor de departajare in doua submultimi :

, j a criterilor de maxim care sunt de dorit ca in exploatare sa aiba valori cat mai ridicate;

, ja criteriilor de minim care sunt de dorit ca in exploatare sa aiba valori cat mai reduse.

-se stabileste utilajul ideal fata de care se trece si se calculeaza distanta tehnica absoluta a utilajelor existente in fabricatie.

Utilajul ideal are caracteristicile:

-maxim , j

-minim , j

Distanta tehnica absoluta se calculeaza astfel:

Т=d( , )=)

-se intocmeste clasamentul de ierarhizare in ordinea crescatoare a distantei tehnice absolute

, min Т…Т…maxТ

Utilajul care are distanta tehnica absoluta cea mai mica, deci este cel mai apropiat de utilajul ideal, este utilajul care are cea mai mare utilitate in exploatare.

-se stabilesc care sunt criteriile de departajare a caror imbunatatire poate conduce la crestera competitivitatii utilajului si se aranjeaza in ordinea descrescatoare a vitezei de imbunatatire a nivelului tehnic. Se utilizeaza formula:

. Metoda Disteh are marele avantaj ca permite sa se stabileasca, care va fi noua pozitie in clasament a unui utilaj dorit daca i se amelioreaza un criteriu sau grup de criterii de departajare.

Se iau in consideratie urmatoarele caracteristici:

-puterea la regim nominal;

-consumul specific;

-masa specifica;

-viteza teoretic de calcul.

Puterea la regim nominal si consumul specific sunt cunoscute din notita tehnica.

Masa specifica se calculeaza cu formula:

; unde masa constructiva a agregatului;

=puterea la regim nominal.

Viteza teoretica de calcul se determina cu formula:

; unde randamentul;

forta motoare.

Forta motoare se calculeaza astfel:

; unde coeficient de aderenta;

coeficient de incarcare dinamica;

greutatea de exploatare.

Se intocmeste un tabel in care se trec cele patru caracteristici ale utilajelor analizate.Alaturi de acestea se trece “agregatul ideal” pentru care avem:

-puterea la regim nominal cea mai mare;

-consumul specific cel mai mic;

-masa specifica cea mai mica;

-viteza teoretica de calcul cea mai mare.

Se trece la calculul distantei teoretice absolute:

Т=d( ) = ; unde = valoarea criteriului de departajare j la agregatul i ;

=valoarea criteriului de departajare j la agregatul ideal.

d(AMA;IDAL) =

= 0,193

d(BRUNS;IDEAL) = = =0,579

d(EVES;IDEAL) = = =0,514

d(SKJOLD;IDEAL) = =

=0,666

d(LAW;IDEAL) = =

=0,585

d(LEY;IDEAL) = =

=0,533

Se intocmeste clasamentul de ierarhizarea a agregatelor in ordinea crescatoare a distantei tehnice absolute:

IDEAL=0

AMA=0,193

EVES=0,514

LEY=0,533

BRUNS=0,579

LAW=0,585

SKJOLD=0,666

Clasamentul de ierarhizare ne arata ca agregatul AMA se afla pe locul 2.

In continuare se stabilesc, criteriile de departajare ce trebuie imbunatatite:

puterea electrica instabila …………..0,033

consumurile zilnice …………………0,00444

Se aranjeaza in ordinea descrescatoare a vitezei de imbunatatire a nivelului tehnic si anume puterea electrica instalata si dupa acea consumurile zilnice.Orientam activitatea de cercetare proiectare in directia cresterii puterii si micsorarii consumului.

Odata indeplinite aceste obiective, agregatul AMA se poate situa la cel mai inalt nivel.

5.2.Alegerea retetelor

Pentru agregatul ales vom folosi urmatoarele retete :

retete de fabricatie nutreturi combinate in sistem intensiv pentru porci;

retete de fabricatie concentrate proteino-vitamino-minerale (PVM) pentru porci in sistem semiintensiv;

suplimente proteino-vitamino-minerale (PVM ) pentru taurine;

d)suplimente minerale la rumegatoare;