Возможность рационального использования навоза как органического удобрения для создания собственной кормовой базы, при одновременном соблюдении требований охраны окружающей среды имеет важное народнохозяйственное значение. Эта проблема в целом относится к числу наиболее сложных, так как ее решение находится на стыке различных отраслей научно-технических знаний.
Комплексное и эффективное решение стоящей проблемы требует системного подхода, включающего рассмотрение взаимосвязи производственных операций по всей технологической линии: от стойла животного до места полной реализации навоза.
Примерное количество навоза в кг, выделяемое животными за сутки, определяют по формуле:
Qcут = m∙(qт + qж + П), (2.39)
где m – количество голов в половозрастной группе, гол;
qт – количество твердых экскрементов, выделяемых одним животным в сутки, кг;
qж – количество мочи, выделяемое одним животным в сутки, кг;
В – суточный расход воды на голову при уборке помещения, л;
П – суточная потребность подстилки на одно животное в сутки, кг (в качестве подстилки принимаем опилки).
Коровы: Qсут = 460∙(38 + 18 + 4) = 27600 кг = 27,6 т.
Нетели: Qсут = 120∙(23 + 8 + 3) = 4080 кг = 4,08 т.
Телки до 2-х лет: Qсут = 130∙(13 + 5 + 3) = 2730 кг = 2,73 т.
Телки до 1 года: Qсут = 140∙(8 + 3 + 3) = 1960 кг = 1,96 т.
Бычки до 1 года: Qсут = 90∙(8 + 3 + 3) = 1260 кг = 1,26 т.
Бычки старше 1 года: Qсут = 60∙(13 + 5 + 3) = 1260 кг = 1,26 т.
Суточный выход навоза на ферме от всего поголовья:
(2.40)
где 
– суточный выход навоза от одной группы животных, т;
n – число групп животных.
Qсут = 27,6 + 4,08 + 2,73 + 1,96 + 1,26 + 1,26 = 38,89 т.
При стойлово-пастбищном содержании животных выход экскрементов в пастбищный период следует принимать 50% от расчетного суточного значения [3 стр. 46]:
Годовой выход навоза в т:
(2.41)
где Дст, Дп – продолжительность стойлового и пастбищного периодов, дней (Дст = 215 дней, Дп = 150 дней).
Зная точный выход навоза на ферме от всего поголовья и продолжительность его хранения, определяем площадь навозохранилища в м2:
(2.42)
где h – высота укладки навоза, м (h = 1,5…2,5 м);
Qc – суточный выход навоза на ферме от всего поголовья, кг;
Дхр – продолжительность хранения навоза в навозохранилище, дней;
ρ – плотность навоза, кг/м3 (для КРС ρ = 800…900 кг/м3).
На основе расчетов принимаем размеры типового навозохранилища: 2 навозохранилища вместимостью по 4500 т и размерами по 25×85 м.
Выбор способа и системы удаления навоза зависит от специализации и поголовья хозяйства, места его расположения, наличия водных и энергетических ресурсов, применяемых кормов, подстилки и других факторов.
В данном проекте примем систему удаления навоза скребковыми транспортерами кругового движения. Для этого в качестве навозоуборочного транспортера принимаем ТШН-200 (приложение). для примера сделаем расчет для коровника на 200 голов.
Фактическая подача транспортера в кг/с определяется по формуле:
(2.43)
где Т – общее время работы установки, с. оно зависит от числа включений (Куб) установки в сутки и времени (Тц) цикла уборки.
(2.44)
Тогда
Обычно Куб = 3…6 раз, а Тц = 20…60 мин.
В нашем случае: Qсут = 100∙(38 + 18 + 4) = 6000 кг = 6 т.
Теоретическая подача транспортера в кг/с определяется по формуле:
(2.45)
где b – ширина канавки, м (0,3…0,4 м);
h – высота скребка, м (0,05 м);
v – скорость движения транспортера, м/с (0,17…0,20 м/с);
ρ – плотность навоза, кг/м3;
φ – степень заполнения канавки (0,5…0,6).
Qт = 0,35∙0,05∙0,18∙850∙0,5 = 1,34 кг/с.
Продолжительность работы транспортера в течение суток:
Общее сопротивление в Н, возникающее при перемещении навоза в канавке, определяем по формуле:
Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4, (2.46)
где Р1 – сопротивление от трения о дно канавки, Н
Р1 = G∙f∙g, (2.47)
где G – масса навоза в канавках транспортера, кг;
f – коэффициент трения покоя навоза о поверхность канавки (по металлической поверхности f = 0,85; по бетонной f = 0,99; по деревянной f = 0,97);
g – ускорение свободного падения, м/с2 (9,81 м/с2).
G = L∙b∙h∙ρ∙φ, (2.48)
где L – длина цепи транспортера, м.
G = 160∙0,35∙0,05∙850∙0,5 = 1190 кг; Р1 = 1190∙0,99∙9,81 = 11557,2 Н.
Р2 – боковое сопротивление от трения навоза о боковые стенки канавки, Н
Р2 = Nб∙f, (2.49)
где Nб – нормальное давление на боковую стенку канавки, Н
Nб = (0,3…0,4)∙G∙g, (2.50)
Nб = 0,35∙1190∙9,81 = 4085,9 Н; Р2 = 4085,9∙0,99 = 4045 Н.
Р3 – сопротивление перемещению транспортера на холостом ходу, Н
Р3 = qт∙L∙fпр∙g, (2.51)
где qт – масса одного погонного метра транспортера, кг;
fпр – приведенный коэффициент трения (0,4…0,5).
Р3 = 12∙160∙0,45∙9,81 = 8475,8 Н.
Р4 – сопротивление движению от заклинивания навоза между скребками и канавкой, Н
(2.52)
где а – шаг скребков, м;
W – сопротивление одного скребка, Н. для соломистого навоза W=15 Н, а для экскрементов и торфяного навоза W=30 Н.
Р = 11557,2 + 4045 + 8475,8 + 10434,8 = 34512,8 Н.
Мощность электродвигателя на привод транспортера составит:
(2.53)
где η – КПД привода.
Выбираем электродвигатель: 4А132М6У3 N=7,5 кВт, nс=1000 мин-1,n=970 мин-1.
Для уборки навоза с выгульных площадок мы используем погрузчик ПФ-3-1А. Производительность данного погрузчика составляет Qпог=20т/ч. В течении смены погрузчик работает:
T раб=Тсм·τ=7·0,7=4,9 ч.
где Тсм – время смены, Тсм=7 ч.
τ – коэффициент использования времени смены, τ=0,7.
За это время погрузчик может убрать 98 т навоза, т.е. Qсм=Tраб·Qпог 4,9·20=98т. Определим количество дней, которые будет работать погрузчик.
nдней=Qг/ Qсм = 2916/98=30
где Qг – годовой выход навоза в пастбищный период (Qг=2916 т)
Для вывоза навоза с выгульных площадок используем тракторный прицеп 2-ПТС-4, производительностью 8т/ч. Определим необходимое количество прицепов:
Для перевозки навоза из коровников так же используем тракторные прицепы 2-ПТС-4, которые устанавливают под выгрузным транспортером ТШН-200, количество навозоуборочных транспортеров составляет 5 шт.