Направления в создании современных сельскохозяйственных машин в нашей стране

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение

Уральская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Курсовая работа по дисциплине:

Сельскохозяйственные машины

Выполнил:

Борисов А.С.

Тех. сервис в АПК ГСП

Проверил:

Профессор кафедры ТТМ и С

Зеленин А. Н.

Екатеринбург 2013

1. Направления в создании современных сельскохозяйственных машин в нашей стране.

Ключевые тенденции в современном сельхозмашиностроении – создание конструкций машин, позволяющих применять высокоэффективные интенсивные технологии, значительно увеличивать производительность труда, создавать благоприятные условия для растениеводства, повышать урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность животных, сокращать потери при посеве, внесении удобрений, уборке урожая, обеспечивать экологическую безопасность и безопасные условия труда.

В тракторостроении большое внимание уделяется использованию электроники и гидравлики. Широкое практическое внедрение получили электронные системы управления подачей топлива, положения колес с независимой подвеской, гашения колебаний сидений, выравнивания кабины на склоне, переключения передач под нагрузкой, скоростными и нагрузочными режимами бесступенчатой трансмиссии, регулирования навесной системы1.

Короткие периоды уборки зерновых культур и постоянно усложняющиеся условия проведения полевых работ, а также непредсказуемые погодные условия требуют от производителей сельхозтехники создания мощных, надежных и высокопроизводительных комбайнов. Качество урожая стоит на первом месте. Поэтому тенденция в комбайностроении направлена в сторону автоматизации обмолота и разработки сенсорных датчиков для постоянного контроля качества убираемого урожая.

Мощность двигателей достигает 550 л.с. и более. Комбайны располагают  жатками с шириной захвата до 9-18 м и пропускной способностью до 50 и более т/ч. Комбайны с роторными сепараторами характеризуются более высокой пропускной способностью.

Преобладающий в настоящее время тренд в комбайностроении направлен большей частью на:

• достижение более высокой производительности при компактных габаритах;
• наличие автоматизированных систем исполнения и контроля функций машины;
• улучшение комфортабельности работы водителя.

В растениеводстве востребованы машины с высокой производительностью и возможностью агрегатирования с различным навесным и прицепным оборудованием. Использование таких систем как Glonas и GPS повышают точность выполнения работ в среднем на 7%. Это в свою очередь ведет к сокращению затрат труда, расходу топлива, минудобрений и средств защиты.

В настоящее время в стране обострилась проблема механизации послеуборочной обработки и хранения зерна. Особенно актуален вопрос подготовки семян, которому в России никогда не уделялось должного внимания.

По данным Госсеминспекции, в последние годы в России семян 1 класса высевают не более 20%, тогда как в ведущих зернопроизводящих странах – 90-95%. Некондиционных семян высевают 10,5-35%. Поэтому урожайность зерновых культур в России, как правило, не превышает 17-18 ц/га, тогда как, например, в Канаде, имеющей похожие погодно-климатические условия, она составляет 50-60 ц/га.

В области машин для животноводства преобладают тенденции к  созданию высокопроизводительных технологий в прицепных или самоходных косилках с большой шириной захвата. Новые поколения пресс-подборщиков для рулонов и тюков с измельчителями и высокой степенью уплотнения обеспечивают высокое качество заготавливаемых кормов. Электронные системы управления помогают водителю и обеспечивают оптимальную подачу массы в машину.

2. Как устранить перекос плуга в поперечном направлении?

Перекос плуга в поперечной плоскости на тракторе мтз-80 устраняется регулировкой правого раскоса, навески (длина левого постоянна 780-830 мм) - если пласт не сходит с отвала, значит плуг завален влево и правый раскос надо удлинить, а если пласт недооборачивается значит плуг завален влево и пласт сходит с отвала раньше, чем обернется - правый раскос надо укоротить.

3. Описать устройство и процесс работы пропашных культиваторов типа КРН-2.8 Вычертить схему расстановки лап при прополке картофеля.

Устройство:

1 — поперечный брус; 2 — опорное колесо; 3 — секция  рабочих органов; 4 — тукопровод; 5 — подкормочный нож; 6 — соединительный валик; 7 — подножная доска; 8 — цепная передача: 9 — туковысевающий аппарат; 10 и 11 — стойки навески.

Процесс работы:

При въезде на загон тракторист опускает, с помощью гидросистемы, культиватор в рабочее положение. Корпуса за счет угла наклона лемехов (угла крошения), веса и скорости входят в почву на заданную глубину (пока опорное колесо не упрется в землю). За стрелами расположен семяпровод, семя подается в семяпровод в строго определенное время и в последующем подается в почву.

4. Описать устройство приспособления уборки гороха.

Устройство для уборки полеглого гороха состоит из комбайна 1 (типа ДОН-1500Б и т.д.), с наклонной камерой 2 и жаткой 3, оснащенной мотовилом 4 с режущим аппаратом 5. На днище жатки 3 устанавливаются съемные закрепленные при помощи болтовых соединений кронштейны 6 с противорежущими элементами 7. Мотовило 4 оснащено дополнительными поперечными брусьями 8, на которых установлены при помощи соединительных элементов 9 составленные из секторов 10 кольца 11 с П-образными сегментными ножами 12. Закрепление кольца 11, сегментных ножей 12, секторов 10 осуществлены при помощи болтовых соединений. При этом закрепление кольца осуществлено над кронштейном 6. От количества пар кольцо 11 - кронштейн 6 с противорежущим элементом 7 зависит возможность обеспечения разделения биомассы полеглого гороха на две и более полос, в зависимости от ее засоренности и сплетения.

5. Устройство и работа чизельного плуга ПЧ – 4,5

Плуг чизельный глубокорыхлитель ПЧ-4,5 (рис.1) состоит из рамы в сборе 1, рабочих органов 2,  двух опорных колес 3 с механизмами 4 и 5  двух опорных лап 6,  двух  катков 7 и 8 и четырех державок 9.

Плуг чизельный ПЧ-4,5

Регулировка:

. Соединить плуг с  трактором.

. Установить  междуследие  400  мм.

 Установить необходимую  глубину рыхления механизмами регулировки  опорных колес плуга:

при глубине обработки:

b = 30 см  длина стяжки (по осям пальцев) должна быть L=573 мм;

b = 35 см  длина стяжки (по осям пальцев) должна быть L=559 мм;

b = 40 см  длина стяжки (по осям пальцев) должна быть L=545 мм;

b = 45 см  длина стяжки (по осям пальцев) должна быть L=531 мм;

. Установить центральной  тягой трактора дорожный просвет не менее 300 мм.

. Отрегулировать длину  ограничительных цепей так, чтобы  концы нижних тяг  имели боковое качание, не превышающее  20 мм в каждую сторону.

. Произвести припашку плуга, подкорректировать глубину рыхления и равномерность хода. Плуг должен идти устойчиво, без перекосов в сторону и по ходу (рама должна быть параллельна поверхности почвы), что обеспечивается центральной тягой навески трактора.

. Поворачивать агрегат для заезда на следующий проход следует только в транспортном положении. Для перевода его в рабочее положение рычаг управления  гидросистемой трактора устанавливается в "плавающее" положение.

. Вести трактор по  необработанному полю необходимо  так, чтобы расстояние между предыдущим проходом и крайним правым рабочим органом плуга было равным  междуследию.

 Работа:  

Стойки рабочих органов плуга имеют долотья и подрезающие крылья. Во время работы чизельного плуга-глубокорыхлителя ПЧ 4.5 крылья глубоко входят в землю, за счет чего осуществляется рыхление почвы, пласты сдвигаются, обеспечивается дренаж. Для тщательного рыхления крылья чизельного плуга-глубокорыхлителя ПЧ 4.5 во время работы подрезают пласт почвы и приподнимают его. Механизмов опорных колес чизельного плуга-глубокорыхлителя ПЧ обеспечивает установка и регулирование глубины обработки почвы. 

На последнем этапе работы чизельного плуга-глубокорыхлителя рыхляще-прикатывающий каток завершает процесс обработки. Он измельчает получившиеся комья и прикатывает почву.

6. Как снизить тяговое сопротивление орудий?

Без преувеличения можно сказать, что история развития техники - в первую очередь история борьбы за разумное расходование энергии, за ее экономию.

На протяжении многих веков люди стремились снизить тяговое сопротивление плуга. Снижение тягового сопротивления плуга только на 10% позволит в масштабах нашей страны сэкономить свыше 300 тыс. т топлива.

Сопротивление почв при вспашке плугом оценивают удельным сопротивлением. Его определяют делением тягового сопротивления плуга на площадь поперечного сечения обрабатываемого плугом пласта почвы.

Удельное сопротивление обобщающий показатель. Он одинаково необходим как конструктору для правильного расчета и выбора достаточной прочности плуга, так и экономисту при составлении норм выработки на тракторные работы, расхода горючего и определении потребного количества тракторов и почвообрабатывающих машин. Поэтому изучением удельного сопротивления почв занимаются у нас в стране во всех зонах. Все поля должны иметь паспорт по тяговому сопротивлению. Это поможет правильно выбрать орудие и трактор.

По сопротивлению почвы разделяют на легкие, средние, среднетяжелые, тяжелые и очень тяжелые, имеющие удельное сопротивление соответственно 0,3; 0,3 - 0,5; 0,5 - 0,7; 0,7 - 1,2 и свыше 1,2 кг/см2.

В общем сопротивлении плуга доля сопротивления колес составляет 8 - 10%, полевых досок корпусов - 10 - 15%, отвала и лемех - 75 - 80%, причем на лемех приходится 50 - 60%. Энергия, непосредственно затраченная на выполнение процесса вспашки, распределяется так: на деформацию почвы 16%, на поднятие и ускорение почвенного пласта 12%, на преодоление сил трения 60%, на резание почвы 12%.

Сила трения почвы по стали зависит от влажности и механического состава почвы.

С увеличением влажности она растет до определенной максимальной величины, после чего начинает резко снижаться с дальнейшим увеличением влажности. Влажность почвы, соответствующая максимальной силе трения, является критической, после которой почва переходит в состояние пластического течения с избытком рыхлой воды.

Сила трения зависит и от механического состава почвы. Чем больше в почве глинистых частиц, тем выше сила трения.

При 40 - 60% капиллярной влажности наступает физическая спелость почвы, тогда тяговое сопротивление вспашки становится минимальным. С силой трения связаны другие физические явления - залипание почвой, перетирание и износ рабочих органов плуга.

По мере роста влажности почвы наступает момент, когда сила сопротивления скольжения почвы по металлу становится выше силы внутреннего трения. В этот момент начинается залипание поверхности отвала.

На поверхности отвала образуются очаги залипания вокруг головок болтов или линии стыковки лемеха и отвала. Постепенно зона залипания распространяется на весь отвал, отбрасывание пласта прекращается, и почва сгруживается перед корпусом. Тяговое сопротивление резко возрастает, а качество вспашки снижается.

Однако при дальнейшем увлажнении почвы наступает гидродинамическое трение. В этом случае силы трения между почвой и рабочей поверхностью уменьшаются за счет толстой водной пленки, образующейся на рабочей поверхности отвала.

Еще в прошлом веке крестьяне ставили на раме плуга бочку с водой и самотеком подавали воду на отвал; так они боролись с залипанием и трением.

В 1936 г. в Швеции этот прием для борьбы с залипанием применили уже на тракторном плуге "Оливер-99". Оказалось, что тяговое сопротивление плуга при вспашке черноземных почв снизилось на 25 - 40%. Воды при этом расходовали 200 - 400 л/га.

Вода из резервуара, установленного на плуге, под давлением подводилась к специальным впрыскивающим отверстиям диаметром 1,5 - 2,0 мм, расположенным на лемехе, и смачивала рабочую поверхность отвала. Чтобы отверстия не забивались почвой, их просверлили под острым углом к поверхности лемеха.

Во Франции сейчас уже применяют на небольших участках плуги с водной смазкой. Вода впрыскивается на поверхность отвала через отверстия, просверленные в болтах, крепящих лемех и отвал к стойке корпуса. Расход воды можно регулировать сменой болтов с различными диаметрами отверстий.

В этом случае движение почвенного пласта по поверхности отвала напоминает скольжение коньков по зеркальному льду. Под давлением коньков лед тает и образует между трущимися поверхностями водяную пленку. Она-то и играет роль смазки, и поэтому коньки легко скользят по поверхности льда.

В нашем случае зеркально-гладкая поверхность отвала - лед, а слой воды - водяная пленка. Эффективность любой смазки зависит от толщины ее слоя. Слишком толстая пленка воды не облегчает, а, наоборот, затрудняет скольжение. Поэтому конструкторы стремятся получить оптимальную толщину водяной смазки, но практически это выполнить не так просто.

В нашей стране в конце 50-х годов было испытано устройство для создания аэродинамической смазки силой выхлопных газов, а позднее с помощью компрессора.

Для этого сжатый воздух, нагнетаемый компрессором, проталкивался в узкую щель между поверхностью отвала и пластом почвы. Образовавшаяся воздушная прослойка удерживает пласт от соприкосновения с поверхностью отвала. Трение пласта по отвалу исключается, а имеет место скольжение слоев воздуха относительно друг друга. Поэтому сила сопротивления на перемещение плуга снижается на 20 - 25% по сравнению с работой без воздушной подушки.

Возникает вопрос: выгоднее ли снижать тяговое сопротивление перемещению плуга созданием воздушной смазки, иначе говоря, заменой механического трения пласта об отвал трением воздушных слоев? Что же, вопрос закономерный. Было бы все хорошо, если бы не одно "но" ...Экономя энергию на снижение тягового сопротивления на перемещение плуга, мы проигрываем на дополнительном расходе энергии для привода компрессора.

Кроме того, почва не образует всегда слитного, сплошного пласта. Она крошится, и поданный под давлением воздух выходит наружу.

Обнадеживает ученых применение так называемой электросмазки. Она основана на явлении электроосмоса почвы, открытого еще в 1807 г. русским ученым Ф.Ф. Рейсом. Он установил, что если приложить к почвенному слою электрическое поле, то начнется движение капиллярной воды в почве к отрицательному электроду под действием электрического тока.

Это явление использовал в 1931 г. С. И. Долгов для снижения тягового сопротивления плуга. Приложив к изолированному от рамы плуга корпусу отрицательный полюс электрической цепи, а положительный опустив в почву, С. И. Долгов вызвал явление электроосмоса. Влага, поднимаясь к поверхности отвала, создавала жидкостную прослойку между почвой и отвалом. Тяговое сопротивление при этом снижалось на 8 - 10%.

Однако явление электроосмоса действовало эффективно только при малых скоростях движения, не выше 0,5 м/сек: с увеличением скорости капиллярная вода не успевала перемещаться к сопряженным поверхностям (почва - отвал).

В послевоенное время скорость вспашки с "электросмазкой" довели до 1,26 м/сек. При этом тяговое сопротивление снизилось на 10 - 15%. Такой способ найдет применение в почвообрабатывающих агрегатах, работающих на малых рабочих скоростях.

В нашей стране в конце 30-х годов для борьбы с залипанием стали применять вибрацию рабочих органов. Например, при работе плуга корпуса совершают колебания с малой амплитудой, но с большой частотой. Движущийся по поверхности отвала пласт получает множество импульсов-воздействий непосредственно по поверхности контакта почвы с корпусом плуга. Пласт находится как бы во взвешенном состоянии, давление его на корпус снижается, а следовательно, уменьшается и сила трения. С другой стороны, вследствие меньшего времени контакта почвы с корпусом плуга происходит залипаемость рабочих органов плуга.

Для борьбы с залипаемостью начинают применять покрытие рабочих органов почвообрабатывающих машин специальным материалом, обладающим тем свойством, что в процессе работы происходит как бы истирание его, т. е. непрерывный снос почвой его поверхностных частиц. Такой материал должен обладать поистине волшебными свойствами: во-первых, связь между поверхностными частицами нанесенного материала и его внутренними слоями должна быть меньше касательных сил трения и прилипания, развиваемых в области контакта, а, во-вторых, материал, нанесенный на поверхность рабочих органов, мог бы отделяться с помощью поверхностных частиц, иначе служить такой материал будет недолго и прием окажется малоэффективным.

Только с развитием химии появилась надежда практического применения этого метода борьбы за экономию энергии.

В СССР применяли 0фторопласт 3 или 4, в США - тефлон, в Англии - флюон, в Италии - алгофон, во Франции - сорофлок, в Чехословакии - тефлокс, в ФРГ - костофлон.

Эти материалы, напыленные на поверхность отвала, обладают чудесными свойствами - отталкивать от себя почву при любой ее влажности. Например, применение на плуге группы фторопластовых пластмасс и полиэтилена высокого давления снижает тяговое сопротивление на 20%, а иногда на 35%.

Но ахиллесова пята этих чудесных материалов - их низкая износостойкость и пока еще высокая стоимость. Наиболее перспективным направлением для снижения тягового сопротивления плуга являются поиски путей замены трения скольжения почвы по отвалу на трение качения.

В конце 40-х годов американский исследователь Куммер заменил обычный отвал бесконечным прорезиненным ремнем. По мысли автора, за счет трения почвы о поверхность этого ременного отвала ремень начнет вращаться и снижать сопротивление пахоты. Однако надежды изобретателя не оправдались, ремень не вращался. Ему пришлось принудительно через механический привод вращать ремень. Тяговое сопротивление такого плуга снизилось, но из-за ненадежности это устройство широкого распространения не получило.

Позднее венгерский изобретатель Иштван Сабо сконструировал специальный плуг, у которого часть отвала была отрезана и заменена вращающимися резиновыми пневматическими роликами. Такой же ролик установили вместо снятой полевой доски. Этот плуг проходил испытание в нашей стране. Тяговое сопротивление его было на 17% ниже обычного плуга.

Другим направлением снижения тягового сопротивления плуга являются поиски поддержания постоянной остроты лезвия лемеха.

В дальнейшем, возможно, лемех будет иметь волнистую линию лезвия. Зубцы - выступы этих лемехов - тоньше самого лемеха и не требуют заточки. Они служат до полного износа зубьев.

7. Скомплектовать тракторный агрегат для междурядной обработки кукурузы кльтиватором  КРН-4.2 и определить его производительность.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРН 4.2

Агрегатируется тракторами класса тяги — 1,4 тонны.

Тракторы класса тяги 1,4 — это наиболее массовые отечественные универсально-пропашные тракторы. К ним относятся МТЗ-80/82, выпускаемые Минским тракторным заводом и ЮМЗ-6Л/6М — Южным машиностроительным заводом (г. Днепропетровск).

Максимально допустимые скорости движения агрегатов при междурядной обработке кукурузы составляют: на первой междурядной обработке при использовании прополочных борозд — 6 км/ч, на второй и последующих обработках, а также окучивании — 9—10 км/ч.

Из условий скоростного режима работы культиватора следует что трактор будет двигаться на 4 повышенной передаче со скоростью 9.15 км/ч

Количество часов в смене:

Осень-весна 8-10часов

Лето – 10-12часов

Берем среднее значение 10ч

Расчет производительности КРН- 4.2 с тракторным агрегатом МТЗ-80:

Wч=0.1*Вр*Vр*Чсм , где:

Wч –-Производительность Га/см

Вр- Ширина захвата=4.2м

Vр- рабочая скорость =9.15 км/ч

Чсм- часов в смене=10 ч

Из этого следует:

0,1*4,2*9,15*10=38,43 Га в  смену.

Вывод:

При агрегатировании культиватора КРН 4,2 трактором МТЗ-80 средняя производительность в рабочую смену 10 часов будет равна 38,43 Га

Содержание

1. 1. Направления в создании современных сельскохозяйственных машин в нашей стране
2. 2. Как устранить перекос плуга в поперечном направлении.
3. 3. Описать устройство и процесс работы пропашных культиваторов типа КРН – 2.8 вычертить схему расстановки лап для прополки картофеля.
4. 4. Описать устройство приспособления для уборки гороха.
5. 5. Устройство и работа чизельного плуга ПЧ 4.5
6. 6.Пути снижения тяговых сопротивлений машин и орудий.
7. 7. Скомплектовать тракторный агрегат для междурядной обработки кукурузы культиватором КРН-4.2 и определить его производительность.