Технология выполнения механизированных работ возделывания и уборки с/х культуры
Смоленская государственная сельскохозяйственная академия
Инженерно-технологический факультет
Кафедра механизации
Курсовой проект по дисциплине
«проектирование технологических процессов»
Шифр 1-4
Смоленск 2011 г.
Задание на курсовой проект по дисциплине:
«проектирование технологических проектов».
Задание: спроектировать машинную технологию выполнения механизированных работ возделывания и уборки с/х культуры – ярового ячменя, с разработкой операционно-технологических карт на выполнение с/х операции – вспашка стерни однолетних трав под возделывание ячменя, глубина вспашки 20-22 см.
Вариант: 1-2.
Исходные данные:
1. Состав машинно-тракторного
2. Площадь участка: 90 (га)
3. Длина участка: 790 (м)
4. Тип почвы: средний суглинок
5. Глубина обработки почвы: 20-22 (см)
6. Удельное сопротивление машины: 0.5 кгс/см2
7. Агротехнические нормативы:
8. Угол наклона поля: 30
1 Введение
Культура ячменя, как и пшеницы, была широко распространена в районах древнего земледелия умеренной зоны. Это - одна из самых раннеспелых зерновых культур, переносящая заморозки и отличающаяся засухоустойчивостью. Для ячменя более пригодны суглинистые почвы. В настоящее время ячмень выращивают преимущественно для кормовых целей, хотя он имеет и продовольственное значение, а пророщенные семена (солод) используют в пивоварении. Экологические особенности ячменя позволяют возделывать его на значительной части земледельческой территории. При этом у ячменя мало конкурентов в районах с ограниченными тепловыми ресурсами на севере земледельческой территории, в горных районах, а также в засушливых местностях.
Ячмень начинает прорастать
при сравнительно низкой температуре
(1-3° С), но оптимальная температура
составляет 18-25° С. Зерно, не закончившее
период послеуборочного дозревания,
прорастает быстрее при пониженных
температурах (6-8° С). В период прорастания
растения чувствительны к
Хозяйственное значение.
Ячмень принадлежит к числу древнейших возделываемых растений земного шара.
Основная зерновая и фуражная культура. Зерно ячменя - концентрированный корм для сельскохозяйственных животных. Солому и мякину также скармливают скоту. Зерно используется для производства муки, перловой и ячневой круп, как суррогат кофе. Ячменный солод является необходимым сырьем для пивоваренной промышленности. Хлеб из ячменя низкого качества: он груб, низкого качества и крошится, это объясняется качеством и содержанием клейковины. В зерне зрелого ячменя обычно содержится 80-90 % сухого вещества и 10-20 % водыВысевают обычным рядовым или узкорядным способом, норма посева семян 180-250 кг/га, глубина посева 3-4 см. Убирают прямым комбайнированием и раздельным способом (пивоваренный ячмень при полном созревании зерна, фуражный - начиная с восковой спелости). Средняя урожайность составляет 1,6-2 т/га.
2 Операционно-технологическая
карта №1 «Агротехнические
Соответствующая конкретным условиям и задачам система обработки почвы в сочетании с другими агротехническими мероприятиями — важное средство поддержания и прогрессивного повышения ее плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев.
Различают основную и предпосевную обработки почвы, а также обработку в системе ухода за посевами. Путем обработки почвы осуществляют:
оборот почвенного пласта и его крошение; рыхление и перемешивание почвы;
уничтожение сорных растений и падалицы культурных растений, а также подавление вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур;
выравнивание и уплотнение почвы;
заделку пожнивных остатков и удобрений;
углубление пахотного слоя.
Приемы обработки почвы
(или сочетание их) могут выполнить
свое назначение только при условии
своевременного и высококачественного
их проведения. Установить сроки обработки
и выбрать соответствующие
Главную роль в основной обработке почвы играет ранняя вспашка, проведенная до перехода среднесуточной температуры воздуха через 100 С, повышающая урожайность зерновых на 8 – 15%. Вспашку выполняют поперек склона для предупреждения водной эрозии почвы. При крутизне склона более 30 вспашку заменяют плоскорезной или чизельной обработкой на ту же глубину. Под озимые культуры эффективность ранней вспашке возрастает, если она выполнена с одновременным прикатыванием.
Основная цель вспашки: разрыхлить обрабатываемый слой почвы для создания благоприятного водно-воздушного, теплового, пищевого режима и условий для накопления, сохранения и использования влаги атмосферных осадков; заделать в почву минеральные и органические удобрения, а также сорную растительность и пожнивные остатки.
От качества выполнения вспашки
во многом зависит восстановление плодородия
почвы, повышение урожайности
Агротехнические требования:
Обработка почвы в зависимости
от почвенно-климатических
Начало, глубину и продолжительность вспашки устанавливают, учитывая физическую спелость почвы, мощность пахотного слоя, возделываемую культуру и засоренность почвы.
- Отвальную вспашку (кроме перепашки зяби, пара и запашки органических удобрений) проводят плугами с предплужниками.
- Показатели:
- отклонение глубины пахоты от заданной на полях:
- выровненных +/-1 см,
- не выровненных +/- 2 см;
- искривление рядов пахоты +/- 1 см на 500 м и длины гона;
- выравненность поверхности - длина профиля не более 10,7м на отрезке 10 м;
- оборот пласта — полный;
- заделка растительных остатков, сорных растений, удобрений — не менее 95%;
- крошение пласта (глыбы размером 100 см2) — не более 15% на площади;
- высота гребней — не более 5 см;
- высота свальных гребней и глубина развальных борозд не более 7 см;
- огрехи и необработанные поворотные полосы - не допускаются;
- не заделанные разъемные
борозды и невспаханные
- Скорости движения должны составлять для пахотных агрегатов с обычными корпусами 1,4 + 2,2 м/с (5 + 8 км/ч), со скоростными - 2,2 + 3,3 м/с (8+12 км/ч).
- После окончания вспашки всех загонов выравнивают свальные гребни, заделывают развальные борозды, распахивают поворотные полосы вкруговую без развальных борозд и свальных гребней.
3 Операционно-технологическая карта №2 «Комплектование МТА»
3.1 Техническая характеристика трактора и с/х машин
Трактор – Т-150 К:
тяговый класс -3(т.с.); номинальная мощность двигателя -165(л.с.); номинальная частота вращения коленчатого вала -2100(об/мин.); радиус колеса -0.639(м., rk); наименьший радиус поворота -6.5(м); масса (вес) трактора-7535/7750(кг., mк/mэкспл); КПД ВОМ -0.96(ηвом ); КПД трансмиссии -0.86(ηтр); расчетные скорости движения по передачам-1-8.53, 2-10.08, 3-11.44, 4-13.38, 5-18.65, 6-22.00, 7-24.9, 8-30.10(км/ч).
С/х машина – ПЛП 6-35:
Плуг ПЛП-6-35:
1 — рама; 2 — догружатель; 3 — полевое колесо; 4 — устройство для навешивания плуга; 5 — предплужник; 6 — корпус; 7 — устройство для присоединения борон; 8 — бороздовое колесо; 9 — дисковый нож
1) Назначение и характеристика - предназначен для основной обработки почвы (вспашки). Ширина захвата агрегата 2.10 м., глубина обработки 20-22 см., масса 1340 кг, кинематическая длинна 6.1 м..
2) Устройство – плуг состоит из основных рабочих органов: ножа, предплужника, корпуса, который в свою очередь состоит из стойки, лемеха, отвала, полевой доски и из вспомогательных – рамы, опорных колес, механизма регулирования с трактором; на раме расположены 6 корпусов (захват каждого 35 см), перед каждым установлен предплужник (расстояние между носками корпуса и предплужника по горизонтали 30 см), дисковый нож установлен перед последним корпусом
3) Регулировка- подвеску плуга закрепляют в 4 положении, переднее опорно-копирующее колесо располагают против второго корпуса с внутренней стороны рамы. У механизма навески трактора центральную тягу укорачивают до отказа. Глубину вспашки регулируют винтовым механизмом опорного колеса, равномерность вспашки всеми корпусами плуга – изменением длинны верхней тяги.
3.2 Расчет состава МТА
3.2.1 Диапазон рабочих скоростей движения агрегата.
Пахота плугом со скоростными корпусами осуществляется с Vраб.=6,0-12,0 км/ч.
3.2.2 Выбор передач трактора, обеспечивающих скорости движения в принятом диапазоне, в зависимости от тяговой характеристики трактора.
Марка трактора Т-150 К. Агрофон – стерня.
V1рас. = 8,53 км/ч Р1крн.= 3550 кг*с
V2рас.2 =10,08 км/ч Р2крн.2= 3000 кг*с
V3рас.3 = 11,44 км/ч Р3крн.3= 2550 кг*с
V4рас.4= 13,38 км/ч Р4крн.4= 2100 кг*с
3.2.3 Определение тягового усилия (Ркр) трактора для каждой передачи
Для участка с неровным рельефом, тяговое усилие трактора рассчитывают с учетом угла склона поля:
Ркрα=Ркр – Gэксп. * sin α, (кг*с)
Ркрα – тяговое усилие трактора с учетом величины склона (кг*с),
Ркрн – номинальное тяговое усилие трактора на передаче (кг*с),
Gэксп – эксплуатационная масса (вес) трактора (кг)
α - угол склона (град.)
Движение МТА вверх уклона поля.
Р1крα=3550-7750*0,052=3147 кг*с
Р2крα=3000-403=2597
Р3крα=2550-403= 2147 кг*с
Р4крα=2100-403=1797
3.2.4 Максимально возможная ширина захвата МТА (Вmax)
для простого пахотного агрегата, для каждой из выбранных передач рассчитывается по формуле:
Вmax=Ркрα/(К0*а+gпл*sinα), (м)
К0 - удельное сопротивление машин-орудий (кг*с/м)
gпл - масса плуга, приходящаяся на единицу ширины захвата (кг/см)
а- глубина вспашки (см)
gпл = Gпл/bпл=800/175= 4,57кг/см
Вmax1=3147/(0,5*20 + 4,57*0,052)=3147/10,24=307,3 см
Вmax2=2597/10,24=253,6 см
Вmax3=2147/10,24=209,7 см
Вmax4=1797/10,24=175,5 см
3.2.5 Количество корпусов(nк) для пахотного агрегата
определяется по формуле:
nк=Вmax/bк
где bк- конструктивная ширина захвата одного корпуса (см).
nк1=307,3/35=8,78 =6 (ПЛП 6-35)
nк2=253,6/35=7,24 =6 (ПЛП 6-35)
nк3=209,7/35=5,9 =5 (ПЛН 5-35)
nк4=175,5/35=5,01 =4 (ПЛП 4-35)
По количеству корпусов в пахотном агрегате определяют его конструктивную ширину захвата:
Вк= nк*bк (м),
ПЛП 6-35 Вк=6*35=2,1 м
ПЛН 5-35 Вк=5*35=1,75 м
ПЛП 4-35 Вк=4*35=1,40 м
3.2.6 Тяговое сопротивление простого пахотного агрегата (Rплα) :
Rплα=К0*bк*nк*а+Gпл*sinα (кг*с),
Rплα
1=0,5*35*20*6+1340*0,052=2169,
Rагрα 2= Rагрα 1=2169,68 кг*с
Rплα
3=0,5*35*20*5+915*0,052=1797,
Rплα
4=0,5*35*20*4+710*0,052=1436,
3.2.7 Рациональность загрузки трактора при работе с установленным пахотным агрегатом
проверяют по коэффициенту использования тягового усилия, рассчитывают по формуле:
ηи=Rагрα/Ркрα;
ηи1=2169,7/3147=0.689
ηи2=2169,7/2597=0.835
ηи3=1797,6/2147=0.837
ηи4=1436,92/1797=0.8
Оптимальная величина этого коэффициента в зависимости от характера выполняемой работы находится в пределах ηи=0.85…0.96.
В том случае, когда нет
возможности рационально
Вариант со значениями коэффициента использования тягового усилия ηи>0.97 исключается, так как работа МТА невозможна из-за перегрузки двигателя трактора. В этих случаях меняют состав агрегата или уменьшают число рабочих машин.
3.3 расчет по определению
техноэкономических
Основными технико-
Часовая и сменная
Часовая wч=0,1*Вр*Vр*τ
Сменная wсм=0,1*Вр*Vр*Тр
Рабочая скорость движения Vр=Vт*(1-σ/100)
Рабочая ширина захвата Вр=β*Вк
Коэффициент использования времени смены τ=0,76 (из условия)
Тр- чистое рабочее время в течении смены ч.,
Коэффициент использования конструктивной ширины захвата агрегата β=1,07 (из условия)
3.3.1 Расчет рабочей ширины захвата: Вр=β*Вк
Вр1= 1,07*2,1=2,25 м
Вр2= Вр1 =2,25 м
Вр3= 1,07*1,75=1,87 м
Вр4= 1,07*1,4=1,5 м
3.3.2 Расчет
рабочей скорости движения Vр=V
Vр1=8,53*(1-0,07)=7,9 км/ч (σ=7%)
Vр2=10,08*(1-0,07)=9,37 км/ч (σ=7%)
Vр3=11,44*(1-0,05)=10,85 км/ч (σ=5%)
Vр4=13,38*(1-0,04)=12,7 км/ч (σ=4%)
3.3.3
Часовая производительность
Wч1=0,1*2,25*7,9*0,76=1,35
Wч2=0,1*2,25*9,37*0,76=1,6
Wч3=0,1*1,87*10,75*0,76=1,53 га/ч
Wч4=0,1*1,49*12,7*0,76=1,35 га/ч
3.3.4. Чистое рабочее время Тр=τ*Тсм Тсм=10 ч τ=0,76 (условие)
Тр=0,76*10=7,6 ч
3.3.5 Расход топлива на единицу выполняемой работы: Qга=(Gтр*Тр+Gтх*Тх+Gто*Т0)* Wсм
Gтр=30,1 Расход топлива под нагрузкой
Gтх=16 Расход топлива на холостых поворотах
Gто=2,6 Расход топлива на остановках
а) Сменная производительность агрегата : wсм=0,1*Вр*Vр*Тр
Wсм1=0,1*2,25*7,9*7,6=13,5 га/см
Wсм2=0,1*2,25*9,37*7,6=16 га/см
Wсм3=0,1*1,87*10,75*7,6=15,4 га/см
Wсм4=0,1*1,5*12,7*7,6=14,4 га/см
б) Время на остановки агрегата: Т0=(tтех+tотд)*Tр+Тто
tтех=0,06, tотд=0,05 – время простоев из расчета на один час чистой работы агрегата соответственно при технологическом обслуживании машин и при отдыхе механизатора, ч.
Т0=(0,06+0,05)*7,6+0,3=1,136 ч
в) Время движения агрегата на холостых поворотах: Тх=Тсм-Тр-То
Тх=10-7,6-1,136=1,264 ч
Qга1=(26,7*7,6+12*1,264+2,6*
Qга2=(26,7*7,6+16*1,264+2,6*1,
Qга3=(26,7*7,6+16*1,264+2,6*1,
Qга4=(26,7*7,6+16*1,264+2,6*1,
3.3.6. Затраты труда на единицу выполняемой работы: Н=Σm/Wч
m=1-количество рабочих, обслуживающих агрегат
Н1=1/1,35=0,74 чел/ча
Н2=1/1,6=0,625 чел/ча
Н3=1/1,53=0,654 чел/ча
Н4=1/1,35=0,74 чел/ча
3.4 Анализ расчетных данных и выбор оптимального состава МТА
Таблица 1. Расчетные данные по составу агрегата для выполнения основной обработки почвы при возделывании ячменя.
Состав агрегата |
Режим работы |
Экономические показатели | |||||||
|
Трак-тор |
Сцепка |
схм и их количество шт. |
коэффициент использования тягового усил. |
рабочая скорость, км/ч. |
ширина захвата, м. |
расчет. эксп. производ., га/см. |
расход топлива, кг/га. |
затраты труда, чел. ч/га. | |
|
Т-150К |
ПЛП 6-35 |
1 0.689 |
7.9 |
2.25 |
13.5 |
16.37 |
0.74 | ||
ПЛП 6-35 |
2 0.835 |
9.37 |
2.25 |
16 |
14.13 |
0.625 | |||
ПЛН 5-35 |
3 0.837 |
10.85 |
1.87 |
15.4 |
14.7 |
0.654 | |||
ПЛН 4-35 |
4 0.8 |
12.7 |
1.49 |
14.4 |
15.7 |
0.74 | |||
Вывод: Анализ технико-экономических показателей состава агрегата (таб.1) Т-150К + ПЛП 6-35 показал, что наиболее производительный процесс выполнения операции осуществляется на 2-й передаче, т.к. на ней максимальная эксплуатационная производительность (га/см), минимальные затраты труда (0,625 чел.ч./га), минимальный расход топлива (14,3 кг/га).
Схема состава МТА Т 150К + ПЛП 6-35
4
Операционно-технологическая
4.1 Подготовка трактора к работе
Перед работой проверяют техническое состояние трактора. Затем проверяют давление воздуха в шинах и настраивают непосредственно с выполняемой работой, в данном случае работой с ПЛП 6-35, где давление воздуха = 0.12 МПа для передних колес, 0.1 МПа для задних колес. Т-150К является трактором мощности 30 кН. Заправить трактор отстоявшимся не менее 48 часов топливом, маслом гидравлику и двигатель, водой систему охлаждения. Смазать узлы трактора в соответствии со схемой смазки. Проверить рулевое управление, тормоза, исправность двигателя, контрольно-измерительных приборов.
Для работы с ПЛП 6-35 механизм навески тракторов устанавливают по двухточечной схеме. Тяги 5 присоединяют к центральному шарниру 8 нижней оси механизма навески. Передний конец верхней центральной тяги располагают так, чтобы он находился в одной вертикальной плоскости с центральным шарниром нижней оси, и фиксируют его в этом положении ограничительными кольцами. Ограничительные цепи 6, не натягивая, соединяют с вилками бугелей и со скобами на задних концах продольных тяг. Механизм навески имеет два шарнира – по одному для каждой тяги. Поэтому при наладке механизма навески по двухточечной схеме обе нижние головки сводят вместе и фиксируют с обеих сторон упорами. Смещение механизма навески трактора вправо от его середины на 150 мм. , пальцы (1) на подъемных рычагах переводят в правое положение относительно рычагов.
4.2 Подготовка с/х машины к работе
При агрегатировании этих плугов с трактором Т—150К понизители переводят в крайнее левое (по ходу плуга) положение. Для снижения нагрузки на переднее опорное колесо у плугов ПЛП—6—35 пальцы подвески ставят на нижнее отверстие понизителей и маслопровод гидроцилиндра механизма заднего колеса соединяют с основным цилиндром на тракторе, чтобы поднимать плуг одним рычагом распределителя. Замыкающий палец на брусе догружателя снимают. Длину центральной тяги полунавесных 6-корпусных плугов устанавливают упорными гайками с учетом, чтобы между упором и гайкой был зазор в пределах 1 - 3 мм. Большой зазор приводит к неустойчивому ходу заднего корпуса, а отсутствие зазора может привести к прогибу или излому рамы.
Механизм навески тракторов Т-150К устанавливают по двухточечной схеме установки и применяют автосцепки типа СА-2.
Техническое состояние новых и отремонтированных плугов необходимо проверять на специальной ровной площадке (лучше с твердым покрытием) такого размера, чтобы на ней мог свободно разместиться пахотный агрегат наибольших габаритов. Плуг укомплектовывают корпусами одного типа, предплужниками, дисковым ножом, прицепом для борон или катков. Затем плуг устанавливают с помощью регулировочного механизма опорного колеса таким образом, чтобы рама его была параллельно поверхности площадки.
При проверке технического состояния плугов необходимо обращать внимание на следующее. Толщина режущей кромки лемеха должна быть не более 1 мм, ширина фаски — 5 - 7 мм, угол заточки 25 ~35°. Коробление лемеха выпученностью вверх ( в сторону рабочей поверхности ) по лезвию — не более 4 мм, по спинке — 2 мм. Зазор в стыке его с отвалом для корпусов захватом 35 и 40 см не должен превышать 1 мм. Не допускается выступание отвала над лемехом. Выступание рабочей поверхности лемеха над отвалом не должно превышать 2 мм, а полевого обреза отвала (за пределы лемеха) — не более 5 мм. Необходимо, чтобы режущая кромка дискового ножа была гладкой, без заусенцев и выщербленных мест.
Допускается смятие лезвия не более чем в трех местах глубиной до 1,5/2 мм и длиной до 15 мм. Толщина режущей кромки лезвия должна быть не более 0,5 мм. Заточка ее двухсторонняя под углом 30°. Радиальное биение диска — не более 6 мм.
Носки лемехов корпусов должны касаться поверхности, установочной площадки. Зазоры между носками отдельных корпусов и поверхностью площадки допускаются не более 15 мм для плугов с числом корпусов до пяти и 20 мм с числом корпусов до девяти. Лезвие лемеха (на прямом участке) должно быть параллельно поверхности установочной площадки. Задний конец лемеха (пятки) у плугов с захватом корпуса 35 см может возвышаться не более чем на 10 мм, а с захватом в 40 см — до 12 см.
Нижний обрез полевой доски (боковины) должен быть параллельным поверхности установочной площадки. Допустимое возвышение ее заднего конца у плугов общего назначения — не более 10 - 12 мм, он должен находиться в одной плоскости с полевым обрезом лемеха. Отклонение в сторону поля допускается не более 5 мм.
Правильность сборки следует проверять не только отремонтированных, но и новых плугов, Часто собранные плуги не обеспечивают агрономически необходимой слитности пашни, получается увеличение гребнистости поверхности поля на границах смежных проходов пахотного агрегата. Поэтому в местах крепления стоек корпусов к раме устанавливают прокладки, которые изменяют положение корпусов так, чтобы крайние правые точки бороздного и верхнего обрезов отвалов оказались на одном уровне.
Для этого между точками переднего и заднего корпусов натягивают шнур. Этим обеспечивается также одинаковое расстояние между смежными корпусами. У плугов, оборудованных корпусами с круглыми стойками, можно воспользоваться соответствующими шайбами.
Предплужники расстанавливают
так, чтобы расстояние между носками
лемехов предплужников и основных корпусов
по горизонтали было 28-30
см, а глубина их хода — 10 - 12 см. При глубине вспашки 20,
22, 25 и 27 см
стойку предплужника закрепляют соответственно
на первом, втором, треть-
ем и четвертом отверстиях, считая от верха.
Полевой обрез предплужника
должен совпадать с полевым обрезом корпуса
или выступать в сторону поля
на 1 - 2 см.