Техническое обеспечение внесения жидких органических удобрений под посадку картофеля в ОАО «Положевичи» Стародорожского района с модернизацией машины МЖТ-Ф-11 (дипломный проект)

Дипломный проект: 98 с., таблиц 18, рисунков 9, использованных источников 23. Графическая часть –– 9 листов формата А1.
Ключевые слова: рапс, технология, жидкие органические удобрения, цистерна, модернизация, характеристика агрегата, расчёт.
Объектом исследования является машина для внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11.
Цель работы — повышение урожайности путем внесения жидких органических удобрений машиной МЖТ-Ф-11.
В результате патентного поиска было предложено установить на базовую машину МЖТ-Ф-11 адаптера для втурипочвенного внесения жидких органических удобрений. Основные конструктивные и технико-экономические показатели: рабочая скорость агрегата –– 12 км/ч; фактическая ширина захвата – 5,4 м.
Разработанный агрегат для внесения жидкой органики рекомендуется для внедрения в ОАО «Положевичи» Стародорожского района. В результате модернизации производительность труда выросла на 11,41 % при сроке окупаемости капитальных вложений 0,43 года. Экономия топлива за сезон эксплуатации — 225,09 кг.




Дипломный проект: записка содержит 100 стр., графическая часть 9 листов формата А1.
Содержание записки:
Введение
1 Производственно-экономическая характеристика в ОАО «Положевичи» 9
1.1 Общие сведения о хозяйстве
1.2 Природно-климатические условия
1.3 Состояние отрасли растениеводства
1.4 Состав и использование машинно-тракторного парка 20
1.6 Агротехника при возделывании картофеля
2 Обоснование темы дипломного проекта
2.1 Агротехнические требования к процессу внесении жидких
органических удобрений 34
2.2 Анализ прогрессивных технологических схем внесения органических удобрений
2.3 Анализ существующих конструкций рабочих органов машин для
внесения жидких органических удобрений. Достоинства и недостатки
2.4 Обоснование целесообразности внесения изменений в конструкцию машины по внесению жидких органических удобрений
3Расчетная часть
3.1 Технологические расчеты
3.2 Конструктивные и прочностные расчеты 50
3.3 Разработка операционной-технологической карты на внесение жидких органических удобрений
4 Охрана труда
4.1 Анализ состояния охраны труда в ОАО «Положевичи»
4.2 Разработка мер безопасности при эксплуатации машины для внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11 72
4.3 Обеспечение пожарной безопасности в ОАО «Положевичи»
5 Расчет технико-экономических показателей и экономической эффективности модернизации машины для внесения жидких органических удобрений
МЖТ-Ф-11 82
5.1 Исходные данные для расчёта
5.2 Капитальные вложения на модернизацию сельскохозяйственной машины
5.3 Расчет производительности агрегата и годового объёма работы
5.4 Расчет трудозатрат и роста производительности труда 85
5.5 Расчет материалоемкости процесса
5.6 Расчет энергоемкости процесса
5.7 Расчет эксплуатационных затрат и их экономии
5.8 Расчет эффективности капитальных вложений в приобретение сельскохозяйственной техники
Заключение
Список использованной литературы












2.4 Обоснование целесообразности внесения изменений в конструкцию машины по внесению жидких органических удобрений

Машина для внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11 (рисунок 2.5) состоит из цистерны 1, центробежного насоса 2, транспортирующего трубопровода 3, соединенного с патрубком перемешивания 4. Заборно-перегрузочного рукава 5. Заборно-перегрузочной системы, которая включает в себя заборный рукав 5, телескопическую часть 6 заборного рукаве с конусным наконечником, управляемую гидроцилиндрами 7. По образующей конуса перемешивающего патрубка выполнены окна. Управление заборным рукавом 5 осуществляется гидроцилиндром, а заслонкой транспортирующего трубопровода гидроцилиндром.



1- цистерна; 2 – центробежный насос; 3 – транспортирующий трубопровод; 4 – перемешивающий патрубок; 5 – заборный рукав 6 – телескопическая штанга 7 - гидроцилиндр
Рисунок 2.5 – Машина внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11

Машина для внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11 работает следующим образом. При загрузке жидких органических удобрений в другие емкости приводят в действие гидроцилиндр, обеспечивая необходимый поворот заборного рукава 5. Гидроцилиндрами 7 перемещается телескопическая часть заборного рукава 5 до тех пор, пока не будут соприкасаться конусные поверхности патрубка А перемешивания и телескопической части 6 включается центробежный насос.
Для перемешивания массы внутри цистерны достаточно привести в действие гидроцилиндры 7, обпеспечивающие перемещение вверх телескопической части 6 заборного рукава 5. При этом открываются окна перемешивающего патрубка, и жидкие удобрения через окна устремляются вдоль днища цистерны 1. Аналогично производится и самозагрузка жидких удобрений. Гидроцилиндрами 7 перемещают вверх телескопическую часть 6 заборного рукава 5. При этом открываются окна перемешивающего патрубка А, опускается заборный рукав 5 в жидкий навоз, включаются вакуум-насосы. После создания вакуума открывается клапан, и удобрения заполняют цистерну 1 через окна.


1- цистерна; 2 – центробежный насос; 3 – транспортирующий трубопровод; 4 – перемешивающий патрубок; 5 – заборный рукав 6 – телескопическая штанга 7 – гидроцилиндр 8 – адаптер для внутрипочвенного внесения
Рисунок 2.6 – Машина внесения жидких органических удобрений МЖТ-Ф-11 модернизированная
Но машина имеет существенный недостаток, то что с ее помощью нет возможности вносить удобрения непосредственно в почву, а это влечет потерю азота из жидких органических удобрений. При внесении непосредственно в почву азот сохраняется и не уходит воздушным путем.
Предлагается оснастить машину рабочим органом адаптером для внутрипочвенного внесения (рисунок 2.6).
Способ внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений имеет большой ряд преимуществ. Жидкие органические удобрения считаются наиболее безопасным видом стимулятора роста для растений. К тому же их не так сложно получить самостоятельно, с помощью промышленных либо хозяйственных отходов. Внесение органических удобрений в почву позволяет ощутимо повысить урожайность.
Для повышения универсальности нашего агрегата предлагается адаптер для внутрипочвенного внесения оснастить секцией с возможностью подьема и расстановкой рабочих органов в шахматном порядке (рисунок 2.7).


1- система крепления навешивания; 2 – насос подачи ЖОУ; 3 – секция подьемная; 4 – секция фиксированная
Рисунок 2.7 – Адаптер для внутрипочвенного внесения модернизированный

Данное решение позволит использовать агрегат опираясь на ширину междурядий некоторых сельхозкультур, как подкормочный или растениепитатель. При подьеме секции мы получим нужное нам междурядье и не повредим посадку культуры. Подача ЖОУ будет осуществляться по трубкам непосредственно к лапе и попадать непосредственно в почву.
Основным рабочим органом будет рыхлительная лапа, которая сформирует ложе для закладки жижи в почву, затем следующий ряд лап будет как бороздообразующим так и бороздозакрывающим.

3Расчетная часть

3.1 Технологические расчеты


Определение формы и рабочей ширины ножа рабочего органа
Для стабилизации движения рабочего органа на разных типах почв необходимо определить зависимости ее перемещения от силы сопротивления почвы и давления.
Для этого были составлены конструктивные схемы (рисунок 3.1), позволяющие определить влияние внешних силовых факторов на перемещение лапы независимо друг от друга.

Рисунок 3.1 – Схема расположение сил по всей поверхности рабочего органа для внутрипочвенного внесения ЖОУ

Определим усилия, необходимые для погружения ножа рабочего органа на требуемую глубину



где k - удельное сопротивление почвы на всю секцию (0,95…1,5 кН/м [25]);
- количество лап исходя из расстояния между ними 450 мм, при том, что общая конструктивная ширина захвата составит 5400 мм /450 = 12 шт., (по 6 с каждой стороны агрегата) поэтому примем 6 лап на каждой стороне адаптера в секции;
- для одной лапы будет


В соответствии с выполняемым технологическим процессом адаптера для внутрипочвенного внесения, их основными рабочими параметрами высота установки лап, и схема расстановки их на брусе.
Высоту установки принимаем, исходя из конструктивных параметров агрегата, высота бруса секции адаптера составляет 712 мм. Всего на адаптере устанавливается 12 лаповых органов.
Качество работы лапы зависит от ее конфигурации. Она должна быть такой, чтобы разрезать почву и частично ее оборачивать без пропусков, также идти в почве с одинаковой глубиной, при этом необходимое усилие для погружения в почву будет составлять – 12,8 кН/м.
Согласно агротехническим требованиям для внутрипочвенного внесения погружение лапы в почву должно составлять не менее h = 80…100 мм.
Необходимую ширину рабочей поверхности ножа, с учетом принятых выше условий и согласно агротехнических требований, определим
Нсош = m · 2 cos2 ɣ, (3.2)


где: m = h = 0,10 м. – глубина погружения в почву;
ɣ = 56° - угол трения, соответственно стали о почву [15].
Тогда
Нлап =0,10 · cos2 56° = 0,158 м.

Для упрощения изготовления принимаем 160 мм ширину рабочего ножа лапы. Следовательно, при необходимых агротехнических требованиях и с учетом модернизированного предохранительного устройства и расстановкой лап на секциях шириной 450 мм, для соблюдения расстояния между ними (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема подобранного рабочего органа адаптера для внутрипочвенного внесения

3.2 Конструктивные и прочностные расчеты

3.2.1 Расчет резьбового соединения крепления к раме
Пружинная лапа крепится на брусе болтом с гайкой М30.
При затяжке гайки в ней возникает максимальная сила F

(3.3)

где d1 — средний диаметр резьбы, d1 = 27,735 мм;
σт — предел текучести материала болта, σт =240 Па [8].
Таблица 3.1 – Основные параметры резьбы М30 по ГОСТ 9150-88, мм
Резьба / шаг Диаметры
 средний внутренний  впадина
M dcp d BH d B
30х2 27,735 26,211 25,706

Момент затяжки болта определяется



где — коэффициент трения стали о сталь, [8];
— приведенные угол трения, град,
dm— средний диаметр опорной поверхности гайки, dm – 27,735 мм.,
— коэффициент трения в резьбе:

.

.

Необходимое усилие на ключе при затяжке определяется по следующей


где l1 — длина рукоятки стандартного ключа, l = 20 d.
Для дальнейшего расчета проверим витки гайки на смятие и срез

Среднее смятие в резьбе определим

, (3.9)

МПа.

где Н — длина свинчивания, Н = 24 мм;
Р — шаг резьбы, Р = 2 мм;
d — внутренний диаметр резьбы, мм;
d1 — средний диаметр резьбы, мм;
d2 — наружный диаметр резьбы, мм;
— коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы с учетом пластических деформаций;
— число витков по длине свинчивания, шт.

шт. (3.10)

По ГОСТ 9150-88 d1=27,735 мм, d2= 26,211 мм, d=25,706 мм, , для стали 35 , где Н/мм2.
В таком случае
МПа.

Условие: 115 < 256 МПа показывает о способности резьбового соединения надежно работать на смятие.
Касательные напряжения среза резьбы определяются
- для болта

, (3.11)

МПа.

где R = 0,87 для метрической резьбы.
- для гайки

, (3.12)

МПа.

Гайка изготовлена из стали 35 ГОСТ 1050-88

МПа.

(3.13)
(3.14)

Это указывает на то, что нет необходимости увеличения диаметра болта и гайки или применения лучшего материала. Тогда 96 > 64 МПа, 96 > 78 МПа, что указывает на надежность работы соединения.

3.2.2 Подбор угла входа рабочего органа в почву
Рабочие органы оборудованы пружинным элементом, для предотвращения поломки при наезде на препятствие (камень, твердые растительные остатки и т.п.). Учитывая влажность, плотность, засоренность почвы камнями, для получения оптимальной скорости необходимо установить формы и оптимальные положения предохранительных приспособлений.
Наклон ножа лапы от вертикали должен быть таким, чтобы устранить возможность задержки земли и растительных остатков в следствии чего возникнет дополнительное сопротивление движению (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Схема сил действующих на рабочий орган

Конструктивно угол наклона выполнен в 600 с учетом установки пружины, что должно обеспечить хорошее скольжение подкапываемой почвы и ее скольжению по поверхности ножа. Рассмотрим схему действия сил на поверхности ножа (рисунок 3.3)
Для обеспечения скольжения материала по поверхности необходимо чтобы сила преодолела силу трения F.
Условие скольжения по поверхности
(3.15)
Cила N будет численно равна удельному сопротивлению почвы согласно схеме N = Rма. Но так как всех рабочих органов 12 на 2-х секциях, то сила N будет

где Rма.= 23,6 кН – удельное тяговое сопротивление (п. 3.3)

И она разлаживается на составляющие и . Если сила окажется больше силы трения , то почва будет скользить по поверхности. Сила трения определяется как
(3.16)
Угол будет равен по геометрическим условиям 300
В свою очередь, сила определяется как
(3.17)

Как известно, для обеспечения скольжения необходимо соблюдение условия
Следовательно
(3.18)

Значит
(3.19)
При таких условиях сила F достигает своего наибольшего значения . Значит, материал скользящий по поверхности окажется под воздействием двух сил: N и .
Так как они действуют одновременно и совместно, то можно сложить их геометрически. Получим их равнодействующую R, направленную под углом к нормали. Следовательно, почва будет перемещаться под действием силы R. По результатам видно, что угла наклона поверхности ножа в 600 достаточно для обеспечения скольжения почвы по его поверхности.

3.3 Разработка операционной-технологической карты на внесение жидких органических удобрений

Исходные данные:
1. Основной агрегат Беларус 1525+МЖТ-Ф-11;
2. Вспомогательный агрегат Беларус 1523+МЖТ-10;
3. Длина участка L=800 м;
4. Ширина участка 700 м;
5. Уклон i = 2,2 %;
6. Доза внесения 8,0…12,0 т/га;
7. Расстояние перевозки 3,8 км.
Определяем скоростной режим работы посевного агрегата. Рабочая скорость агрегата должна находится в интервале агротехнически допустимых скоростей (от Vагр min Vр Vагр max).
Рекомендуемая скорость движения агрегата МТА [9]
Vагр= 7…10 км/ч =2,0…2,55 м/с
Кроме того скорость движения ограничивается мощностью двигателя

Vp.max= , (3.20)

где Nен — номинальная мощность двигателя, кВт (110 кВт);
ηен — коэффициент использования номинальной мощности двигателя;
Nвом , ηвом — соответственно мощность на привод активных рабочих органов (37 кВт), коэффициент использования мощности на привод активных рабочих органов (ηвом =0,95);
ηмг—коэффициент полезного действия трансмиссии трактора;
ηбр—коэффициент полезного действия буксования;
Rмг—тяговое сопротивление машины;
Gтр—эксплуатационный вес трактора, кН (68,1 кН);
fтр—коэффициент сопротивления качению; fтр=0,12…0,18 (Приложение 13 [9]);
Из таблицы 1.2 [9] выбираем значение приведенных выше данных.
ηмг=η αц ηβк; (3.21)
где ηц ,ηк—КПД соответственно цилиндрической и конической передачи трансмиссии;
α , β—число пар в зацеплении соответственно цилиндрической и конической передачи (таблица 2.1 [4]) ηц =0,98, ηк =0,96, α=5, β=1,
ηмг =0,9850,96=0,87
ηб= ; (3.22)
где δ —коэффициент буксования, δ=11 %;
ηб = =0,89.
Тяговое сопротивление с учетом угла склона определяется по выражению

, кН (3.23)
где Gм – эксплуатационный вес машины, кН (МЖТ-Ф-11 G = 38,7 кН),
Gгр—вес груза (жижа органических удобрений ), кН.

Gгр= 9,81V , (3.24)
где  - плотность груза жижа органики, 1,31 кг/м3 [9],
V – объём цистерны, 11 м3;
- коэффициент использования объёма.

Gгр = 9,81111,310,9 = 127,2 кН.
Тогда

Тогда скорость будет
Vр.max= =2,5 м/с
Таким, образом, Vр max превышает пределы агротехнически допустимых скоростей движения, значит

Vр= Vагр. max= 2,5 м/c.
Такая скорость соответствует 6 передаче 3-го диапазона (с понижающим редуктором)

Vр= 10 км/ч= 2,5 м/с.
Фактическое значение коэффициента использования эффективной мощности на рабочем режиме
(3.25)
где - Nep - эффективная мощность двигателя на рабочем режиме, кВт;
Эффективная мощность двигателя на рабочем режиме определяется как
(3.26)


Тогда 

Эффективная мощность двигателя на холостом ходу определяется как

, (3.26)
где Rмх- тяговое сопротивление машины на холостом ходу, кН;
Vx - скорость движения холостого хода агрегата (обычно VxVp);
Тяговое сопротивление машины на холостом ходу определяем




Коэффициент загрузки двигателя при движении на холостом ходу

Подготовка агрегатов для внесения ЖОУ включает: установку подачи, наладку распределительной системы, регулировку давления.
Способ движения выбираем исходя из требований агротехники, состояния поля и применяемого агрегата. Из возможных способов движения выбираем тот, который обеспечивает наибольший коэффициент рабочих ходов.
Перед работой необходимо осмотреть машины и убедиться в том, что они правильно собраны и прицеплены, давление в шинах колес 0,2 мПа, все шланговые и болтовые соединения затянуты. Сначала проверяют работу
МЖТ-Ф-11 без подачи жидкости. Убедившись, что насос, карданная передача, регулятор давления и все коммуникации работают нормально, при помощи органов управления открывают подачу жидкости.
Для рассчитываемой операции принимаем способ движения челночный.
Определяем для данного способа движения коэффициент рабочих ходов φ, радиус поворота Rо, длину выезда е, ширину поворотной полосы Е, рабочую длину гона Lр , оптимальную ширину загона при челночном способе движения не определяют.
Радиус поворота Rо равен радиусу поворота трактора, но не менее Rо=5…6 м [9].
Принимаем Rо= 6 м.
Длину выезда агрегата принимаем:
е=0,1· lк; м (3.29)
где lк—кинематическая длина агрегата;

lк=lт+lм; (3.30)

lт=1,2 м [9];
lм=1,5 м [9];
lк=1,2+1,5=2,7 м.
е = 0,12,7=0,27 м.

Согласно [9] определяем φ, Е, и Сопт.
Ширина поворотная полоса определяется

Е=2,8Rо+0,5dк+е; (3.31)
где dк — расстояние между крайними точками по ширине (кинематическая ширина агрегата); dк= 18 м

Е= 2,86 + 0,5  18 + 0,27 = 26,07 м.
Так как ширина поворотной полосы должна быть кратной В , принимаем Е=36 м.

Коэффициент рабочих ходов φ рассчитывается как
φ= ; (3.32)
где Lр—рабочая длина гона, м.
Lр=L-2Е; (3.33)
Lр=800-2·36=728 м.

φ= =0,96.
Количество циклов работы агрегата за смену определяем

nц= ; (3.34)
где Тсм—время смены, Тсм=6 ч;
Тпз—подготовительно-заключительное время, ч;
Тотл—время регламентированных перерывов на отдых и личные надобности механизатора, Тотл=0,5 ч;
Тто—время на техническое обслуживание агрегата в период смены, Тто=0,21 ч;
Подготовительно-заключительное время
Тпз=tето+tпп+tпн+tпнк; (3.35)
где tето—время на проведения ежесменного технического обслуживания, tето=0,55 ч;
tпп— время на подготовку агрегата к переезду, tпп=0,06 ч; [9];