Интенсивная технология возделывания сахарной свеклы в СПК «Занеманский» Мостовского района Гродненской области с модернизацией культиватора КНЧ-4.2 (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПК “ЗАНЕМАНСКИЙ”

1.1. Общие сведение о хозяйстве
1.2. Природно-климатические условия
1.3.Краткая характеристика растениеводства
1.4. Краткая характеристика животноводства

2. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТАВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МТП В СПК “ЗАНЕМАНСКИЙ”. РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩАЯ БАЗА. ИНЖЕНЕРНАЯ СЛУЖБА

2.1. Показатели технической оснащенности хозяйства и уровня
механизации работ
2.2.Состав и показатели использования тракторного парка
2.3. Обеспеченность хозяйства сельскохозяйственными машинами и анализ использования комбайнов
2.4. Показатели состава и использования автомобилей в хозяйстве
2.5. Ремонтно-обслуживающая база
2.6.Инженерно-техничесская служба
2.7 Кадры механизаторов

3.ИНТЕНСИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УБОР-КИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ХОЗЯЙСТВЕ.

3.1. Существующая технология и система машин по возделыва-нию и уборке сахарной свеклы в хозяйстве
3.2. Анализ прогрессивных технологических схем возделывания и уборки сахарной свеклы в стране и за рубежом
3.3. Обоснование комплекса агротехнических, технологических и организационных мероприятий по интенсивной технологии возделывания и уборки сахарной свеклы в хозяйстве
3.4. Расчет потребности в технике для комплексной механизации работ по возделыванию и уборке сахарной свеклы в хозяйстве
3.5. Прогнозирование урожая





3.5.1. По эффективному плодородию почвы
3.5.2. Исходя из качественной оценки земли и вносимых доз удобрений
3.6.Разработка интенсивной технологии возделывания и уборки сахарной свеклы в хозяйстве
3.7.Разработка операционно-технологической карты сельскохозяйственного процесса
3.8. Состав и организация работы комплексного технологическо-го
отряда на выполнение весенне-полевых работ

4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КУЛЬТИВАТОРА КНЧ-4.2.

4.1. Краткая техническая характеристика и обоснование модернизации
4.2. Описание модернизации
4.3. Инженерный расчет механизмов, узлов и деталей
4.3.1 Подбор профиля для рамы
4.3.2 Расчёт сварного шва
4.3.3 Расчёт оси
4.3.4 Подбор подшипников

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАКАЗЕЛИ ДИПЛОМНОГО
ПРОЕКТА

5.1. Экономическая эффективность интенсивной технологии возделывания сахарной свеклы
5.2. Расчет экономических показателей технологической карты
5.3. Расчет капитальных вложений
5.4.Расчет затрат труда и производительности труда
5.5. Расчет издержек производства
5.6. Определение себестоимости и рентабельности производства сахарной свеклы в хозяйстве
5.8.Расчет эффективности капитальных вложений

6. БЕЗОПАСТНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1. Безопасность жизнедеятельности на производстве
6.1.1. Анализ состояния охраны труда в СПК “Занеманский”
6.1.2 Требования безопасности при возделывании и уборки сахарной свеклы
6.1.3 Обеспечение устойчивости машинно-тракторного агрегата (МТЗ-1221+ПКГ-5-40)
6.1.4. Пожарная безопасность в СПК “Занеманский”
6.2 Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях.
6.2.1. Расчет глубины распространения СДЯВ с опасными концентрациями, время подхода к хозяйству АПК.
6.2.2. Мероприятия по обеспечению экологической безопасности на ферме

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ


4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КУЛЬТИВАТОРА КНЧ-4.2.


4.1 Краткая техническая характеристика и обоснование модернизации

Культиватор КНЧ-4.2 предназначен для обработки дерново-подзолистых старопахотных почв, в том числе засоренных камнями, при влажности почвы до 25 % и твердости до 3,5 МПа, с уклоном поверхности поля не более 80.
Применяется на ранневесенней культивации (закрытии влаги), подготовке почвы под посев, частичной заделке удобрений, разделке пласта многолетних трав перед запашкой, полупаровой обработке зяби и рыхлении ее весной под пропашные культуры на глубину пахотного слоя.
Культиватор работает на почвах, содержащие отдельные камни различных форм и размеров до 25 см скрытые в толще обрабатываемого слоя или частично выступающие над поверхностью поля не более 10 см.
При использовании культиватора по зяблевому фону или пласту многолетних трав наличие на поле скоплений неубранных растительных остатков размером более 30х30 см не допускается. Скошенная трава должна быть убрана, высота стерни не должна превышать 20 см.
Культиватор должен агрегатироваться с тракторами класса 2 (Беларус-1221), имеющими передние дополнительные грузы и залитые водой передние колеса.
Зоны применения – Республика Беларусь и страны СНГ с аналогичными почвенно-климатическими условиями.
В последние годы агрономическая наука и практика ряда экономически развитых стран уделяют все большее внимание вопросам минимальной обработки почвы, базирующейся на ограничении количества традиционных операций. Наиболее ярким примером такой обработки является применение комбинированных агрегатов подготавливающих почву за один проход. Преимуществами такой обработки являются: снижение трудозатрат, расхода топлива и износа технических средств; обеспечение выполнения полевых работ в сжатые агротехнические сроки.
Модернизация культиватора предусматривает установку дополнительно трёх катковых секций
В отличии от серийного чизельного культиватора модернизированный позволяет выполнять несколько операций за один проход агрегата. При движении культиватора упругие рабочие органы производят глубокое рыхление и перемешивают обрабатываемый слой почвы, а установленные позади них два ряда спирально-планчатых катков производят разравнивание гребней, дробление почвенных комьев и их перемешивание с одновременным прикатыванием поверхности почвы. Использование данного агрегата позволяет за один проход полностью подготовить почву под посев, тем самым это приводит к экономии топлива и снижению себестоимости продукции. За счет уменьшения рабочих ходов меньше уплотняется поверхность почвы, повышается производительность агрегата, тем самым уменьшаются агросроки выполнения данной операции, что немаловажно для весеннего периода.
Техническая характеристика культиватора представлена в табл. 4.1

Таблица 4.1
Техническая характеристика культиватора.

Наименование показателей Значения
показателей
1 Тип культиватора навесной
2 Производительность за один час, га
- основного времени
- эксплуатационного времени 
2,0-3,8
1,3-2,7
3 Рабочая конструктивная ширина захвата, м 4,2
4 Рабочая скорость, км/ч 4,8-9,0
5 Транспортная скорость, км/ч, не более 15
6 Масса культиватора, кг, не более:
- сухая конструктивная с полным комплектом рабочих органов, приспособлений и запчастей 

1600
- эксплуатационная с комплектом рабочих органов и приспособлений для выполнения основной технологической операции 
1400
7 Габаритные размеры в рабочем положении, мм, не более:
- длина 
3500
- ширина 4400
- высота 1250
8 Дорожный просвет, мм, не менее 300
9 Характеристика катков:
- тип планчатый, двухрядный
- количество секций, шт. 3
- диаметр, мм, не менее 290

4.2. Описание модернизации

Культиватор представляет собой широкозахватную навесную машину с жестким индивидуальным креплением рабочих органов. Основными узлами культиватора в соответствии с рисунком 4,1 являются: рама 1, пятнадцать упругих рабочих органов 2, три катковые секции 3, балка 4, два подъемных
рычага 5, ось автосцепки 6.
Рама является основной несущей конструкцией культиватора и представляет собой сварную конструкцию из балок замкнутого профиля, к которым приварены пятнадцать пластин 7 крепления упругих рабочих органов 2. На передней балке рамы приварены два ловителя 8 для крепления оси автосцепки 6 и стойка 9 для крепления центральной тяги навесного устройства трактора. На задней балке приварены две обоймы 10 с отверстиями под фиксаторы 11 для крепления подъемных рычагов 5 и два кронштейна 12 для регулирования глубины хода рабочих органов.
Упругий рабочий орган, состоящий из пружинной стойки 13 и лапы 14, крепится к пластине 7 рамы 1 при помощи скобы 15, болта 16, гаек 17 и 18, а также пластины 19. Лапа 14 является съемной деталью упругого рабочего органа и крепится к пружинной стойке 13 посредством двух лемешных болтов , головки которых должны быть заподлицо с рабочей поверхностью лапы или утопать не более чем на 1 мм. К данному культиватору имеются следующие сменные лапы : оборотные с шириной захвата 10мм для разделки пласта трав на глубину до 12 см перед его запашкой, рыхлительные оборотные шириной захвата 65 мм для рыхления зяби на глубину до 22 см весной под пропашные культуры, стрельчатые шириной захвата 270 мм для лущения жнивья и культивации под зерновые и промежуточные культуры на глубину до 12 см, отвально-рыхлительные оборотные шириной захвата 75 мм, для частичной заделки удобрений на глубину до 12 см, стрельчатые шириной захвата 150 мм для культивации, полупаровой обработки зяби, рыхления под промежуточные культуры на глубину до 15 см
Катковая секция предназначена для поверхностного выравнивания и прикатывания разрыхленной упругими рабочими органами почвы. Она состоит из рамы, двух спирально-планчатых барабанов сварной конструкции с вваренными в них цапфами для крепления подшипниковых узлов, которые посредством болтов и стопорной пластины закрепляются на раме . Катковая секция 3 через раму посредством пальца и болта соединяется с балкой 4. Шарнирное соединение рамы обеспечивает копирование микрорельефа поля спирально-планчатыми барабанами в продольном и поперечном направлениях.
Балка представляет собой сварную конструкцию, которая служит для соединения трех катковых секций 3 с двумя подъемными рычагами 5 посредством пальцев и скоб с гайками.
Подъемный рычаг через обойму 10 и кронштейн 12 соединяет раму 1 с катковой секцией 3, представляет собой сварную конструкцию и служит для регулирования глубины хода рабочих органов культиватора.






4.3. Инженерный расчет механизмов, узлов и деталей

4.3.1 Подбор профиля для рамы
За основным несущим элементом рамы новой конструкции берём трубу. Определяем минимально необходимые параметры сечения. Известно, что в существующей конструкции роль несущего элемента выполняют две трубы прямоугольного профиля (60×40×5). Подобрать минимальный профиль трубы можно из условия равенства моментов сопротивления. То есть:


Момент сопротивления полого прямоугольника равен:



где a и b – высота и ширина соответственно, мм;
a1 и b1 – высота и ширина за вычетом толщины стенок, мм.



Момент сопротивления трубы равен:


где d – наружный диаметр, мм;

где d1 – внутренний диаметр, мм.
Подставив в выражение все известные получим уравнение четвертой степени. Для того, чтобы упростить расчет, вычислим диаметр сплошной балки:



Как известно из принципа равного напряжения сечения удаление слабонагруженного металла [10] из центра сечения, т.е. придание сечению кольцевой формы, обеспечивает более равномерное распределение напряжений в остающихся участках, а для сохранения напряжения необходимо незначительное увеличение наружного диаметра. Поэтому по ГОСТ 8732-78 принимает трубу 76×5.
Проверяем:



Уменьшение диаметра трубы нецелесообразно из-за конструктивных соображений. Поэтому окончательно принимаем трубу 76×5 ГОСТ 8732-78.

4.3.2 Расчёт сварного шва

Проверим прочность сварного шва в точке подвеса катковой рамы.
Определяем напряжение в швах от силы F:



где F – нагрузка, Н;
[τср] – допустимое напряжение на срез, МПа;
lср – расчетная длина шва, мм;
К – катет шва, мм.
Рассчитаем нагрузку на шов в транспортном положении, когда на шов приходится вся масса катковой секции:

F=mg,

где m – масса катковой секции (140 кг).
F= 140 •9,8=1372 Н.
Катет шва по ГОСТ 16037-80 равен:
К= 1,3 •S1,
где S1 – толщина более тонкой детали, мм.
К= 1,3 •5=6,5мм
Длина шва равна периметру торца детали подвеса:













Определяем допустимое напряжение среза по формуле:



где – предел выносливости свариваемого материала, МПа;
ε – масштабный фактор, ε = 0,9 [10];
S – коэффициент безопасности;
β – коэффициент влияния качества, β = 1 [10];
КL – коэффициент долговечности;
Кτ – коэффициент концентрации напряжений, Кτ = 2,5;
S = S1 • S2 •S3 ,
где S1 – коэффициент, учитывающий степень точности расчета,
S1 = 1 [10];
S2 – коэффициент, учитывающий однородность механических свойств, S2 = 2 [10];
S3 – коэффициент, учитывающий степень ответственности детали, S3 = 1,3 [10];

S = 1 • 2 •1,3 = 2,6.


где m – показатель степени кривой выносливости;
NO – базовое число углов, NO = 3,4 • 106;
NLE – эквивалентное число циклов.



где С = 12 для сварных соединений;
К6 – 1,5 [10].





где LN – долговечность, ч (5500 часов согласно руководству по эксплуатации);
n – частота изменения напряжений.

Принимаем n = 1.














τ-1 = 160 МПа
ψτ = 0


Условие прочности соблюдается.

4.3.3 Расчёт оси

Так как условия работы катковой секции постоянно изменяются и на прямую зависят от состояния поля, скорости работы то для расчета необходимо принять условия максимальной нагрузки. Принимаем, что на одну катковую секцию приходится вся масса культиватора.
Масса культиватора составляет 1600 килограмм. Значит сила равна
      F=mg;
F=1600•9,8=15680Н.
Так как секция состоит из двух катков, то сила приходящаяся на один из них равна половине. Следовательно на каток приходится 7840 Н.    
Рис 4.2 Расчетная схема катка














F=N.




Рис 4.2
Определяем компоненты реакций в опорах:




Проверка правильности определения компонент реакций в опорах:
FY=0;
FY=N-Cy-By =7840-3920-3920=0.
Определяем изгибающие моменты и строим эпюры.
Вертикальная плоскость:


Результирующий момент в опасном сечении

Диаметр цилиндрического шипа и его длина определяются по формуле
,
где F- радиальная нагрузка, Н;
-допускаемое напряжение на изгиб, МПа;
φ- отношение длины шипа к его диаметру; φ =0,8...1,5.
.
Материал оси выбираем по экономическим и конструктивным соображениям.
Принимаем сталь 35, =383 МПа , =0,07, =785МПа. [10]

Принимаем =230 МПа.

Минимально необходимый диаметр d=11мм. Окончательно уточним диаметр после подбора подшипника.

4.3.4 Подбор подшипников

Для разрабатываемой конструкции наиболее подходящими являются двухрядные самоустанавливающиеся подшипники по ГОСТ 28428-90. Выбор производим по динамической грузоподъёмности, используя формулу:
C=PL1/p,
где Р- эквивалентная нагрузка;
L – номинальная долговечность подшипника, ч;
р - степенной показатель,(р=3 для шариковых подшипников).
Эквивалентную нагрузку Р для данного подшипника определяем по уравнению:
Р=(XVFr +YFa )kбkт ,
где X- коэффициент радиальной нагрузки;
Y- коэффициент осевой нагрузки;
Fr- радиальная нагрузка, Н;
Fa-осевая нагрузка, Н;
kб- коэффициент безопасности;
kт- температурный коэффициент.
Для шариковых подшипников радиальная и осевая нагрузки рассчитываются по формулам


В нашем случае нагрузки в каждой из опор соответственно равны:
в левой

При отсутствии осевой силы имеем Х=1 и Y=0 при V=1,0 (так как вращается внутреннее кольцо).
Исходя из условий работы подшипника, имеем kб=1,3 , kт=1,05 [10].
Тогда
Р=1139201,31,05=5350,8 Н .
Расчётная долговечность по формуле:
L= ,
где Lh-срок службы подшипника, ч;
n-частота вращения, мин-1.
Согласно инструкции по эксплуатации срок службы машины до списания не менее 5000 часов. Средняя рабочая скорость V=5км/ч=1,38м/с.
Частота вращения равна


Соответственно, требуемая величина динамической грузоподъёмности по формуле:
С=617424,721/3= 15587,2 Н.
Согласно ГОСТ 28428-90 требуемой динамической грузоподъёмности соответствует шарикоподшипник радиальный двухрядный 1207, имеющий d=35 мм, D=72 мм, В=17мм, C=16000 кН, C0=6700Н.
Окончательно принимаем диаметр оси под подшипник равный d=35мм.

БЕЛОРУСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Эксплуатация Машино-тракторного парка».
Зав. кафедрой: __________к.т.н., доцент Анатолий Васильевич Новиков

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

На тему: «Интенсивная технология возделывания сахарной свеклы в СПК «Занеманский» Мостовского района Гродненской области»

Дипломник________________________Сергей Александрович Денисевич

Руководитель проекта____________________к.т.н., доцент В.Д.Лабодаев

Консультант ____________________________к.т.н., доцент В.Д.Лабодаев

Консультант
по технологической части__________________________доц. Бушейко

Консультант
по безопасности жизнедеятельности________ассистент.Ю.С. Дубновицкий

Консультант
по экономической части ______________________ст. пр.Р.Г. Овсянникова

МИНСК 2006