1590

Комплексная механизация возделывания и уборки ярового ячменя в ЗАО «АСБ-Агро Городец» Шкловского района с усовершенствованием полуприцепного модульного катка КМ-12 (дипломный проект)

ID: 204854
Дата закачки: 02 Декабря 2019
Продавец: Shloma (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: БГСХА

Описание:
Дипломный проект состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 103 страниц, в т.ч. 30 иллюстрированный литературных источников, 26 таб-лиц, 22 рисунка, 7 приложений и 9 листов графической части.
ЯЧМЕНЬ, ТЕХНОЛОГИЯ, ВОЗДЕЛЫВАНИЕ, ПРЕДПОСЕВНАЯ ОБРАБОТКА, КАТОК МОДУЛЬНЫЙ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, ЧИСТИК.
Цель проекта – техническое обеспечение технологии возделывания и уборки ячменя в ЗАО «АСБ-Агро Городец» Шкловского района с усовершенствованием полуприцепного модульного катка КМ-12.
В первой части проведён анализ производственно-экономической деятельности ЗАО «АСБ-Агро Городец» Шкловского района, состояние и эффективность использования машинотракторного парка и перспективы его обновления.
Во второй части даётся характеристика ярового ячменя как культуры, важной для нашей страны, ведётся обоснование рациональной технологии возделывания.
В третей части проекта произведён анализ существующей технологии возделывания, а также разработана перспективная технологическая карта возделывания ярового ячменя. Произведён расчёт показателей операционно-технологической карты на предпосевное прикатывание почвы.
В четвёртой части сделан обзор существующих конструкций почвообрабатывающих катков, как импортного производства, так и отечественных. Выполнена модернизация чистика рабочего органа. Выполнен расчет основных параметров конструкторской разработки.
В пятой части произведён анализ состояния охраны труда в ЗАО «АСБ-Агро Городец» и разработаны мероприятия по улучшению состояния охраны труда в хозяйстве, предоставлены требования по безопасности при эксплуатации модернизированного полуприцепного катка КМ-12.
В шестой части сделано обоснование дипломного проекта, дана экономи-ческая оценка предлагаемой технологии возделывания ячменя, а также предоставлено экономическое обоснование конструкторской разработки.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАО АСБ «АГРО-ГОРОДЕЦ» ШКЛОВСКОГО РАЙОНА
1.1 Общие сведения о хозяйстве
1.2 Природно-климатические условия
1.3 Анализ производства продукции растениеводства
1.4 Анализ производства продукции животноводства
1.5 Состав и показатели использования машинно-тракторного парка
1.6 Ремонтно-обслуживающая база ЗАО АСБ «Агро-Городец»
1.7 Цели и задачи проекта
2 ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ ЯЧМЕНЯ
2.1 Народно-хозяйственное значение ячменя
2.2 Биологические особенности ярового ячменя
2.3 Основы агротехники возделывания ячменя
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯЧМЕНЯ В ЗАО АСБ «АГРО-ГОРОДЕЦ»
3.1 Анализ существующей технологии возделывания ячменя в ЗАО АСБ «Агро-Городец»
3.2 Прогнозирование урожайности возделываемой культуры
3.3 Разработка технологической карты возделывания и уборки ячменя
3.4 Расчет показателей технологической карты
3.5 Разработка операционно-технологической карты на
прикатывание почвы
3.5.1 Условия работы
3.5.2 Агротехнические требования к прикатыванию почвы
3.5.3 Комплектование агрегатов для прикатывания почвы
3.5.4 Расчет режимов работы агрегатов
3.5.5 Подготовка поля
3.5.6 Кинематические характеристики МТА и рабочего участка
3.5.7 Баланс времени смены
3.5.8 Эксплуатационные и энергетические характеристики МТА
3.5.9 Работа агрегата в загоне
3.5.10 Контроль качества прикатывания почвы
4 КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА
4.1 Особенности предпосевной обработки почвы при посеве зерновых культур
4.2 Состояние и тенденции развития конструкций
почвообрабатывающих катков
4.3 Обзор и анализ конструкций почвообрабатывающих катков
4.4 Обзор основных типов катков
4.5 Обоснование предлагаемой модернизации
4.6 Устройство и рабочий процесс почвообрабатывающего катка модульного КМ-12
4.7 Технологические расчеты
4.7.1 Определение диаметра катка
4.7.2 Определение глубины утопания катка
4.7.3 Определение нагрузки на отсекатель
4.8 Прочностные расчеты
4.8.1 Расчет сварного соединения
4.8.2 Расчет резьбового соединения крепления кронштейна к раме агрегата
5 ОХРАНА ТРУДА
5.1 Анализ состояния охраны труда в ЗАО АСБ «Агро-Городец»
5.2 Разработка мероприятий по созданию здоровых и
безопасных условий труда в ЗАО «АСБ-Агро Городец»
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
6.1 Расчет эксплуатационных затрат
6.2 Расчет экономической эффективности предлагаемой технологии возделывания ярового ячменя
6.3 Экономическое обоснование эффективности внедрения конструкторской разработки
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



4 КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА

4.1 Особенности предпосевной обработки почвы при посеве
зерновых культур

Важнейшим звеном системы агротехнических мероприятий является обра¬ботка почвы, как совокупность приемов основной, предпосевной, и послепо¬севной обработки почвы. Основная задача предпосевной обработки почвы – это создание посевного слоя с оптимальным сложением для, семян возделываемой культуры. Почва, подготовленная к посеву, должна быть хорошо разрыхленной навею глубину пахотного слоя и мелкокомковатой, иметь выравненную по¬верхность и уплотненное ложе для семян. В число агротехнических требова¬ний, предъявляемых к подготовленной к посеву почве нормативными докумен¬тами (ГОСТ26244-84 Обработка почвы предпосевная). Требование к качеству и методы определения (ОСТ104.2-2001 Машины и орудия для поверхностной обработки почвы) [13]. Методы оценки; функциональных показателей), включены такие показатели, как равномерность обработки почвы по глубине – 90%, от¬клонения средней глубины обработки от заданной – + 1см;.глыбистость (доля комков диаметром более 3 см) – 10…15 %; высота гребней - не более 3 см. Вопро¬сам предпосевной обработки почвы уделено значительное внимание, так как, современные зо¬нальные системы земледелия на ландшафтной основе требуют учета различных факторов, таких как климат, почва, возделываемая куль-тура, агроландшафтные и организационно-хозяйственные условия. В комплексе аг¬ротехнических приемов предпосевной обработки почвы широкое распростра¬нение получило прикатывание почвы.
Практикой возделывания сельскохозяйственных культур установлено, что такие агротехнические приемы, как крошение, выравнивание, предпосевное прикатывание почвы, выполняемые почвообрабатывающими катками; оказы¬вают положительное влияние на свойства и режимы почвы, способствуют бо¬лее быстрому прорастанию семян, повышению урожайности [13, 14].
Предпосевная обработка почвы под мелкосеменные культуры характеризу¬ется своими особенностями. Анализ состояния проводился для таких культур, как лен-долгунец, рапс, а также некоторые зерновые культуры, которые в последнее время занимают значительное место в севооборотах хозяйств, что обусловлено экономическими и социальными причинами.
При возделывании зерновых культур, имеющих небольшие размеры семян предъявляют высокие агротехнические требования на предпосевную обработку почвы [15]. Поверхность почвы должна быть выравнена и иметь мелкокомковатую структуру. Плотность почвы в семенном ложе, глубина которого соответствует 1…2 см, должна находится в пределах 1,25…1,27 г/см3, ранние сроки посева устанавливают значение влажности почвы выше, чем в период спелости (25…28%), температура почвы допускает значение 6…8°С [15]. Среди требований, предъявляемых к обработке почвы под ячмень [15], следует осо¬бо выделить такие, как «...обеспечить: гомогенную структуру почвы оптималь¬ной агрегации; достаточно ровную поверхность поля для качественного посе¬ва» [14]. Предпосевную обработку почвы рекомендуется проводить по различным вариантам, выбор которых зависит от типа почвы, севооборота, ви¬да, природно-климатических и других усло-вий. Для; создания: плотного семенного ложа при возделывании зерновых культур рекомендуется использовать плуги с почвоуглубителями; тяжелые катки. При возделывании ярового зерновых для создания оптимальной структуры семенного ложа рекомендуется мелкая весенняя обработка почвы комбинированными аг¬регатами.
Анализ различных исследований указывает на значительное от¬личие получаемого после предпосевной обработки строения почвы при исполь-зовании общепринятой технологической схемы (культивация с прикатыванием серийными гладкими, кольчато-шпоровыми или кольчатыми катками) от необ¬ходимого по агротехническим требованиям (рисунок 4.1). Проведенный анализ применяемых технологических процессов и операций указывает, что при воз¬делывании зерновых культур, в процессе предпосевной обработки почвы особое значение должно уделяться опе-рациям прикатывания почвы. Данная операция позволяет создать не только не¬обходимый водно-воздушный и тепловой режимы в почве, ной обеспечить одинаковую глубину заделки семян, составляющую 5…7 см [13].


а) б)
а – после применяемой технологии: 1 – разрыхленная и уплотненная почва; на глубину до 12…14 см, 2 – уплотненная почва, 3 – плотный слой; б – необходи¬мое строение почвенного слоя: 1 – разработанная выравненная почва, 2 – слой под семенным ложем, 3 – плотный слой
Рисунок 4.1 – Строение предпосевного почвенного слоя

Прикатывание, как одна из операций предпосевной обработки почвы, вы¬полняет разрушение глыб, образуя структурную поверхность почвы, выравнен¬ную поверхность поля, обеспечивает необходимый контакт семян с почвой, ре¬гулируя процесс влагообмена между слоями и повышение температурного ре¬жима. Однако эффективность этой операции зависит от ряда факторов, которые должны учитываться взаимосвязано, так как адаптивно – ландшафтные систе¬мы земледелия служат основой современных технологий [13, 14].


4.2 Состояние и тенденции развития конструкций
почвообрабатывающих катков

Для качественного выполнения предпосевной подготовки почвы используют катки почвообрабатывающие (КаП), как отдельные орудия,, так ив. составе комбинированных машин. Несмотря на историческую давность (более двух ве¬ков) применения и относительно узкую область назначения, КаП имеют значи¬тельное разнообразие конструкций. Поэтому разработка систематизации конст¬рукций позволит, используя научно-технические достижения наметить направ¬ления. по унификации катков на основе модульного принципа проектирования и послужит этапом к разработке управляемого технологического процесса.
Систематизация конструкций выполнена на основании анализа опубликован¬ных материалов и патентных исследований.
Катки, используемые в сельском хозяйстве, можно разделить на два вида: катки почвообрабатывающие, обеспечивающие уплотнение почвы, крошение глыб, выравнивание поверхности почвы; катки специальные, обеспечивающие уничтожение ледяной корки, снегозадержание, прикатывание сидератов перед вспашкой, устойчивость при работе отдельных сельскохозяйственных машин.
Основным классификационным признаком принимаем назначение КаП, т.е. технологический признак. По назначению КаП разделяются на следующие группы: 1– поверхностно-уплотняющие; 2 – поверхностно-уплотняющие выравнивающие; 3 – глыбокрошащие выравнивающие; 4 - поверхностно-уп¬лотняющие-поверхностно-рыхлящие; 5 – коркоразрушающие; 6 - универ¬сальные.
По форме рабочей поверхности выделены следующие типы катков: 1-я группа - гладкий кольцеобразный; 2-я группа – гладкий цилиндрический; 3-я группа – звездчатый, гладкорубчатый и решетчатый; 4-я группа – гладко-кли-ново-зубчатый, кольчатый (клиновой), кольчато-шпоровый; 5-я группа – бо-рончатый; 6-я - группа последовательная комбинация типов рабочих по-верхно¬стей.
Катки можно разделить по способу агрегатирования (прицепные, навес-ные, полунавесные), по приводу (приводные и бесприводные), по способу регу¬лирования давления или уплотнения (регулируемые и нерегулируемые), по спо¬собу очистки поверхности от налипания (самоочищаемые, прину-дительно очи¬щаемые, не очищаемые).
На основании анализа конструкций выпускаемых почвообрабатывающих катков и опубликованных материалов, разработана классификация (рисунок 4.2) [13].
Анализ конструкций широко используемых катков, выявил недостатки, ко¬торые не позволяют в полной мере выполнять агротехнические требования по обработке почвы. Конструкции катков не учитывают особенности их ис-пользования в адаптивно-ландшафтной системе земледелия, т.е. не адаптирова¬ны для в зон с различными агроландшафтными условиями, выполнены без ис¬пользования метода модульного проектирования, не используется блочно – мо-дульный принцип агрегатирования, имеют низкий уровень унификации, что яв¬ляется также препятствием для использования их в составе комбинированных почвообрабатывающих и посевных орудиях и машинах, сужает использование спектра тягового класса тракторов, противоречивы рекомендации по режимам работы почвообрабатывающих катков в составе комбинированных машин и аг¬регатов [13].
Существующие конструкции катков не предусматривают контролируемой ре¬гулировки по величине уплотнения и глубине почвенного слоя. К недостаткам конструкции катков можно от¬нести: существующие способы очистки от налипания почвы малоэффективны и приводят к нарушениям требований по подготовке поверхностного слоя, осо¬бенно на переувлажненных почвах; значительная металлоемкость; отсутствие копирующих устройств; использование только механического воздействия ста¬тической нагрузкой; отсутствуют исследования и устройства, предусмотренные для работы на почвах, засоренных камнями; недостаточное количество иссле¬дований по обоснованию формы рабочей поверхности катков в составе комби¬нированных машин [13] в зависимости от предше-ствующей обработки. Установлено, что при одинаковой массе катка и увеличении его диаметра ин¬тенсивность изменения плотности поверхностного слоя почвы небольшая. Эти результаты согласуются также с материалами; исследователей по цилиндриче¬ским колесам с жестким ободом [14]. Увеличение диаметра катка приводит к менее уплотненному поверхностному слою почвы. Исследования, проведенные на катках, имеющих сложную форму рабочей поверхности, также подтвержда¬ют эти выводы.
Несмотря на то, что многие зарубежные предприятия [13, 14] ши¬роко ис-пользуют почвообрабатывающие катки различной конструкции и типо-размеров, недостаточно материалов по исследованиям о влиянии геометриче-ских параметров катков на качественные показатели их работы, а также о вели¬чинах и зоне распространения деформаций и напряжений в почве, что должно служить основой для разработки конструкций рабочих органов.



































Концепцией развития почвообрабатывающей техники [16], которая одобрена Межведомственным советом по механизации растениеводства и программой создания техники для растениеводства, предусматривается создание нового по¬коления максимально районированных машин для обработки почвы, обеспечи¬вающих значительное (в; 2,5-3 раза) повышение производительности труда, экономию топливно - энергетических ресурсов. Создание такой техники и ее рациональная эксплуатация должны базироваться на научных исследованиях процесса технологического воздействия: почвообрабатывающих органов на почву. Разработка адаптивно-ландшафтной: системы земледелия и результаты ее введения указывают на необходимость создания унифицированных почвооб-рабатывающих средств [13] и совершенствование технологий [17, 18]. Предполагается широкое применение катков в составе различных почвообрабатывающих и посевных машин. Предусматривается снижение ме-таллоемкости на 25% за счет применения легких сплавов и уменьшения диа-метра катков до 400-500 мм [19]. Разработка агрегатов на основе блочно-модульного принципа агрегатирования позволит снизить ширину захвата блока модуля до 0,8-1,2м, что улучшит копирование рельефа поверхности поля и ка¬чество обработки в зависимости от назначениям условий его функционирова¬ния и сделает ее более универсальным в использовании. Увеличение рабочих скоростей катков и снижение энергоемкости процесса прикатывания почвы ос¬таются одними из первоочередных задач. Несмотря на все положительные направления тенденции развития конструк¬ций катков, открытыми остаются некоторые вопросы. Одним из условий эф¬фективной работы катков является возможность регулирования удельной на¬грузки и обеспечения самоочистки катков.


4.3 Обзор и анализ конструкций почвообрабатывающих катков

В настоящее время катки как самостоятельное однаоперационное орудие используются редко, однако многие заводы выпускают сцепки прикатываю-щих катков, рассмотрим некоторые из них.
Каток кольчато-шпоровый ККШ-6 (рисунок 4.3) для уплотнения почвы до и после посева. При прикатывании почвы до посева каток выравнивает поверхность поля, разбивает комки и уплотняет, слишком рыхлую, почву.
Предпосевное прикатывание производится для задержания влаги в почве, измельчения крупных комьев земли и частичного выравнивания поверхности поля, а также для уплотнения осевшей, поздно обработанной почвы, что особенно необходимо перед посевом сельскохозяйственных культур. Данная операция снижает проскальзывание и прогрузание опорно-приводных колес сеялки, что повышает равномерность посева и стабилизирует глубину заделки семян. Послепосевное прикатывание – необходимая операция для влагозадержания и обеспечения контакта семян с почвой. Такой контакт создает благоприятные условия для получения более раннего и дружного прорастания семян, что имеет существенное значение в повышении урожайности при посеве в засушливых и поврежденных ветровой эрозии районах.



Рисунок 4.3 – Каток кольчато-шпоровый ККШ-6

Каток предназначен для использования во всех почвенно-климатических зонах, кроме зоны горного земледелия.
Рабочими органами катка являются цилиндры, изготовленные из стали. Перекрытие рабочих органов позволяет более качественно выполнять прикатывание, что повышает производительность.
Конструкция катка позволяет его безопасное транспортирование по доро-гам общего пользования за счет возможности его перевода в положение даль-него транспорта с помощью гидравлической системы трактора, управляемой с рабочего места тракториста.
Каток кольчато-зубчатый ККЗ-12 (рисунок 4.4) предназначен для дробления комьев, разрушения почвенной корки, прикатывания почвы, уплотнения на глубину до 7 см подповерхностного и рыхления на глубину 4 см. поверхностного слоев почвы. После прикатывания поверхность поля покрыта мульчированным слоем почвы, что способствует сохранению влаги.
Предпосевное прикатывание производится для задержания влаги в почве, измельчения крупных комьев земли и выравнивания поверхности поля, а также для уплотнения почвы, что особенно необходимо перед посевом сельскохозяйственных культур. Данная операция снижает проскальзывание и прогрузание опорно-приводных колес сеялки, что повышает равномерность посева и стабилизирует глубину заделки семян.


Рисунок 4.4 – Каток кольчато-зубчатый ККЗ-12

Послепосевное прикатывание - необходимая операция для влагозадержа-ния и обеспечения контакта семян с почвой. Такой контакт создает благопри-ятные условия для получения более раннего и дружного прорастания семян, что имеет существенное значение в повышении урожайности при посеве в за-сушливых и поврежденных ветровой эрозии районах.
Каток предназначен для использования во всех почвенно-климатических зонах, кроме зоны горного земледелия. Рабочими органами катка являются диски и кольца зубчатые. Взаимное перемещение колец относительно дисков позволяет самоочищаться секциям катка от налипания влажной почвы. Кон-струкция катка позволяет его безопасное транспортирование по дорогам общей сети за счет возможности его перевода в положение дальнего транс-порта.
При необходимости проведения прикатывания посевов с твердостью поч-вы менее 0,9 МПа рекомендуется использовать катки других марок (с меньшей степенью уплотнения).
Каток предназначен для работы в таких условиях:
• диапазон температур почвы - от 0 °С до +30 °С;
• влажность почвы в обрабатываемом слое - от 14 % до 23 %;
• твердость почвы в обрабатываемом слое - не более 0,4 МПа;
• гребнистость поверхности почвы (высота гребней) - не более 80 мм;
• на поле не должно быть скоплений пожнивных остатков.
Не рекомендуется применять каток на вспушенных почвах с содержанием пыльной фракции (частички размерами до 0,5 мм) больше 20%.
Каток «ФУНТ» (рисунок 4.5) агрегатируется с тракторами класса 1,4…2,0 т и предназначен для уплотнения на глубину до 7 см поверхностного слоя почвы с одновременным рыхлением её на глубину до 4 см, создания мульчированного слоя почвы, способствующего сохранению влаги. Также каток производит дробления глыб, выравнивания и уплотнения пахотного слоя почвы до 10 см, предпосевного прикатывания (данная операция снижает проскальзывание опорно-приводных колёс сеялок, что повышает равномерность высева, и стабилизирует глубину заделки семян), послепосевного прикатывания (способствует влагозадержанию и улучшению контакта семян с почвой, что обеспечивает более раннее и дружное прорастания семян, повышает урожайность),весеннего прикатывания озимых посевов, для разрушения почвенной корки, создания мульчированного слоя почвы, способствующего сохранению влаги, прикатывания сидератов.



Рисунок 4.5 – Каток «ФУНТ»

Являясь самым крупным производителем плугов в Европейском Союзе, Vogel & Noot представляет программу с широким выбором профессиональной техники различных моделей и типов. Хорошо зарекомендовавшие себя на практике полевые катки Terrapak (рисунок 4.6) прекрасно уплотняют вспашку и дополнительно отлично реализуют эффект обратного уплотнения почвы. Во фронтальном положении они являются незаменимыми помощниками при комбинированном посеве.



Рисунок 4.6 – Каток Vogel & Noot TerraRoll
Имея модульную конструкцию, полевые катки могут применяться с любыми культиваторами Vogel & Noot, работая как за ними, так и в качестве фронтальных катков, при ширине захвата рабочего орудия не более 3 м. Имея быстросъемную рамку для 3-х точечной навески, они способствуют разбиванию почвы на мелкую фракцию и обратному ее уплотнению. Следующий за этим посев может проводиться при оптимальных условиях для всходов.
Почвообрабатывающий каток MAXIMUS (рисунок 4.7) это современная сельскохозяйственная машина, в которой используются новейшие технические решения. Применяемая современная система HYDRO-PRESS обеспечивает равномерное давление всех секций катка на почву. Катки могут быть оснащены кольцами типа:
– cambridge - предназначены для послепосевной обработки;
– crosskil - предназначены для дробления глыб на полях.



Рисунок 4.7 – Каток MAXIMUS

Прикатывающий каток представляет собой батарею шпоровых колец Crosskill (Cambridge). Именно из-за шпоровых колец (рисунок 4.8) каток Crosskill (Cambridge) обладает уникальным свойством оставаться чистым, даже когда почва относительно влажная.
Перевод в транспортное положение выполняется с помощью гидроцилиндров подъема. Преимущество от применения катков данного типа: выравнивание поля и разрушение глыб, улучшение контакта семян с почвой, что существенно влияет на равномерность всходов; удержание влаги; уменьшение эрозии почвы; улучшение структуры почвы. Катки MAXIMUS можно успешно применять для послеуборочной обработки для ускорения процесса гниения соломы и пожнивных остатков, а также прорастания рассыпанных семян, в том числе сорняков. Эти машины применяются также на пастбищах.

Рисунок 4.8 – Типы колец катка

Тяжелые почвообрабатывающие катки GNIOT (рисунок 4.9) - эффектив-ный разбивающий и уплотняющий после пахоты инструмент. Благодаря равномерному распределению веса, крепким подшипникам и самоочисным рабочим элементам, этот высокоэффективный вал обеспечивает равномерное уплотнение почвы, уменьшая при этом испарение влаги. 2 типы катков на выбор: Каток Crosskill - диаметр 510 мм, интенсивно разбивает и уплотняет сухую и комковатую почву.


Рисунок 4.9 – Каток GNIOT

Каток Cambridge - комбинация гладких колец и плоских зубчатых дисков большого диаметра обеспечивает автоматическую очистку катка, рекомендуется для возделывания плотных и тяжелых почв. Характеристики: Тип дисков CAMBRIDGE CROSSKILL.


4.4 Обзор основных типов катков

Входящие в состав комбинированных почвообрабатывающих агрегатов катки предназначены для разбивания комьев, выравнивания поверхности поля и уплотнения почвы. Они также в ряде случаев выполняют роль регулятора глубины обработки почвы и определяют окончательную структуру семенного ложа. Наибольшее распространение на современных машинах получили планчатые, трубчатые, прутковые, зубчатые, шпоровые, клиновидные и катки в виде резиновых шин.
Комбинированные машины с активными рабочими органами комплектуются, как правило, одним рядом катков, машины с пассивными рабочими органами - двумя либо тремя рядами. Для машин, оборудованных несколькими рядами катков, характерно различное сочетание приведенных выше типов катков по рядам.
Планчатые (рисунок 4.10) и прутковые катки состоят из дисков и приваренных к ним прутков круглого сечения или планок, при этом планки могут изготавливаться зубчатыми или гладкими. Планки и прутки могут располагаться параллельно оси вращения, наклонно или по криволинейной образующей, представляя собой многозаходную спираль. Диаметр катков находится в пределах 280-400мм.


Рисунок 4.10 – Планчатый каток

Для достижения лучшего крошения почвы задние катки, в случае их двухрядного расположения, устанавливают различного диаметра, где первый каток имеет больший диаметр, а второй – меньший. Помимо крошения, выравнивания и уплотнения почвы такие катки обладают еще одним чрезвычайно важным свойством: они извлекают на поверхность поля и оставляют на ней сравнительно крупные комья земли, в то время как подвергшиеся более сильному крошению комочки почвы скапливаются в нижней части обрабатываемого (прикатываемого) слоя почвы, т.е. в слое, где высеваются семена. Это оказывает благоприятное влияние на всходы растений, поскольку комки, лежащие на поверхности поля, при выпадении осадков защищают от размывания подвергшиеся более интенсивному крошению комки почвы, находящиеся под ними.
Такой же эффект, как при использовании прутковых и планчатых катков, обеспечивают трубчатые и шпоровые катки.
Несмотря на ряд достоинств, планчатые и прутковые катки имеют и недостатки, ограничивающие возможность их применения. Так, на глинистых и суглинистых почвах повышенной влажности они забиваются почвой и растительными остатками, обладают недостаточной надежностью на почвах, засоренных камнями, заглубляются на большую глубину при работе на легких почвах, что приводит к сгруживанию почвы перед катками, не работоспособны на торфяных почвах.
Трубчатые катки (рисунок 4.11) по своей конструкции схожи с планчаты-ми. Их рабочие элементы – это металлические трубки, расположенные на дисках по прямолинейным или криволинейным образующим. Данные катки имеют больший диаметр (350-600мм), что обеспечивает их более высокую несущую способность. Применение таких катков рекомендуется на легких минеральных и торфяных почвах.



Рисунок 4.11 – Трубчатый каток

Отличительной особенностью шпоровых катков (рисунок 4.12) является конструкция рабочего органа. Рабочим органом у них является диск с боковыми выступами – шпорами.
Диаметр их колеблется в пределах 400-500мм. В центре диска имеется ступица с отверстием под вал, на котором собирают диски в отдельные секции. Эти катки интенсивнее крошат крупные почвенные комья, чем вышеизложенные, обладают хорошей несущей способностью. Характерной особенностью этого катка является формирование хорошо выравненной и разрыхленной поверхности почвы при одновременном качественном формировании семенного ложа на глубине 2-3см. Применение таких катков рекомендуется при подготовке почвы под посев зерновых культур.



Рисунок 4.12 – Шпоровый каток

Зубчатый каток (рисунок 4.13) представляет собой барабан круглого сечения с расположенными на нем по спирали зубцами. Такой каток является более тяжелым по сравнению с рассмотренными ранее и предназначен для разрушения почвенных комьев и интенсивного уплотнения свежевзрыхленной почвы перед посевом с одновременным выравниванием. Зубчатые катки применяются в основном на машинах с активными рабочими органами. Рекомендуются для работы на тяжелых и влажных почвах.



Рисунок 4.13 – Зубчатый каток
Для подготовки почвы под посев семян в уплотненные бороздки используются клинчатые катки. Рабочим элементом таких катков являются кольца, выполненные в виде клина и установленные на расстоянии друг от друга, равном ширине междурядий.
Для работы на тяжелых почвах применяют катки, кольца которых изготовлены металлическими и установлены на вал (рисунок 4.14), а для работы на легких, средних и тяжелых почвах – катки, кольца которых установлены на сплошном барабане, при этом кольца могут изготавливаться как металлическими (рисунок 4.15), так и резиновыми (рисунок 4.16).



Рисунок 4.14 – Каток с металлическими дисками, установленными на оси



Рисунок 4.15 – Каток с металлическими дисками, установленными на барабане.



Рисунок 4.16 – Каток с резиновыми дисками, установленными на барабане
Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что входящие в состав комбинированных машин катки являются эффективными, если отвечают следующим требованиям:
- обеспечивают получение выровненной мелкогребнистой и мелкокомковатой поверхности;
- не допускают сильного разрушения структуры почвы и увеличения количества эрозионно-опасных фракций в верхнем слое;
- качественно готовят семенное ложе;
- не залипают почвой и не забиваются растительными остатками.


4.5 Обоснование предлагаемой модернизации

Каток КМ-12 оснащен зубчатым катком, который служит для мульчирования, размельчения крупных комьев почвы, прикатывания и выравнивания. Диски катка устанавливаются с зазором между дисками. При работе катка он вдавливается в землю на глубину h и наличие зазора между дисками может привести к блокированию почвы между диском и забиванию междискового пространства. Кроме того выдавливание почвы вверх приводит к снижению выровненности поля – появления гребней слабоуплотненной почвы. Для решения данных недостатков предлагаем ввести в междисковый зазор пластинчатый отсекатель выполняющий две функции – очистку зазора от забивания и ликвидацию гребней и уплотнения почвы. С этой целью отсекатель имеет опорную поверхность установленную с тупым углом по отношению к направлению движения. Для обеспечения постоянного угла опорной поверхности отсекателя, он закреплен на раме при помощи паралелограммного механизма. Для изменения угла используется изменение длины верхней тяги паралелограммного механизма.
Данная разработка позволит сократить расход мощности двигателя при заглублении рабочих органов при работе на тяжелых почвах, за счет этого уменьшится расход топлива.
Для дробления глыб, уплотнения почвы и ее выравнивания применяется кольчато-зубчатый каток.


4.6 Устройство и рабочий процесс почвообрабатывающего
катка модульного КМ-12

Каток модульные КМ-12 предназначен для уплотнения верхних слоев почвы с одновременным дроблением и частичным выравниванием поверхно-сти. Такие катки оснащаются чугунными и стальными дисками. В транспорт-ном положении полуприцепной каток транспортируется на пневмошинах, гидрофицированные узлы взаимозаменяемые. Применение прикатывающего катка улучшает равномерность будущих всходов и предохраняет посевы от выдувания ветром, после одного прохода таким катком значительно уменьшается выклевывание семян птицами, что позволяет сохранить урожай до 30% [20].
Каток модульный КМ-12 состоит из рамы 1, которая соединена по средствам шарнирных соединений с тяговым дышлом 2. На боковых секциях рамы устанавливаются по две пары катковых секций 4. Перевод в транспортное положение осуществляется по средствам гидроцилиндров 3.


1 – рама; 2 – тяговое дышло; 3 – гидроцилиндр; 4 – катковая секция; 5 – колесный ход;
6 – гидросистема; 7 – пневматическая тормозная система
Рисунок 4.17 – Каток модульный КМ-12

Для транспортировки катка имеется колесный ход 5. Для управления рабочими органами служит гидросистема 6. Для обеспечения безопасности при транспортировке каток оборудован пневматической тормозной системой 7.
На рисунке 4.8 представлена модернизируемая катковая секция. Модернизация катковой секции заключается в установке плоских ножей 2 между зубчатыми катками 1, которые выполняют функцию прикатывания, и выравнивания почвы, за счет пружинного исполнения. Также плоские ножи выполняют функцию очистки зубчатых катков. Параллелограммная система крепления плоского ножа 2 имеет многорычажное исполнение, что позволяет в широких диапазонах регулировать глубину обработки ножами при помощи регулировочного механизма 4, регулировать степень прикатывания почвы и так же позволяет увеличить скорость обработки и снизить затраты на связанные с техническим обслуживанием.

1 – зубчаный каток, 2 – плоский нож, 3 – кронштейн,
4 – регулировочный механизм, 5 –рама
Рисунок 4.18 – Каток с плоским ножом

Рабочий каток катка протекает следующим образом. При движении агрегата по полю зубчатые катки разрушают почвенные комки, рыхлят и выравнивают поверхность почвы, а плоские ножи, установленные между катками, уплотняют ту почву, которая выдавливается между дисками катка. В случае забивания междискового пространства катка плоские ножи выполняют роль чистика.

4.7 Технологические расчеты

4.7.1 Определение диаметра катка

Основным параметром катков является его диаметр и ширина обода.
Диаметр должен быть таким, что бы при встрече с препятствием в виде кромки колеи или комком каток через них перекатывался и разрушал их. В противном случае почва будет сгруживаться перед катком. Для концентрации напряжений на комках почвы выполним каток в виде дисков расположенных с зазором относительно друг друга. Рассмотрим работу катка согласно рисунка 1.
Следовательно, для нормальной работы катка необходимо защемление почвенных комков, т. е. должно соблюдаться условие
δ ≤ φ1+φ2 ; (4.1)
где δ - угол защемления;
φ1-угол трения комка о каток, φ1=20 [21];
φ2 - угол трения комка о поверхность поля (почвы о почву), φ2=40 [21].
Для получения зависимости между радиусами комка rкм и катка rкт
(рисунок 4.19) выразим высоту расположения точки контакта катка и комка АВ через rкт и rкм. Как вытекает из рисунка 4.19:



Рисунок 4.19 - Схема к определению минимального радиуса катка

АВ = rкм + rкм cos δ = rкт - rкт cos δ; (4.2)
где rкм – радиус комка, м;
rкт – радиус катка, м.
Или после преобразований:
rкм cos2 δ /2 = rкт sin2 δ /2; (4.3)
Принимая во внимание предельный случай, когда:
δ = φ1+φ2; (4.4)
И решая уравнение относительно rкт, получим максимальный радиус катка, который будет защемлять и вдавливаться комок радиуса rкм без протаскивания вперед:
(4.5)
Этот вывод подтверждается экспериментально: перед катком не¬большого диаметра всегда образуется высокий валик из почвен¬ных комков, перемещающийся в направлении движения агре¬гата.
Согласно условий работы чизельных лап на задернелой почве размер комков может находиться в пределах 10…15 см.
Определим радиус катка с которыми будет хорошо справляться каток:

Принимаем каток радиусом 540 мм.
4.7.2 Определение глубины утопания катка

Для обеспечения уплотнения почвы и разрушения комков согласно [22] удельное давление должно быть порядка 23Н на 1 см обода.
Рассмотрим режим работы единичного диска кольчато-зубчатого катка.
При движении диска будет образовываться колея глубиной h рисунок 4.20
Тяговое усилие катка определяется по выражению:
, (4.6)
где g – коэффициент смятия почвы, g=8,9 Н/см2.
С другой стороны согласно формулы Грандвуале-Горячкина:
(4.7)
где D=2rкт – диаметр катка;
P – сила давления катка на почву


Рисунок 4.20– Схема для определения глубины колеи

Приравняв формулы определим глубину колеи образуемую катком:
(4.8)
Тогда


Наличие вдавливания диска катка в почву на глубину h и зазора между дисками может привести к блокированию почвы между диском и забиванию междискового пространства.

4.7.3 Определение нагрузки на отсекатель

Определим нагрузку испытываемую уплотнителем при работе. Согласно рисунка 4.21 на уплотнитель действуют силы от сдвига почвы R и сила Т от смятия почвы при уплотнении.
Принимаем глубину погружения пластины равной половине глубины по-гружения катка h в почву и с учетом зазора между дисками а [22].
(4.9)
Тогда




Рисунок 4.21 – Схема для определения усилий действующих на пластину уплотнителя

С учетом минимального угла вхождения опорной пластины в почву β =1600 сопротивление почвы смятию определи из выражения:
  (4.10)
где b/ – ширина пластины;
с – длинна опорной части пластины.
Тогда

Таким образом нами определены необходимые усилия которые будут при прочностных расчетах.


4.8 Прочностные расчеты

4.8.1 Расчет сварного соединения

Кронштейн крепления присоединен к раме модульного катка при помощи сварки, приваренной по периметру угловыми швами. Катет шва К=10 мм.
Максимальный изгибающий момент определяется как вес секции вырав-нивателя на расстояние от шва к конечной точки рабочего органа.
МИЗГ МАХ =0,490∙0,56=0,27 кН•м
Определим напряжения этого момента [23]
, (4.11)
где - момент сопротивления швов, Н/мм3
, (4.12)
где - моменты инерции параметров швов, мм4 .
, (4.13)
, - длины швов, мм;
мм; мм.
мм4 ;
мм4
мм3 ;
МПа .
Допускаемые напряжения для сварочного шва, выполненного руч-ной сваркой электродами типа Э-34:
(4.14)
где - допускаемое напряжение основного металла для стали Ст3, МПа .
МПа .
Таким образом условие прочности швов соблюдается.

4.8.2 Расчет резьбового соединения крепления кронштейна к раме
агрегата

Кронштейн крепится двумя болтами М20 к раме агрегата.
При затяжке болта в нем возникает максимальная сила F [23]
, Н (4.15)
где - внутренний диаметр резьбы, мм;
- предел текучести материала болта, МПа.
Н.
Момент затяжки болта определяется:
, Н•мм, (4.16)
где - коэффициент трения стали о сталь, ;
- приведенные угол трения, град, ,
- коэффициент трения в резьбе:
.
Тогда ;
- средний диаметр опорной поверхности гайки, мм.
Н•мм.
Необходимое усилие на ключе при затяжке определяется:
, (4.17)
где - длина рукоятки стандартного ключа, ;
Н.
Проверим витки болта и гайки на смятие и срез (рисунок 4.22)

d - наружный диаметр резьбы; d1 – внутренний диаметр резьбы;
d2 – средний диаметр резьбы; Р - шаг резьбы; F – сила затяжки болта.
Рисунок 4.22 - Схема резьбового соединения

Среднее смятие в резьбе определим по формуле [23]
, (4.18)
где - число витков по длине свинчивания, шт.
, (4.19)
- длина свинчивания, Н=20 мм;
- шаг резьбы, Р=1,5 мм;
шт,
- внутренний диаметр резьбы, мм;
- средний диаметр резьбы, мм;
- наружный диаметр резьбы, мм;
- коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы с учетом пластических деформаций.
По ГОСТ 9150-59 мм, мм, мм, , для стали 35 , где Н/мм2 .
Тогда
МПа.
МПа.
Условие: 115<256 Н/мм2 показывает о способности резьбового соедине-ния надежно работать на смятие.
Касательные напряжения среза резьбы определяются: - для болта
, (4.20)
где R=0,8 для метрической резьбы,
МПа;
- для гайки
, (4.21)
МПа;
Болт и гайка изготовлены из стали 35
МПа,
(4.22)
(4.23)
Это указывает на необходимость увеличения диаметра болта и гайки или применения лучшего материала.
Для стали 40 МПа ;
Тогда 96>75 Н/мм2 , 96>69 МПа, что указывает на надежность работы соединения.




Размер файла: 10,1 Мбайт
Фаил: (.rar)
-------------------
Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные!
Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку.
Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот.
-------------------

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

    Скачано: 2         Сейчас качают: 1         Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.