Механизация уборки кукурузы в ОПХ «Колос» КНИИСХ с модернизацией молотильного аппарата комбайна «Нива-Эффект» (дипломный проект)

В настоящем дипломном проекте приведена характеристика хозяйства ОПХ «Колос» Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко.
 Выполнен анализ технических средств для уборки кукурузы на зер-но.
 Обоснована схема модернизации молотильного аппарата комбайна «Нива-Эффект», позволяющая улучшить эксплуатационные показатели комбайна в агрегате с приставкой ППК-4 на уборке кукурузы.
Выполнен прочностной расчет элементов конструкции молотильного аппарата.
Разработана операционно-технологическая карта уборки кукурузы на зерно.
Рассмотрены вопросы экологичности планируемых мероприятий и безопасности труда.
 Приведены расчеты по экономической эффективности использования модернизированного комбайна «Нива-Эффект».
 Дипломный проект содержит страниц пояснительной записки и 9 листов графической части формата А1.



Содержание

Введение …
1 Характеристика хозяйства
1.1 Адресные сведения
1.2 Природно-климатические условия
1.3 Землепользование
1.4 Структура посевных площадей и урожайность сельскохозяйственных культур …
1.5 Машинно-тракторный парк …
1.6 Кадры механизаторов
1.7 Цель и задачи дипломного проекта
2 Анализ технических средств для уборки кукурузы на зерно …
2.1 Способы уборки кукурузы
2.2 Технические средства, используемые для уборки кукурузы на зерно
2.3 Выводы по разделу …
3 Модернизация молотильного аппарата комбайна
4 Обоснование исходных данных для расчета параметров молотильного аппарата
4.1 Определение нагрузки на пруток барабана
4.2 Размерно-массовая характеристика початков
5 Прочностной расчет элементов конструкции молотильного барабана
5.1 Расчет прутка барабана …
5.2 Расчет шпоночного соединения
6 Разработка операционной технологии уборки кукурузы на зерно..
6.1 Исходные данные
6.2 Агротехнические требования к уборке кукурузы
6.3 Подготовка агрегата к работе
6.4 Подготовка поля к работе
6.5 Работа агрегата в загоне …
6.6 Контроль качества работы ……
7 Безопасность и экологичность проекта
7.1 Общие положения ……
7.2 Показатели травматизма …
7.3 Состояние охраны труда в хозяйстве
7.4 Разработка мероприятий по совершенствованию охраны труда на производственных участках
7.5 Показатели безопасности и эргономичности конструкции комбайна .
7.7 Дополнения к инструкции по безопасности труда оператора комбайна
7.8 Экологичность …
8 Экономическая эффективность механизации уборки кукурузы …
8.1 Производительность агрегата
8.2 Затраты труда …
8.3 Производительность труда
8.4 Эксплуатационные затраты …
8.5 Экономия эксплуатационных затрат
8.6 Стоимость дополнительной продукции
8.7 Экономия от внедрения в техпроцесс предлагаемой механизации уборки кукурузы
8.8 Срок окупаемости дополнительных капвложений
8.9 Удельные капиталовложения …
8.10 Приведенные затраты …
8.11 Коэффициент эффективности дополнительных капвложений
8.12 Металлоемкость операции …
8.13 Энергоемкость операции …
Заключение …
Список использованных источников …
Приложение …

2 Анализ технических средств уборки кукурузы на зерно

2.1 Способы уборки кукурузы

В настоящее время применяются два основных способа уборки кукурузы на зерно [ ]:
1 – уборка кукурузы в початках;
2 – уборка кукурузы с одновременным обмолотом початков.
 В початках убирается вся семенная кукуруза и часть продовольственно-фуражной, которая остается у производителя для собственных нужд. При этом кукуруза хранится в початках в условиях естественной сушки и обмолачивается по мере необходимости.
 В свою очередь этот способ можно подразделить на уборку с очисткой початков в поле или без очистки от оберток.
 Уборка кукурузы без очистки початков в поле позволяет повысить производительность агрегатов на 20 % и снизить расход топлива на 15 %. Однако этот способ может быть применен лишь в случае наличия в хозяйстве технологической линии по очистке початков или мобильных початкоочистителей.
 Уборка кукурузы с одновременным обмолотом початков является наиболее эффективным способом, имеющим ряд существенных преимуществ. При таком способе уборки отпадает необходимость в целом ряде специальных машин, таких как комбайн для сбора початков, погрузчик, молотилка, а также ликвидируется ряд операций, связанных с перевалкой початков.
 Переход на уборку кукурузы в зерне снижает на 20 % объем автоперевозок, а потребность в складских помещениях уменьшается в 2-3 раза. Сушка зерна экономичнее сушки початков, так как исключается сушка стержней, в которых сосредоточено около трети всей влаги. Для уборки кукурузы используются в большинстве случаев комбайны «Дон-1500» с приставкой КМД-6 и «Нива-Эффект» с приставкой ППК-4.
 Выбор способа уборки кукурузы определяется ее назначением и существующим в хозяйстве парком кукурузоуборочной техники.
 Применительно к условиям рассматриваемого хозяйства выбираем уборку кукурузы с одновременным обмолотом початков.


2.2 Технические средства, используемые для уборки кукурузы на зерно

Для уборки кукурузы используется ряд приставок к зерноуборочным комбайнам. Кукурузоуборочные приставки ППК-4 к комбайну «Нива-Эффект» и КМД-6 к комбайну «Дон-1500» выполнены по единой технологической схеме с высокой степенью унификации основных узлов и деталей.
Технологическая схема зерноуборочного комбайна с кукурузоуборочной приставкой представлена на рисунке 2.1

1 - мысы; 2 – стрепперные (початкоотделяющие) пластины; 3, 11, 15 шнеки; 4, 14 – битеры; 5 – силосопровод; 6 – бункер; 7 – молотильный аппарат; 8 – соломотряс; 9 – копнитель; 10 – очистка; 12 – вентилятор; 13 – измельчитель; 16 – режущий аппарат; 17 – протягивающий валец; 18 – подающая цепь.
Рисунок 2.1 - Технологическая схема зерноуборочного комбайна с кукурузоуборочной приставкой
Назначение приставок состоит в отделении початков от стеблей и по-дачи их на початкоочищающий аппарат или молотильное устройство ком-байна, а также среза стеблей, их измельчение и подачи в транспортное средство.
Приставка состоит из рамы, рабочих русел, шнека початков и шнека стеблей, измельчающего аппарата, силосопровода, и механизма привода рабочих органов.
Режущий аппарат состоит из двух секций, каждая из которых пред-ставляет собой трубчатый вал с закрепленными на них шестью парами но-жей. Ножи смежных пар смещены относительно друг друга по окружности трубы на 90 %. Лезвия ножей упрочнены твердым сплавом. Скорость резания составляет около 20 м/с. Ножи крепятся к трубе болтами из стали 40Х. Обе секции режущего аппарата унифицированы и устанавливаются соосно на двух подшипниковых опорах. Привод секции осуществляется клиноременной передачей через шкив. У приставки КМД-6 каждая секция срезает растения с трех рядков.
Рабочее русло (убирающее початки с одного ряда растений) включа-ет початкоотделяющий аппарат, два соседних мыса и два обтекателя (капо-та).
Початкоотделяющий аппарат предназначен для отрыва початков от стеблей. На раме аппарата смонтированы два наклонно расположенных вальца, две стрепперные пластины, установленные над вальцами, а также два контура подающих цепей и раздаточная коробка.
Шнек початков расположен поперек приставки сразу за рабочими руслами. Он сводит початки к центру жатки и подает их в наклонную камеру. Далее системой битеров наклонной камеры початки направляются в молотильный аппарат комбайна.
Шнек стеблей установлен за роторным режущим аппаратом. Его на-значение – подача стеблей к измельчающему аппарату. Измельчитель предназначен для разрезания листостебельной массы и подачи ее по трубопроводу в кузов транспортного средства.
Приставка кукурузоуборочная ППК-4 предназначена для уборки спелой кукурузы с обмолотом початков на продовольственное и фуражное зерно с одновременным измельчением и сбором листостебельной массы. Агрегатируется с зерноуборочными комбайнами «Нива-Эффект» и «Енисей-1200». Число убираемых рядов – 4, ширина междурядий – 700 мм, производительность – 14 т/ч [ ]. Технологический процесс очистки и сбора зерна кукурузы одинаков с процессом обмолота зерновых колосовых культур. Если на комбайне установлен измельчитель соломы, то обертки и стержни можно измельчать и собирать в прицепную тележку.
Для нормальной работы комбайна на обмолоте кукурузы переоборудуют молотильный аппарат. Чтобы устранить недомолот початков и дробление зерна, частота вращения барабана должна быть в переделах 450…550 мин-1. Для этого переставляются шкивы вариатора привода барабана или при наличии редуктора переводят его на низкий диапазон оборотов. Подбарабанье устанавливают относительно барабана с зазорами: на входе 40…45 мм, на выходе 20…25 мм.
Межбичевое пространство барабана закрывают щитками из ком-плекта приставки ППК-4. щиток вводится в пространство между бичами так, чтобы его выступы по длинным кромкам вошли во впадины подбичников барабана. Чтобы не разбалансировать барабан, щитки необходимо устанавливать с одинаковой массой по диаметру. Разность масс парных щитков не должна превышать 10 г. С установленными щитками запрещается работать на частоте вращения барабана более 550 мин-1 [ ].
Вместо решетки на выходе подбарабанья устанавливают сплошной щиток, имеющийся в комплекте приставки, а между входной частью деки и наклонной камерой приставки – щиток перекрытия камнеуловителя. Для привода приставки вместо шкива привода жатки колосовых культур на вал главного контрпривода комбайна устанавливают восьмиручьевой шкив. Снимают контрпривод выгрузного шнека. Вместо кронштейна и натяжного ролика ременной передачи контрпривода устанавливают дру-гой кронштейн и натяжной ролик, поставляемые с приставкой ППК-4.
Приспособление КМД-6 навешивается на комбайн «Дон-1500». Уст-ройство основных узлов аналогично соответствующим узлам ППК-4. Отличительной особенностью является увеличенная ширина захвата и из-менение направления трубы измельчителя на левую сторону, т.е. зерно и измельченная масса выгружаются с одной стороны. Технологический про-цесс работы рассматриваемого приспособления с комбайнам «Дон-1500» не отличается от процесса работы комбайна «Нива-Эффект» с приспособлением ППК-4.
Подготовка комбайна «Дон-1500» к уборке кукурузы заключается в следующем: для уборки кукурузы на молотильный барабан комбайна устанавливают щитки перекрытия межбичевого пространства, поставляе-мые в комплекте кукурузоуборочного приспособления. Щитки подбирают попарно по мессе, предварительно взвесив все. Разность масс подобранной пары не должна превышать 10 г. Щитки одной весовой группы (пары) устанавливают на барабане диаметрально противоположно.
Изменяют частоту вращения барабана так, чтобы она находилась в переделах от 350 до 400 об/мин. Это достигается с помощью редуктора понижения частоты вращения барабана или специальным цепным приводам со сменными звездочками (n = 210…420 мин-1).
Устанавливают начальный зазор между подбарабаньем и бара-баном на входе 40…45 мм и на выходе 20…24 мм [ ].
Переоборудуют привод жатвенной части. Для этого вал отбойного битера вместо шкива привода жатки устанавливают специальный шкив. Вместо механизма включения и выключения жатки комбайна устанавливают специальное натяжное устройство и кожух. Шкив и натяжное устройство поставляются с приспособлением.
Приспособление для уборки кукурузы ПКП-8 к зерноуборочным комбайнам «Дон» выпускается АО «Ростсельмаш» в следующих модификациях:
- ПКП-8 к комбайну «Дон-1500»;
- ПКП-8 к комбайну «Дон-1200»;
- ПКП-8-02 к комбайну «Дон-2600».
Все они имеют одинаковую жатвенную часть и отличаются наклонными камерами, через которые навешиваются на комбайны, а также приводами наклонных камер и комплектациями дополнительного оборудования молотилок. Последние комплекты поставляются потребителю, как обязательные составные части соответствующего исполнения ПКП-8.
Приспособления ПКП-8 и ПКП-8-01 могут применяться в технологии уборки початков на зерностержневую смесь.
Дополнительное оборудование молотилки, входящие в комплект ПКП-8 и ПКП-8-01 включает комплект сменных частей для переоборудования привоза наклонной камеры, сменный поднос передней секции молотилки, опору с дополнительным гидроцилиндром жатки, приспособления для уборки кукурузы на зерностержневую смесь ПДК-10А и ПДК-8А и цепной привоз РСМ-10.24. Дополнительное оборудование молотилки в составе приспособления ПКП-8-02 включает комплект сменных частей для уборки кукурузы РСМ-12.43
 Устройство початкособирающей жатки аналогично устройствам при-ставок к зерноуборочным комбайнам ППК-4, КМД-6 и имеет аналогич-ный технический процесс отделения и сбора початков. Существенные различия в технологическом процессе и устройстве с измельчителем стеблей. Во всех ранее рассмотренных конструкциях предусматривается сбор измельченной листостебельной массы. Приспособление ПКП-8 измельчает стебли и разбрасывает их по полю. Этот процесс выполняется режуще-измельчающим аппаратом.
 Отметим также некоторые зарубежные конструкции кукурузоуборочных машин.
 Собиратель-обмолачиватель (пиккер-шиллер) «Ривьер-Казали» (Франция». Самоходная трехрядная машина, предназначена для уборки кукурузы с обмолотом початков – рисунок 2.2.

1 – подающие цепи; 2 – отрывочные вальцы; 3, 4 – шнеки; 5 – скребковый транспортер; 6 – элеватор молотилки; 7 – молотильный аппарат; 8 – дека; 9 – выгрузной шнек; 10 – бункер; 11 – зерновой элеватор; 12, 13 – решета очистки; 14 – зерновой шнек; 15 – вентилятор.
 Рисунок 2.2 - Технологическая схема пиккер-шиллера «Ривьер-Казали»

Приставка имеет три или четыре пары наклонных пиккерных кулачковых отрывочных вальцов, расположенных вдоль русел, образованных облицовками деталей.
 Вальцы изготовлены из цилиндрических труб с приваренными на них рабочей поверхности литыми секциями винтовых реборд и кулачков.
 Молотильный аппарат двухбарабанный с продольными шнековыми барабанами, со штифтами, расположенными продольными рядами на сходе барабана.
Система очистки зерна ветрорешетная; состоит из качающегося решетного стана и вентилятора. В решетном стане имеются два решета.
 Конструкция приставки из-за отсутствия устройства для срезания, измельчения и сбора стеблей для отечественного сельскохозяйственного производства неприемлема.
 Приставка к зерноуборочному комбайну «Senator» фирмы «Claas» (Германия) - рисунок 2.3.

1 – подающие цепи; 2 – режущий аппарат; 3 – кожух шнека; 4 – транс-портер наклонной камеры; 5 – молотильный аппарат; 6 – очистка молотилки; 2 – отрывочные вальцы; 3, 4 – шнеки; 5 – скребковый транспортер; 6 – элеватор молотилки; 7 – бункер; 8 – соломотряс; 9 – измельчитель.
Рисунок 2.3 - Технологическая схема кукурузоуборочной приставки к зерноуборочному комбайну «Senator»

 Приставка четырехручьевая, с режущим аппаратом: предназначена для среза стеблей кукурузы с початками и подачи их в молотильный аппарат комбайна.
Приставка состоит из рамы с обшивкой, сегментного режущего аппа-рата, четырех стеблеподающих механизмов, поперечного шнека, четырех больших мысов делителей для средних русел и двух малых – боковых делителей.
 Режущий аппарат состоит из сегментной косы, противорежущих пальцев и механизма привода. Шаг противорежущих пальцев 76 мм. Число двойных ходов косы в минуту 500. Привод косы осуществляется качающейся шайбой через приводной вал, качающийся кронштейн и соединительные щечки косы.
 Стеблеподающий механизм состоит их двух контуров цепей, расположенных в одной плоскости по обеим сторонам русла. Линейная скорость цепей 1,54 м/с.
 Привод приставки осуществляется от двигателя зерноуборочного комбайна с помощью клиноременной передачи.
Технологический процесс работы аналогичен процессу работы при-ставки ППК-4.


2.3 Выводы по разделу

В ОПХ «Колос» КНИИСХ площадь посевов кукурузы на зерно еже-годно составляет примерно 400 га. Эту площадь вполне могут убрать ком-байны «Нива-Эффект» с приставками ППК-4. Использовать комбайны класса «Дон-1500» для уборки такой площади экономически нецелесообразно. Тем более, что использование зерноуборочных комбайнов на уборке кукурузы ведет к ускоренному износу их молотильно-сепарирующего устройства.
Поэтому для уборки кукурузы на зерно в ОПХ «Колос» КНИИСХ, считаем целесообразным использовать зерноуборочный комбайн «Нива-Эффект» с кукурузоуборочной приставкой ППК-4.


3 Модернизация молотильного аппарата комбайна

Опыт использования зерноуборочных комбайнов на уборке кукурузы показывает, что нагрузка на молотильный аппарат в этом случае выше, чем при уборке зерновых колосовых культур. Как правило, после двух-трех уборочных сезонов молотилка комбайна требует капитального ремонта.
Краснодарским НИИСХ предложена конструкция кукурузной моло-тилки с криволинейным барабаном, прошедшая проверку в производственных условиях [ ]. Принципиальная схема молотилки представлена на рисунке 3.1.

1 – загрузочный транспортер; 2 – направляющие вальцы; 3 – прижимное устройство; 4 – скатная пластина; 5 – молотильный барабан; 6 – ориенти-рующий валец; 7 – дека; 8 – смотровой лючок; 9 – вентилятор; 10 – выходной патрубок; 11 – регулировочная заслонка; 12 - аспирационная колонка; 13 – ленточный транспортер; 14 – решето; 15 – шторка; 16 – винтовой шнек.
Рисунок 3.1 Принципиальная схема тангенциальной молотилки для первичного семеноводства

Данная конструкция молотильного барабана практически не требует регулировки зазоров на входе и выходе молотильного аппарата при обмолоте початков различных гибридов. Это обусловлено тем, что благодаря криволинейной поверхности барабана зазор между барабанам и подбарабаньем в процессе обмолота является переменным. В результате происходит автоматический выбор оптимального зазора для обмолота початков различного диаметра без изменения исходных установочных зазоров. Производительность молотилки без ущерба для качества в этом случае может быть увеличена на 12…15 % [ ]. Кроме того, происходит снижение ударных нагрузок на ось барабана, что увеличивает срок эксплуатации молотилки до капитального ремонта.
Подобная схема молотильного устройства была успешно опробована и в однопочатковой молотилки конструкции Краснодарского НИИСХ по а. с. СССР № 1087112.
На основании вышеизложенного, мы предлагаем внести в конструкцию молотильного аппарата зерноуборочного комбайна «Нива-Эффект» следующие изменения: заменить бильный барабан с рифлеными бичами на барабан с криволинейной поверхностью и гладкими прутками – см. лист МХТА.010000.902 СБ графической части настоящего проекта.
Известно, что производительность современных комбайнов определяется в основном пропускной способностью сепарирующего устройства. Но работа зерноуборочного комбайна с традиционной конструкцией молотильного барабана при полной нагрузке ведет к его ускоренному износу и преждевременному выходу из строя молотильного аппарата.
Предлагаемый вариант модернизации молотильного аппарата позволит существенно повысить его надежность при уборке кукурузы и в более полной мере использовать конструктивные возможности комбайна.
На основании исследований, выполненных в Краснодарском НИИСХ, мы можем предположить, что данное изменение позволит увеличить производительность модернизированного комбайна примерно на 12…15 %.
Принципиальная технологическая схема кукурузоуборочного агрегата представлена на рисунке 3.2

1 - мыс; 2 - стеблепротягивающие вальцы; 3 - стрепперные пластины; 4 - цепь с лапками; 5 - режущий аппарат; 6 - шнек стеблей; 7 - приемный би-тер; 8 - шнек початков; 9 - измельчитель; 10 - труба измельчителя; 11 - наклонная камера; 12 - лопасть битера.
Рисунок 3.2 - Технологическая схема комбайна Нива-Эффект с при-ставкой ППК-4
 
Стебли кукурузы подводятся цепями к вальцам русел. Вращаясь на-встречу один другому, вальцы протягивают стебли между стрепперными пластинами и отрывают початки. Подающие цепи, снабженные лапками, захватывают початки и транспортируют их к шнеку початков, который перемещает початки к центру и подает их в наклонную камеру. Битеры наклонной камеры загружают початки в модернизированный молотильный аппарат комбайна. Далее обмолоченное и очищенное зерно загружается в бункер, а незерновая часть початков клавишами со-ломотряса подается в копнитель.
 Стебли, освобожденные от початков, попадают под воздействие ножей режущего аппарата, срезаются, и после измельчения по силосопроводу загружаются в кузов автомашины, движущейся рядом с комбайном.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Тракторы, автомобили и техническая механика»
Специальность – Механизация сельского хозяйства



ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту

на тему: Механизация уборки кукурузы в ОПХ «Колос» КНИИСХ
 с модернизацией молотильного аппарата
 комбайна «Нива-Эффект»
МХТА.000000.902 ПЗ




Разработал _____________________________________/Городицкий С.Н./
Руководитель ___________________________________/Курасов В.С./

Консультанты
по экономической части _______________________/Гумбарова Л.В./
по безопасности жизнедеятельности _____________/Бугаевский В.В./
по конструкторской разработке _________________/Руднев С.Г./
Нормоконтроль __________________________________/Руднев С.Г./


Дипломный проект допущен к защите
Зав. кафедрой д.т.н., профессор____________________ /Курасов В.С./
«____» __________________ 2009 г.



Краснодар
2009