Проект заготовки сена в сельскохозяйственном предприятии ООО «Чернаково» Ордынского района НСО с разработкой транспортировщика рулонов (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 10
1.1 Географическое и административное положение ООО «Чернаково». Почвенные и климатические условия. Земельные площади. 10
1.2 Материально-техническая база, машинно-тракторный парк. Использование и техническое обслуживание машин 13
1.3 Техническое задание на проектирование 15
1.4 Выводы. 15
2. ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТА 16
2.1 Выбор и обоснование технологического процесса 16
2.2 Расчет технологического обеспечения технологического процесса 22
2.3 Операционно-технологическая карта 31
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 33
3.1.Обзор конструкций для транспортировки сена 
3.1.1 Устройство для погрузки, транспортировки и разгрузки грубых кормов 33
3.1.2. Тракторный прицеп 35
3.1.3. Тракторная тележка-стоговоз 37
3.2. Устройство и принцип действия предлагаемой конструкции 39
3.3. Расчет конструкторской разработки 41
3.3.1. Технологические расчеты 41
3.3.2. Прочностные расчеты 44
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 52
4.1 Состояние дел по безопасности жизнедеятельности в хозяйстве 52
4.2. Основные указания по безопасности жизнедеятельности при работе на погрузчике 55
4.3. Экологическая безопасность 56
4.4. Охрана окружающей среды 58
5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО АГРЕГАТА 60
5.1. Определение технико-экономических показателей, срока капитальных вложений в модернизацию рыхлителя 60
5.2. Экономическая эффективность проекта 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………75




3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Погрузка и транспортировка рулонов сена очень трудоемкая операция. Машины, выпускаемые промышленностью плохо приспособлены к выполнению этой операции, что приводит к большим затратам времени и физическим потерям сена. Предлагаемый в проекте подборщик-транспортировщик рулонов позволяет сохранить количество задействованной техники на данной операции, так как один агрегат выполняет три технологические операции (погрузка, транспортировка, выгрузка). Рулоны, находящиеся в кузове подборщика-транспортировщика, располагаются упорядочено, в один ряд, что уменьшает механическое воздействие на них, сокращаются физические потери сена россыпью.
3.1. Обзор конструкций для транспортировки сена
Анализируя машины, предлагаемые для транспортировки сена, были найдены следующие патенты. Их схемы, устройство и принцип действия приведены ниже.
3.1.1. Устройство для погрузки, транспортировки и разгрузки грубых кормов
Устройство для погрузки, транспортировки и разгрузки грубых кормов включает двухосную прицепную раму 1 с передним маятниковым поворотным мостом 2, состоящим из балки 3, на которой закреплена погрузочно-разгрузочная тросовая лебедка 4 с дополнительным сцеплением и редуктором ходоуменьшителем 5. На концах передней балки 3 крепятся передние трособлоки 6 (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Схема устройства для погрузки, транспортировки и разгрузки грубых кормов.
На раме 1 установлена платформа, выполненная в виде пальцевой решетки, состоящей из брусьев 7, приводной вал 8, на котором жестко закреплена направляющая платформа 9, состоящая из двух частей, соединенных шарниром 10. Приводной вал 8 установлен во втулках 11, которые закреплены на балке 12 задней части платформы (рамы) 1. На концах приводного вала 8 жестко закреплены рычаги: верхний 13 и нижний 14. Верхний рычаг 13 соединен с гидроцилиндрами 15, а нижний рычаг 14 через толкатель 16 - с Г-образными кронштейнами 17, установленными на оси задних колес 18. Верхним концом 19 Г-образные кронштейны 17 шарнирно связаны с осями 20, установленными в рамках проемов задних колес 18. Гидроцилиндры 15 установлены на боковых продольных брусьях 7 платформы, а задние трособлоки 21 закреплены на концах приводного вала 8. продольные брусья 7 платформы включают ограничительные шайбы 22, установлены во втулках 23 рамы 1 и закреплены шкворнями 24.
На раме 1 в передней части установлена разгрузочная рамка 25 на полозках с подвижным брусом 26. Концы пальцев складной направляющей платформы 9 снабжены полозками 27.
Устройство для погрузки, транспортировки и разгрузки грубых кормов работает следующим образом.
Двухосная прицепная рама 1 агрегатируется с трактором, подвозится задней частью к скирде. При помощи гидроцилиндров 15 складная направляющая платформа 9 через приводной вал опускается вниз. Одновременно приводной вал 8 опускает Г-образные кронштейны 17 посредством нижнего рычага 14 через толкатель 16, при этом опускается задняя часть рамы 1.
Разматываются тросы, соединяются с тросовой волокушей, охватывающей скирду, и под действием тросовой лебедки 4, приводимой в движение от вала отбора мощности, производится затягивание скирды на платформу. Одновременно трактор подается назад со скоростью синхронизированной скорости работы лебедки. Направляющая платформа 9, продвигаясь под скирду, одновременно отделяет ее от земли или стерни.
Затем посредством гидроцилиндров 15 поднимается задняя часть рамы 1 и приводится в транспортное положение. Направляющая платформа 9 складывается и одновременно поднимается вертикально, прижимая скирду к разгрузочной рамке 25. тросовая лебедка 4 после выключения привода стопорится, при этом боковые тросы остаются в натянутом положении, удерживая скирду с боковых сторон. При транспортировке скирды рама 1 копирует рельеф почвы за счет подвижности брусьев относительно поперечных балок передней 3 и задней 12. Такое соединение брусьев 7 с поперечными балками передней 3 и задней 12 при необходимости позволяет производить монтаж и демонтаж платформы.
Разгрузка производится аналогично загрузке скирды. Производится перезапасовка тросов через задние трособлоки 21 и соединение их с концами подвижного бруса 26 разгрузочной рамки 25. скирда сдвигается до отказа назад, при этом происходит как бы отталкивание рамы от массы скирды, так как устройство подается вперед из-под нее. Происходит уплотнение скирды.
3.1.2. Тракторный прицеп
На рисунке 3.2 рис. 3.2.1 схематически показан предлагаемый тракторный прицеп, вид сверху; на рис 3.4.2 — то же, в рабочем состоянии перед погрузкой, вид сбоку; на рис 3.4.3 - тракторный прицеп в транспортном положении.

Рисунок. 3.2.1

Рисунок. 3.2.2

Рисунок-3.2.3
Рисунок 3.2 – Схема устройства тракторного прицепа.
Тракторный прицеп содержит продольные 1 и поперечные 2 балки, которые жестко закреплены на реле 3.
К поперечным балкам 2 с помощью подшипников 4 крепятся шнеки 5, вращение которых производится от вала отбора мощности трактора через карданный вал 6, реверсный редуктор 7, промежуточный вал 8 со звездочкой 9, цепи 10 и ведомые звездочки 11, жестко закрепленные на шнеках 5.
Несущие поперечные балки 2 имеют вырез для крепления в них подшипников 4 для того, чтобы поперечные балки не выступали за контуры шнеков и не задевали за грунт во время погрузки и разгрузки стога. Задняя часть рамы транспортного прицепа шарнирно соединена через гидроцилиндры 12 с рычагами 13, на которых установлены опорные колеса 14. Рычаги 13 опорных колес шарнирно соединены с рамой прицепа. Управление гидроцилиндрами подъема и опускания задней части кузова прицепа осуществляется из кабины трактора.
Перед началом погрузки стога с помощью заднего хода трактора прицеп подают непосредственно к стогу.
С помощью гидроцилиндров 12 заднюю часть кузова опускают до соприкосновения конусной части шнеков с грунтом. Затем на тихом заднем ходу трактора перемещают заднюю часть прицепа под стог и включают привод вращения шнеков. Шнеки, ввинчиваясь между стогом и поверхностью почвы, за счет осевых составляющих сил затягивают стог сена на прицеп. После погрузки стога на прицеп отключают привод вращения шнеков, с помощью гидроцилиндров поднимают заднюю часть кузова в транспортное положение, и агрегат доставляется к месту разгрузки. Разгрузку сена производят путем изменения направления вращения шнеков с помощью реверсивного редуктора.
3.1.3. Тракторная тележка-стоговоз
Тележка-стоговоз имеет ту особенность, что, с целью обеспечения подъема стога, пальцевая решетка образует подвижное дно кузова и поворотно монтирована на нескольких кинематических объединенных коленчатых валах, поперечных к длине П-образной рамы, открытой с задней стороны тележки.
На рисунке 3.3. изображена схема устройства тракторной тележки-сторовоза.

Рисунок 3.3 – Схема устройства тракторной тележки-стоговоза
Рама 1 тележки-стоговоза П-образной формы открыта с задней стороны. Для обеспечения жесткости рамы продольные балки рамы в передней ее части жестко соединены несколькими поперечными балками. Спереди и по бокам для образования кузова на балках рамы закреплены досчатые борта.
Кузов имеет подвижное (подъемное) дно, составленное из нескольких продольных металлических пальцев - брусьев 2, образующих пальцевую решётку. Пальцы 2 повторно монтированы на нескольких коленчатых валах 3, опертых в подшипниках 4, закрепленных на продольных балках рамы. Коленчатые валы кинематически связаны двумя тягами 5, жестко соединенными с концевыми плечами валов 3, и при повороте поднимают пальцевую решетку.
В передней прицепной части рамы 1, по ее продольной оси, установлен вал 6, соединенный карданом с валом 7, в свою очередь связанным с валом отъема мощности трактора. На валу 6 посажены барабаны 8 и 9 двух лебедок, причем между торцами барабанов вал 6 снабжен переставной вдоль шпонки этого вала кулачковой муфтой 10, предназначенной для избирательного сцепления с валом барабанов 8 или 9 при помощи рычага 11.
Барабан 8 предназначен для управления поворотом всех коленчатых валов 3, коленчатое плечо 12 переднего из которых присоединено к тросу, огибающему соответствующие направляющие блоки и прикрепленному к барабану 8. Барабан 9, имеющий две секции, предназначен для навивания на секции двух тросов 13, огибающих блоки 14 и 15 продольных балок рамы 1 и присоединенных концами к тросовому каркасу 16. Последний представляет собой гибкую волокушу, используемую для натаскивания стога с земли на пальцы 2 подвижного дна, когда оно опущено.
Рама 1 установлена на четырех ходовых колесах 17, свободно посаженных на концы крайних коленчатых валов 3.
Рама тележки-стоговоза связывается с трактором обычным прицепом 18.
При погрузке тележку подвозят к стогу задней открытой стороной рамы при опущенном дне. Затем охватывают стог каркасом (волокушей) 16 и присоединяют каркас к тросам 13. при наматывании тросов 13 на барабан 9 происходит втаскивание стога на дно стоговоза. Для подъема стога, как указано выше используют барабан 8.
Плечи одного или нескольких коленчатых валов снабжены гнездами для подпружиненных фиксаторов, установленных на кронштейнах продольных балок рамы 1, автоматически закрепляющих дно стоговоза в поднятом положении для транспортирования тележки стоговоза.
Беря за прототипы потенты тракторной тележки-стоговоза и устройство для погрузки, транспортировки и разгрузки нами предлагается скомбинировать из двух изобретений одно устройство, предназначенное для подбора, транспортировки, выгрузки рулонов на базе телеги 2ПТС-4М с организацией ассиметричной прицепной системой, позволяющей работать погрузочным граблинам слева и справа по ходу работы агрегата.
3.2. Устройство и принцип действия предлагаемой конструкции
На рисунке 3.4. указан погрузчик-транспортировщик рулонов сена, который содержит брус прицепной 2, навешиваемый на навесную систему энергетического средства 1, телега 2ПТС-4 с гидроподъемником 7. на прицепном брусе 2 закреплена поворотная в горизонтальной плоскости тяга 3, на задней части которой установлено сцепное устройство для сцепления с телегой. Поворот тяги 3 производится при помощи гидроцилиндра. На поворотной тяге 3 жестко закреплен переключатель подачи энергии, а против его золотник на прицепном брусе навесного устройства энергетического средства 1 смонтирован подпружиненный толкатель. В передней части платформы телеги с левой и правой стороны промежуточных платформ на поворотных осях установлены подборщики 4 и 9. подборщики 4 и 9 поворачиваются в вертикальной плоскости на поворотных осях при помощи гидроцилиндров 6 и 10. кроме того, кузов снабжен в передней части направителями 11 для рулонов, а в задней части замконовыми устройствами. Энергетическое средство 1 снабжено гидрораспределителем, который через гидросистему соединен с гидроподъемником 7 платформы кузова 8, гидроцилиндром поворотной тяги 2 и через переключатель подачи энергии поочередно, в зависимости от положения поворотного тяга 3, и вместе с ним транспортное средство, соединяется с левым 5 или правым 10 гидроцилиндрами. Золотник переключателя подачи энергии снабжен пружиной.

Рисунок 3.4 – Схема устройства погрузчика-транспортировщика

Устройство работает следующим образом:
Погрузчик-транспортировщик движется по полю, на котором расположены рулоны из сена. Машинист с помощью гидрораспределителя гидроцилиндра, соединяющего прицепной брус и тягу 3, выводит транспортное средство на левую или правую сторону относительно энергетического средства 1. Рассмотрим подробно, когда транспортное средство выведено на правую сторону. Поворотная тяга при этом занимает крайнее правое по ходу движения энергетического средства 1 положение и переключатель подачи энергии золотником нажимает на подпружиненный толкатель. Золотник переключателя подачи энергии сжимает пружину и занимает положение, при котором гидрораспределитель энергетического средства 1 соединяется с гидроцилиндром 10 правого подборщика 4. таким образом, машинист при правом положении транспортного средства может управлять только гидроцилиндром 10 подборщика 4. Левый подборщик при этом находится в поднятом положении, а его гидроцилиндр 6 - в запертом положении.
Правым подборщиком 4 машинист из кабины через вышеперечисленные элементы гидросистемы подхватывает рулон и принудительно подает в кузов транспортного средства. Для лучшего заполнения части кузова 8 машинист дополнительно включает гидроподъемник 7 платформы кузова и поднимает ее. При этом рулоны перемещаются в заднюю часть кузова 8, в плотную к заднему борту. Затем машинист опускает кузов в горизонтальное положение и переводит поворотной тягой 3 и гидроцилиндром транспортное средство на левую сторону относительно энергетического средства 1 и заполняет аналогичным образом левую сторону кузова 8. Правый подборщик 4 находится при этом в поднятом состоянии, а его гидроцилиндр 10 — в запертом состоянии.
После заполнения кузова 8 рулонами сена энергетическое средство 1 продолжает двигаться впереди и машинист переводит гидроцилиндр с помощью гидрораспределителя в плавающее положение. При этом поворотная тяга 3 и прицеп транспортного средства под действием силы тяги энергетического средства 1 устанавливаются по одной прямой.
Подъехав к месту хранения, машинист рассоединяет замковое устройство заднего борта и гидроподъемником 7 поднимает кузов 8. Рулоны при этом выгружаются.
Предлагаемая конструкция погрузчика-транспортировщика рулонов позволяет производить погрузку и транспортировку рулонов без потерь и при этом повышение производительности составит 20% при работе на погрузке.
3.3. Расчет конструкторской разработки
3.3.1. Технологические расчеты
а) Выбор гидроцилиндра
Для данной конструкции необходимо три гидроцилиндра. Два для работы подборщиков и один для перевода погрузчика-транспортировщика в левое и правое рабочее положение.
Один из основных показателей, по которым выбирает гидроцилиндр - это рабочий ход и усилие, которое должен преодолеть выбираемый гидроцилиндр.
Для подборщика рабочий ход гидроцилиндра равен 380 мм и усилие равно 5000Н. Исходя из этих данных, выбираем гидроцилиндр Ц110Б-1414.001, показатели которого приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Основные показатели
Параметры Показатели
Диаметр, мм:
цилиндра,
штока.
Ход поршня, мм
Межцентровое расстояние, мм
Длина общая с вытянутым штоком, мм
Давление, Мпа:
номинальное,
максимальное.
КПД полный
Усилие, кН:
толкающее,
втягивающее.
Масса, кг 
100
50
400
690
1180

14
17,5
0,91

133
106
44

Для перевода погрузчика-транспортировщика в рабочее положение необходим гидроцилиндр с рабочим ходом 240 мм и с усилием. Исходя из этих данных, выбираем гидроцилиндр Ц100х200-3, показатели которого приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Основные показатели
Параметры Показатели
Диаметр, мм:
цилиндра,
штока.
Ход поршня, мм Межцентровое расстояние, мм Длина общая с вытянутым штоком, мм Давление, МПа:
номинальное,
максимальное.
КПД полный
Усилие, кН:
толкающее,
втягивающее.
Масса, кг 
100
40
250
440
656

16
20
0,96

125
101,8
24,9