1590

Проектирование косилки КДН-3,1 с разработкой рабочего органа для скашивания трав с плющением (дипломный проект)

ID: 210357
Дата закачки: 12 Мая 2020
Продавец: Shloma (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: КОМПАС, Microsoft Word

Описание:
Объектом исследования является ротационный режущий аппарат косилки КДН-3,1.
Цель работы — сокращение сроков сушки сена, улучшения показателей содержания питательных веществ в готовом продукте.
В процессе работы проводились экспериментальные исследования конструкции режущего аппарата косилки КДН-3,1.
В результате исследования впервые был предложен рабочий орган для плющения и вспушивания стеблей убираемой культуры с целью интен-сификации сушки с укладкой на стерню в расстил или валок.
Основные конструктивные и технико-экономические показатели: рабочая скорость косилки 3,2–3,8 м/с; ширина захвата 3,1м.; отрыв листьев при подаче комлем составляет около 1,54%, из них 20% и более пожелтевшие и сухие. Обивание соцветий и измельчение стеблей незначительны – соответственно 0,54 и 0,12%. Степень обработки массы – 85,0%.
Рост производительности труда не изменился. Срок окупаемости капитальных вложений — 1,3 года. Дополнительный доход за счёт сохранности питательной ценности корма равен 12096 тыс. рублей, что позволяет получить среднегодовой экономический эффект равный 9180 тыс. рублей.



СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….7
1 РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВА-НИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ СКАШИВАНИЯ ТРАВ С ПЛЮЩЕНИЕМ КОСИЛКИ КДН-3,1………………………………….....………………………...9
1.1 Характеристика объекта проектирования…………...9
1.2 Анализ природно-климатических условий эксплуатации, в которых планируется использовать модернизируемую сельскохозяйственную косилку КДН-3,1.…………………………………………….…………………………….12
1.3 Агротехнические требования на процесс скашивания трав. Сведения об агротехнике кормовых культур……………………………………………...16
1.4 Физико-механические свойства кормовой культуры, взаимодействующей с рабочим органом модернизируемой косилки .………20
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ…………26
2.1 Составление технического задания на проектирование. Порядок разработки и постановки продукции на производство………………………..26
2.2 Анализ конструкций механизмов для плющения со вспушенной укладкой скошенной травы в валок. Выявление достоинств и недостатков.…….37
2.3 Обоснование предлагаемой конструкции рабочего органа в косилке КДН-3,1………………...44
3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ…50
3.1 Конструктивный расчет режушего аппарата……50
3.2 Конструктивный расчёт бильного устройства.….53
3.3 Прочностной расчет бильного устройства………...54
4 РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ДЛЯ СКАШИВАНИЯ ТРАВ С ПЛЮЩЕНИЕМ…..…58
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЁТ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ РАБОЧЕГО ОРГАНА К КОСИЛКЕ КДН-3,1…………………...………………67
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……...80
6.1 Анализ состояния охраны труда на предприятии и мероприятия по его улучшению………………..….80
6.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации косилки КДН-3,1…….82
6.3 Требования безопасности при эксплуатации косилки КДН-3,1 ……84
6.4 Пожарная безопасность на предприятии .88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………….……........92
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………93
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………95



1 РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ СКАШИВАНИЯ ТРАВ С ПЛЮЩЕНИЕМ КОСИЛКИ КДН-3,1

1.1 Характеристика объекта проектирования
Косилка КДН-3,1 предназначена для скашивания бобовых, бобово-злаковых и злаковых трав с укладкой скошенной массы в прокос. Агрегатируется с тракторами тягового класса 2,0 («Беларус 1221»), оснащенных комплектом (440 кг) передних балластных грузов.
Косилка КДН-3,1 состоит из навески 1, механизма уравновешивания 2 с разгрузочными пружинами 9, бруса режущего 3, демпферного устройства 4, ограждений режущего бруса 5, тента 6, механизма блокировки 7, опоры 8, гидроцилиндра 10, карданных валов 11, 12, редуктора 13, электрооборудования 14, ограждений кабины 15 (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Косилка дисковая навесная КДН-3,1 (общий вид):
1 – навеска; 2 – механизм уравновешивания; 3 – режущий брус; 4 – демпферное устройство; 5 – ограждения; 6 – тент; 7 – механизм блокировки; 8 – опора; 9 – разгрузочная пружина; 10 – гидроцилиндр; 11, 12 – вал карданный; 13 – редуктор; 14 – электрооборудование; 15 – ограждения кабины.
Одним из основных условий получения кормов высокого качества является своевременное кошение трав. Поэтому машины для скашивания трав должны быть надёжны и высокопроизводительны. В таблице 1.1 приведена техническая характеристика косилки КДН-3,1.
Таблица 1.1- Техническая характеристика косилки КДН-3,1
Показатели КДН-3,1
Тип машины………………………………………… Навесная
Конструктивная ширина захвата, м: ……………... 3,1±0,1
Производительность за один час основного времени, га, не менее : 2,2-4,2
Рабочая скорость, км/ч…………………………… до 15
Транспортная скорость, км/ч …………………… до 20
Габаритные размеры с трактором, м, не более: 
в рабочем положении 
- длина……………………………………………………. 6,0
- ширина………………………………………………….. 5,8
- высота…………………………………………………… 3,0
в транспортном положении 
- длина……………………………………………………. 6,0
- ширина………………………………………………….. 3,0
- высота…………………………………………………… 4,0
Масса, кг, не более………………………………… 900
Обслуживающий персонал, чел. ………………… 1 тракторист
Привод рабочих органов …………………………. от ВОМ трактора
Количество косилочных дисков, шт…………….
Линейная скорость по концам ножей при номинальных оборотах вала отбора мощности трактора (9с-1), м/сек……………………………………. 6
85
Дорожный просвет, м, не менее………………… 0,3
Удельный расход топлива, кг/га, не более…… 4,2…5,2
Коэффициент использования сменного времени.. 0,7
Коэффициент использования эксплуатационного времени  0,6
Рабочий процесс происходит следующим образом. Стебли растений срезаются пластинчатыми ножами, смонтированными шарнирно на роторах. Срезают ножи растения по принципу бесподпорного среза, захватывают их и выносят из зоны резания, затем продвигают над режущим аппаратом. Эта срезанная масса, встретившись с ограничительным щитком защитного кожуха, изменяет траекторию движения, падает в прокос, освобождая место для прохода колес трактора при повторном заезде.
Агротехнические требования: косилки должны обеспечивать получение кормов без потерь и высокого качества. Они должны производить: срез естественных трав не выше 6 см и сеянных трав не выше 8 см, укладку скошенной массы в прямолинейные валки, оборачивание валков на половину оборота для просушивания нижних слоев, создавать условия для полного сбора скошенной массы кондиционной влажности.
Основные регулировки косилки КДН-3,1:
1. Регулировка высоты скашивания:
Изменение высоты скашивания производится изменением угла наклона режущего бруса и перестановкой полозьев для высокого скашивания. При горизонтальном положении режущего бруса без полозьев, установочная высота среза составляет 6 см. При укорачивании верхней тяги навесного устройства трактора происходит наклон режущего бруса вперед по ходу движения. Изменение угла наклона режущего бруса высота среза может быть установлена в диапазоне 4…6 см. На полях с неровным микрорельефом, применяются полозья для высокого скашивания.
2. Регулировка усилия вертикального давления режущего бруса на почву:
Регулирование усилия вертикального давления режущего бруса на почву производится изменением положения ограничителей разгрузочных пружин. При установке ограничителей в крайнее левое отверстие, давление режущего бруса на почву составляет 1500 Н; при установке в крайнее правое отверстие давление составляет 300 Н.

3. Контроль косилочных ножей и крепежных болтов:
Отсутствующие и поврежденные ножи приводят к возникновению опасного дисбаланса. Поэтому ножи и крепежные болты необходимо проверять ежедневно. Ножи могут резать двумя сторонами, для этого их необходимо только перевернуть. Если косилочные ножи отсутствуют или они повреждены, то замена должна производиться комплектом, чтобы избежать возникновения опасного дисбаланса.
Косилка КДН-3,1 широко применяется в сельском хозяйстве для скашивания высокоурожайных естественных и сеянных трав и является незаменимым звеном в процессе заготовки кормов. Производится косилка в ОАО «Лидсельмаш» г. Лида.

1.2 Анализ природно-климатических условий эксплуатации, в которых планируется использовать модернизируемую сельскохозяйственную косилку КДН-3,1

Республика Беларусь расположена в умеренно теплой и влажной климатической зоне. Основным климатообразующим фактором является влияние Атлантического океана. Воздушные массы, распространяемые с запада, приносят летом пасмурную и дождливую погоду, зимой — значительные потепления и оттепели. Северные ветры приносят на территорию республики холодный арктический воздух и обусловливают ясную погоду. Летом преобладают западные ветры, дующие с Атлантики, которые приносят влагу и способствуют понижению температуры нагретой суши. При продвижении на восток Беларуси влияние океана ослабевает, и усиливается воздействие внутриматериковых воздушных масс. Усиление континентальности климата в восточных районах в отдельные периоды увеличивает температурные колебания: летом способствует жаркой погоде, зимой – сильным морозам, а весной и осенью — заморозкам.
Температура воздуха при продвижении с юго-запада на северо-восток постепенно понижается. Среднегодовые температуры воздуха изменяются от +7,4°С в Брестской до +4,4°С в Витебской области. Количество дней с температурой воздуха выше 0°С составляет 220–260. Сумма температур воздуха выше 0°С составляет 2400-3100, выше +5°С 2300–3000, выше +10°С 2000–2700,выше +15°С 1100–2100.
Гидротермический коэффициент увлажнения неодинаков и колеблется от 1,0–1,2 в южной части до 1,5–1,7 в северной, то есть для территории Беларуси характерен промывной тип водного режима.
Начало метеорологической зимы в восточной части приходится на 9–12 ноября и продолжается 153–162 дня. В западной части она начинается 13–22 ноября и длится 130–150 дней. Выпадение первого снега обычно наблюдается в октябре-ноябре, а через полтора месяца устанавливается устойчивый снежный покров, который достигает своего максимума в последней декаде февраля. Средняя высота снеговой толщи к этому периоду достигает 7–10 см на юго-западе республики, 25–30 см в средней ее части и повышается до 40 см на северо-востоке, при этом запасы воды в снеговом покрове составляют соответственно 35–40 мм, 40–60 и 60–100 мм.
Самым холодным месяцем является январь. Наиболее высокие среднесуточные температуры (-4°С) в этом месяце наблюдаются на западе Брестского Полесья, самые низкие (-9°С) в восточной части Витебской области. Однако почти ежегодно в ночное время температура может понижаться до -22°С на юго-западе и до -30°С на северо-востоке, а в наиболее холодные зимы соответственно до -35°С и до -42°С. Как правило такое понижение температуры не бывает продолжительным. Промерзание почвы под снеговым кровом в юго-западных районах республики доходит до глубины 35–40 см, в северо-восточных — до 60–65 см. В бесснежные зимние периоды глубина промерзания увеличивается и достигает на юго-западе 55–60 см на северо-востоке — 100–105 см.
Часто в течение зимы наступают оттепели. В особенно теплые зимы в декабре наблюдается 20 и более дней с оттепелью, в январе и феврале — свыше 10, при этом температура воздуха может повышаться до +5…+7°С на севере и свыше +10°С на юге. Оттепели нередко бывают продолжительными и приводят к полному стаиванию снега на полях, что отрицательно влияет на продуктивность озимых культур и многолетних трав.
Кроме того, в зимний период года может наблюдаться частичная, а иногда и полная гибель сельскохозяйственных культур из-за таких неблагоприятных явлений, как выпревание, вымерзание, образование ледяной корки, неоднократное замерзание и оттаивание почвы.
Переход среднесуточной температуры через 0°С и разрушение устойчивого снежного покрова определяет приход весны, которая наступает на западе республики в конце первой декады марта, на востоке — в начале апреля. На протяжении второй половины марта и первой половины апреля происходит полное таяние снежного покрова.
Переход средней суточной температуры через +5°С определяет начало вегетационного периода. Он наступает в восточных и центральных районах Беларуси через 2 недели после начала весны, в западных — через 3 недели и составляет от 180 суток на северо-востоке до 205 суток на юго-западе. Продолжительность метеорологической весны — 1,5–2 месяца. Для весны характерна неустойчивая погода с частой сменой холодных и теплых воздушных масс и заморозками на почве. Последние заморозки на почве наблюдаются в конце мая, хотя самые поздние могут быть и в начале июня.
Переход температуры через +13°С определяет начало метеоро-логического лета. В восточной части республики оно длится 100–110 дней, в западной — 105–119 дней. Лето в Беларуси умеренно теплое и достаточно влажное. Среднемесячные температуры находятся в пределах +13...+18°С. Самый теплый месяц — июль со среднемесячной температурой от +17°С на севере и до +19°С в Полесье. Максимальные летние температуры воздуха, отмеченные за период наблюдений на территории республики, составили на севере +34°С (Верхнедвинск), на юге — +35°С (Гомель).
При переходе среднесуточной температуры воздуха ниже +10°С и появлении заморозков на поверхности почвы наступает метеорологическая осень. В восточной части республики это происходит 1–5 сентября, в западной — 4–14 сентября. Однако после наступления этих календарных сроков еще в течение 3–4 недель продолжается вегетационный период, который заканчивается на северо-востоке в середине, на юго-западе — в конце октября. Осень длится около двух месяцев (50–55 дней). Во второй половине ноября наступает период предзимья, который длится около месяца на востоке и до 40 дней — на западе. В этот период устанавливается пасмурная, сырая погода с постепенно нарастающими холодами. Снежный покров, появляющийся в это время, неустойчив, неоднократно сходит и появляется вновь.
Республика Беларусь относится к зоне достаточного увлажнения, и только южная и юго-восточная ее части принадлежат к зоне с неустойчивым увлажнением. Среднегодовое количество осадков составляет 540–700 мм, большинство из которых (около 70%) выпадает в теплый период. В течении активной вегетации растений выпадает от 300 до 400мм осадков, наибольшее их количество приходиться на возвышенности Белорусской гряды, наименьшее — на юг Гомельской области.
Продолжительные засухи бывают редко, хотя засушливые периоды отмечаются ежегодно. В среднем за теплое время года два-три раза отмечается сухой период продолжительностью 10–15 дней, один раз — 16–20 дней и один раз — 20 и более дней. Сухие периоды чаще всего наблюдаются в апреле-мае и сентябре-октябре. Особенно неблагоприятно сказываются кратковременные засухи на развитие растительности легких минеральных и осушенных торфяно-болотных почв.
Количество дней с осадками за период май-сентябрь находится в пределах 60–75, что составляет 40–50% всех дней вегетационного периода. Максимальное количество осадков за сутки может доходить до 35–40 мм, хотя среднегодовая норма их разового выпадения составляет около 3 мм.
По термическим ресурсам вегетационного периода и его влагообеспеченности территория Беларуси разделена на 3 агроклиматические области:
I — Северная умеренно теплая влажная;
II — Центральная теплая умеренно влажная;
III — Южная теплая неустойчиво влажная.
Каждая из агроклиматических областей разделяется по степени континентальности климата на 2 подобласти: западную (менее континентальную) и восточную (более континентальную). Показателем континентальности климата является количество дней с температурой воздуха от +5°С до + 15°С. В западной подобласти таких дней более 110, в восточной — менее 110 [1].
Таким образом, климат Беларуси мягкий и богатый атмосферными осадками. Климатические условия являются благоприятными для роста и развития природной растительности, выращивания сельскохозяйственных культур, и вместе с этим для развития зональных процессов почвообразования.

1.3 Агротехнические требования на процесс скашивания трав. Сведения об агротехнике кормовых культур

Агротехнические требования на процесс скашивания трав. Чтобы получить сено высокого качества, косить многолетние травы надо не позднее бутонизации бобовых и начала колошения злаковых и заканчивать уборку до начала цветения (табл. 1.2). Чтобы в скошенных травах полностью прекратить биохимические процессы и не допустить развития микрофлоры, нужно довести влажность растений до 17-18% (с 70-80% влаги, содержащейся в свежей траве). Увеличение продолжительности высушивания в неблагоприятно облачную погоду при высокой влажности

воздуха способствует удлинению гидролиза и окисления питательных веществ, что, безусловно, увеличивает их потери.
Таблица 1.2 - Питательная ценность сена


Корм Содержание питательных и минеральных веществ
( % в сухом веществе ) Содержание каро-тина
(мг, в сухом веществе)
 Про- теин Жир Клетчат-ка Каль-ций Фосфор 
Свежескошенная масса клевера с тимофеевкой 11,2 3,7 25,9 1,4 0,3 180
Сено, приготовленное активным вентилированием 12,2 3,6 28,2 1,2 0,2 72
Сено, приготовленное обычным способом в благоприятную погоду 11,5 2,0 32,0 0,9 0,1 56
При очень низком срезе трав снижается их способность к воспроизводству, при высоком – теряется значительная часть урожая. В лесолуговой зоне высота среза естественных сенокосов 5-6 см. Высота среза сеяных трав 8…10 см.
Высота трав в среднем составляет 40…80 см. Урожайность трав в зависимости от зоны 0,5…3т/га. Среднее число стеблей на 1м2 составляет для трав – 1000…10000.
Косилки должны обеспечивать получение кормов без потерь и высокого качества. Они должны производить: срез естественных трав не выше 6 см и сеянных трав не выше 8 см, укладку скошенной массы в прямолинейные валки.
Высота среза:
- для естественных сенокосов — 4...5см.
- для многолетних трав первый год — 8...9 см.
- для последующих лет — 5...6 см.
- для отавы (второй укос в год) — 6...7 см.
Допустимые отклонения от заданной высоты среза ±1см. Огрехи не допускаются. Валки должны быть прямолинейны.
Получение высоко-качественного сена во многом зависит от сроков уборки. Общая продолжительность сроков должна быть минимальной. В Центральной нечерноземной зоне травы требуются убирать за 10-15 дней.
Очередность проведения сенокосов в хозяйствах устанавливается следующая. В начале на суходольных лугах всех типов и в долинах малых рек, затем в низинах, пойменных и заливных лугах с высоким и средним урожаем, в травостое которых преобладают быстро развивающиеся злаки, позднее на лесных улучшенных и сеянных сенокосах. В последнюю очередь убирают травы на торфяниках и болотистых участках, пойменных и заливных лугах низкого уровня, а затем скашивают однолетние травы.
Отклонение высоты среза от установленного уровня не должно превышать см. по всей длине режущего аппарата. Необходимо обеспечить также ровный и полный срез, чтобы растения не выдергивались из почвы, а корни их не попадали в скошенную массу.
Травостои, содержащие более 1% ядовитых растений, не пригодны для заготовки сена.
Сведения об агротехнике кормовых культур. В структуре сельскохозяйственных угодий более 50% занимают сеяные кормовые культуры, естественные луга, сенокосы и пастбища. Из-за несовершенства структуры кормовых угодий животноводство несет значительные издержки [15].
Большинство площадей занято под злаковыми травами, которые нуждаются в азотных удобрениях. Между тем, известно, что злаковые травы приближаются по продуктивности к бобовым только при внесении 180…200 кг/га д. в. азота, что большинство хозяйств не всегда могут обеспечить. Вытеснение злакового травостоя бобовыми травами, постепенный переход травосеяния на использование клевера в чистом виде позволяет увеличить продуктивность клеверного поля не менее чем на 30…40%.
Урожайность зеленой массы клевера позднеспелого достигает 300…350,
раннеспелого – 350…400 ц/га. Клевер хорошо поедается скотом, из него можно приготовить все виды кормов. Клеверное сено намного превосходит злаковое по содержанию не только белка, но и многих аминокислот.
Велика роль клевера как практически единственной в республике культуры, позволяющей повысить плодородие почвы. Клевер луговой – многолетнее верховое растение. Стебли прямостоячие, сочные, средняя высота растений 50…100 см. С ростом полеглости длина стеблей увеличивается. Неравномерность стеблестоя по высоте составляет 14…19% среднего значения. По мере увеличения высоты диаметр стебля уменьшается, причем интенсивнее в верхней части стебля, чем в нижней. Средний диаметр стебля клевера в прикорневой части – около 3,5; в верхушечной – около 2,0 мм .
Прочность стебля по высоте уменьшается с уменьшением диаметра почти по линейной зависимости – с 110…130 Н в прикорневой, до 20…25 Н в верхушечной части. Снижение влажности повышает его прочность, причем в нижней части растения более интенсивно, чем в верхней. Среднее число стеблей на 1 м составляет 250-300 шт.
Листья клеверов сложные, тройчатые, листочки овальные, опущенные. По мере приближения к верхушке стебля их черенки укорачиваются, и верхние листья крепятся почти непосредственно к стеблю. Масса листьев клевера равна примерно 40…44% массы наземной части. Установлено, что основная масса – до 73% листьев клевера красного находится в верхней части стеблей растений. Листья, расположенные в нижней части, особенно первые, имеют сухой и пожелтевший вид и в питательном отношении малоценны.
Чем выше расположен лист на стебле, тем меньше размеры его клеток, больше количество устьиц и меньше их размеры, гуще сеть проводящих пучков. Соцветие клевера – головка, которая может быть расположена на конце стебля или ветви, имеет шарообразную или несколько вытянутую форму, содержит 75…150 цветков.

Количество соцветий достигает 600…900 шт. на 1 м . Распределение соцветий и массы листьев по высоте стеблестоя находится в значительной зависимости от погодных условий.
При высокой полеглости стеблестоя увеличивается число соцветий, находящихся в нижних ярусах. Установлено, что при высоте растений 0,60…0,70 м на уровне 0,30…0,45 м и выше от поверхности почвы находится более 80% соцветий. Усилие на отрыв соцветий колеблется в широких пределах – 1,40…19,54 Н.
Уборку клеверов лучше всего начинать в фазу бутонизации – начала цветения растений. При запаздывании с уборкой резко снижается переваримость наиболее ценных питательных веществ. Кроме того, повышаются механические потери листьев и соцветий при взаимодействии с рабочими органами уборочных машин. При энергетической оценке производства сена из различных культур установлено, что наибольшую энергетическую эффективность имеет сено, заготовленное из клеверов.
Таким образом, клевер является перспективной кормовой культурой, занимающей в хозяйствах значительную часть отведенных под корма угодий. Принимая во внимание изложенное, при обосновании конструктивных и технологических параметров уборочных машин, сроков, приемов кошения и обработки необходимо учитывать указанные свойства и особенности данной культуры.

1.4 Физико-механические свойства кормовой культуры, взаимодействующей с рабочим органом модернизируемой косилки
Определяющие кинетику процесса сушки факторы можно классифицировать на обусловленные особенностями строения растений, факторы окружающей среды, а также искусственно создаваемые человеком.
Для полного использования возможностей природной среды и изыскания путей эффективного влияния человека на процесс влагоотдачи растений необходимо знать физиологию и особенности строения самого растения.
Составная часть всех органов растений – вода, удаление которой зависит от содержания и форм ее связи с материалом. Содержание воды в растениях достигает 70 … 85 % и зависит от их вида, условий внешней среды, фазы вегетации.
Процесс сушки зеленой массы сопровождается нарушением связи влаги с твердой фазой растений. Поэтому в основу классификации форм связи влаги с материалом в теории сушки положена схема акад. П.А. Ребиндера, построения по принципу энергий связи. В порядке убывания затрат энергии эти формы разделяются на три группы: химическую, физико-химическую, физико-механическую.
Находящаяся в растительной ткани влага подразделяется на связанную и свободную. Первая имеет четыре вида связи с материалом: химическую, адсорбционную, осмотическую и капиллярную.
К химической относится связь влаги гидратов в виде гидроксильных ионов и молекулярных соединений типа кристаллогидратов. Данный вид связи наиболее прочный, и влага в процессе сушки, как правило, не удаляется.
Адсорбционная и осмотическая связь с материалом относится к физико-химической группе. Адсорбционно связанная влага удерживается полем сорбционных сил в моно- и полимолекулярных слоях на поверхности макромолекул. Ее удаление при конвективной сушке связано с дополнительными расходом энергии на теплоту адсорбции, а также на превращение воды в пар.
Влага, находящаяся внутри клеток, осмотически связанная. При сушке зеленой массы она перемещается внутри растений без фазового превращения, в виде обычной жидкости.
Капиллярная влага относится к физико-механической связи с материалом. К этой же группе связи относится механически удерживается и влага смачивания. Механически связанная влага может быть удалена из растений испарением.
В процессе сушки вода из больших капилляров перемещается в более мелкие, испаряясь оттуда. При этом ее уровень в крупных капиллярах снижается, а в мелких остается без изменения. Из микрокапилляров влага удаляется испарением.
Как уже отмечалось, кроме связанной, в растениях находится и свободная влага, также удаляемая испарением.
Согласно теории сушки, классификация влаги связана с понятиями равновесной и гидроскопической влажности и подразделяется на удаляемую и неудаляемую.
При конвективной сушке зеленой массы возможны все виды переноса влаги, обусловленные как диффузионно-осмотическими, так и капиллярными силами. При этом считается, что скорость влагопроводности пропорциональна градиенту влажности. От вида влагопроводности внутри материала, а также сил, обусловливающих это перемещение, зависит характер изменения коэффициента влагопроводности и влажности.
Независимо от способа сушки поверхность испарения материала не равна его геометрической поверхности. Распространяясь внутрь материала на некоторую толщину, она образует зону испарения: чем выше влажность, тем больше зона испарения. При сушке вода перемещается из глубинных слоев к поверхности испарения.
Скорость испарения воды отдельными видами растений различна, что связано с их физиологическими особенностями. Так, злаковые травы высыхают быстрее бобовых. Скорость сушки тимофеевки в составе бобово-злаковой травосмеси в 1,5 раза быстрее, чем клевера. Не одинакова скорость сушки и отдельных частей растений. Например, полный стебель тимофеевки (соломина) сохнет на 25%, а более оводненный стебель клевера – в 2,4 раза медленнее листьев. Это объясняется тем, что из общего количества влаги во всем клеверном растении около 70…75 % ее содержится в стеблях. В злаковых травах влаги обычно на 8…10 % меньше.
Растения, скошенные в более поздние фазы вегетации, высыхают быстрее, чем в ранние.
Верхние листья растений отличаются более высокой ассимиляционной способностью и интенсивной транспирацией. Поскольку осмотическая концентрация клеточного сока в верхних листьях значительно выше, происходит оттягивание воды от нижних листьев, которые засыхают и отмирают. Особенно это появляется у клеверов при недостатке влаги.
В табл. 1.3 приведены результаты, полученные при определении влагосодержания верхних и нижних (сухих, пожелтевших) листьев клевера.
Таблица 1.3 - Содержание влаги в листьях клевера красного
Содержание влаги, % Разница в содержании влаги, %
в верхних листьях
(зеленые) В нижних листьях
(желтые, сухие) 
77,3 68,0 9,3
74,5 60,3 14,2
70,0 41,7 28,3
По мере вегетации растений от начала цветения до образования семян разница в содержании влаги в листьях увеличивается от 9,3 до 28,3%.
Транспирацию воды из растений можно рассматривать как физический процесс перехода воды в парообразное состояние и диффузии образовавшегося пара в окружающую среду.
Для ограничения транспирации воды и предохранения растений от высыхания служат покровные ткани, первичной из которых является эпидерма. Это своеобразная покрывающая стебли и листья кожица, состоящая из слоя плотно сомкнутых клеток. Внешние стенки клеток пропитаны восковидным веществом – кутином, который, застывая на воздухе, превращается в сплошную бесструктурную бесцветную пленку –
кутикулу. Покрывая листья и стебли, кутикулярная пленка делает их непроницаемыми для воды и почти непроницаемыми для газов. С клетками субэпидермальной ткани эта пленка соединена непрочно, поэтому ее легко можно отделить механическим путем, не разрывая по длине стебля.
Как показали исследования анатомического строения листьев и других частей растений [39, 40], вода испаряется растением через устьичные щели и эпидермальные клетки, покрытые кутикулой.
Устьичная транспирация воды состоит из двух фаз: собственного ее испарения с поверхности влажных клеток мезофилла и диффузии через устьица водяного пара, образовавшегося в межклеточниках. Процесс испарения воды осуществляется благодаря способности ее молекул при наличии градиентов преодолевать силы внутреннего сцепления и напряжения и, отрываясь, переходить в виде пара в воздух. Устьица составляют не более 1% всей площади листа.
В растущем растении устьица могут открываться и закрываться. Интенсивность устьичной транспирации, представляющей собой физиологически регулируемый процесс, определяется влиянием факторов внешней среды: влажностью, светом, концентрацией СО2 и температурой.
На самых начальных стадиях подвяливания скошенной массы часть влаги растений теряется через устьица или с поверхности клеток мезофила и в очень небольшом количестве – через кутикулу. Однако примерно через 30 мин. после скашивания устьица плотно закрываются, и с этого момента основной становится кутикулярная транспирация.
Кутикула малопроницаема ― воды и водяного пара, в результате чего кутикулярная транспирация в 10-20 раз слабее устьичной. Это физиологически пассивный нерегулируемый процесс. Интенсивность потери влаги зависит только от толщины кутикулярного слоя. Толщина кутикулы зависит от возраста органов растения: чем моложе лист, тем она меньше. Поэтому у молодых растений кутикулярная транспирация обычно в три–
четыре раза интенсивнее, чем у старых. Недостаток воды в растении, вследствие большой транспирации с поверхности растения, приводит к уменьшению ее содержания в оболочках клеток, выстилающих межклетники. Такое явление получило название начального подсыхания.
Результаты анализа физиологических особенностей растений, а также данные свидетельствуют об эффективности интенсификации сушки растений путем разрушения кутикулярного слоя снятия с поверхности стеблей воскового налета.
При разрушении кутикулы испарение влаги с поверхности стебля пропорционально ее притоку из внутренних слоев, вследствие чего на стебле не образуется сухой слой – корка. При обычной полевой сушке без обработки этот слой препятствует процессу испарения и в связи с понижением коэффициента теплопроводности замедляет проникновение тепла внутри стебля и, следовательно, снижает скорость сушки.
При разрушении кутикулярного слоя перенос влаги из внутренних слоев осуществляется по капиллярам к месту контакта с окружающей средой не только вдоль стебля, но поперек его в радиальном направлении.
Таким образам, эффективным способом интенсификации сушки растений является увеличение потерь влаги через кутикулу. С учетом этого необходимо разработать такое плющильное устройство, которое позволило бы разрушать слой кутикулы – снимать восковой налет на значительной площади поверхности стебля, особенно в наиболее медленно сохнущей нижней его части. На данном принципе воздействия на растения основана работа плющильных устройства бильного типа, имеющих барабанно-дековую схему конструкции.




2.3 Обоснование предлагаемой конструкции рабочего органа в косилке КДН-3,1
Основными требованиями, которым должен удовлетворять режущий ап-парат, являются качественный срез растений с одновременным плющением стебля и равномерной укладкой в валок для интенсификации сушки трав.
Кошение бобовых трав производится в фазе бутонизации и не позднее начала цветения. Бобово-злаковые травосмеси скашиваются в фазе бутонизации бобовых и не позднее начала цветения и начала полного цветения злаковых.
Проведение плющения стеблей рекомендуется при устойчивых, благоприятных для сушки погодных условиях.
В зеленой массе после скашивания содержится от 80 до 85% влаги. Для полного прекращения в скошенных растениях физиолого-биохимических и чисто биохимических процессов, а также получения хорошо сохраняемого в обычных условиях сухого корма необходимо, чтобы влажность растений при хранении не превышала 17…18%.
Наиболее распространенным способом заготовки корма является сушка трав в поле. Важное условие приготовления высококачественного сена – максимальное сохранение питательных веществ, содержащихся в зеленых растениях. Несмотря на сравнительно низкую себестоимость заготовки сена естественной сушкой, при использовании данной технологии значительны потери питательных веществ – 30…50 и каротина 70…90%, обусловленные продолжительностью процесса сушки и ее полной зависимостью от погодных условий. При попадании скошенной травы под дождь потери резко возрастают .
Снижение содержания питательных веществ ведет к перерасходу кормов и, следовательно, удорожанию животноводческой продукции. При естественной сушке трав в поле ухудшается качество сена вследствие длительного протекания в скошенной траве физиолого-биохимических и
биохимических процессов, а также потерь наиболее ценной части трав – листьев, которые высыхают быстрее стеблей и осыпаются под воздействием рабочих органов машин.
Таким образом, проанализировав вопросы заготовки сена предлагается конструкция рабочих органов для плющения и вспушивания трав (рис. 2,5).

Рисунок 2.5 – Предлагаемая конструкция модернизированной косилки:
1 – рама; 2 – кожух; 3 – редуктор; 4 – навеска; 5 – ротор; 6 – брус; 7 – дека; 8 - башмак
Приспособление к ротационной косилке КДН-3,1 предназначено для плющения и вспушивания стеблей убираемой культуры с целью интен-сификации сушки с укладкой на стерню в расстил или валок.
Рабочие органы приспособления установлены на косилке КДН-3,1 с возможностью демонтажа в случае необходимости кошения без плющения.
Наиболее эффективно применение приспособления для плющения бобовых, бобово-злаковых травосмесей.
Принцип работы приспособления заключается в следующем. Трава, скошенная ножами вращающихся роторов косилки, не теряя своего вертикального или близкого к нему положения до среза, захватывается рабочими органами барабанов. Бильные барабаны, установленные вертикально на роторах косилки, динамически воздействуют рабочими органами на нижнюю половину стеблей растений, попадающих в габарит вращающегося барабана, производя их деформацию. Что обеспечивает
травмирование стеблей скошенных растений при взаимодействии с установленной на входе в зону обработки декой и транспортировку вдоль внутренней поверхности верхней образующей кожуха. Скошенная масса отбрасывается на кожух, ударяется об отражательный щиток, подвергаясь дополнительному динамическому воздействию и под действием силы тяжести укладывается на стерню. Так же стоит учесть, что конструкция обеспечивает обработку в основном нижней части скашиваемых растений, не воздействуя на верхнюю, где находятся нежные молодые побеги, соцветия, основная часть листьев.
а) б)
Рисунок 2.6 – а) Ротор с билами; б) дека
Кожух устанавливается над режущим брусом и барабанами вместо верхнего ограждения режущего аппарата и выполняет также защитные функции для безопасной работы на каменистых участках. Размер валка может меняться перестановкой щитков на кожухе устройства.
Рабочие органы выполнены гибкими и изготовлены из нейлона. Это позволяет производить более « мягкую» обработку массы при большей скорости движения рабочих органов, а также применение нейлона вместо металла уменьшает массу косилки.
Для предотвращения захвата нескошенных растений длина рабочих органов барабана не должна выходить за габарит вращения концов ножей роторов.
Степень обработки скашиваемой культуры изменяется установкой различного числа рабочих органов. Наибольшей обработке подвергается стебли при установке двух рядов рабочих органов, наименьшей – одного ряда.
Диаметр барабана является значимым параметром конструкции, от которого зависят качественные показатели обработки травы. Длина рабочих органов выбирается исходя из толщины потока травы, поступающего от режущего аппарата, который имеет величину 100…150 мм. Возможный диаметр трубы барабана для установки рабочих органов определяется из условия предотвращения наматывания стеблей.
Примем минимальное значение данного перемещения по длине стебля 0,05 м. При скорости поступления стеблей в канал устройства, равной минимальной скорости кошения 2,0 м/с, время между смежным прохождением рабочих органов равно 0,2 с.[15].
Тогда диаметр барабана бильного устройства, достаточный для предотвращения повторного их воздействия на один и тот же участок стебля при окружной скорости 25,1 м/с:
м. (2.1)
м.
Однако при определении диаметра барабана необходимо учитывать диаметр трубы, на которой установлены рабочие органы. Данный диаметр следует выбирать исходя из условия предотвращения наматывания на трубу, растений:
, (2.2)
где H – высота травостоя, принимаем 0,7м.

Тогда уточненный диаметр бильного барабана по вершинам рабочих органов с учетом необходимой длины бил (h = 0,10…0,20 м), определится из выражения:
(2.3)

Необходимо отметить, что при увеличении диаметра бильного барабана можно также снизить частоту вращения и уменьшить таким образом вибрацию и динамические нагрузки в устройстве. Однако при этом значительно возрастут габариты и масса устройства.
Число ударов по стеблю при затаскивании в зазор определим по формуле:
k = . (2.4)
где D – диаметр барабана;
Z – количество рабочих органов в плоскости воздействия на стебель;
k = .
Путь, пройденный рабочими органами при k воздействиях на стебель:
k =
Тогда время, в течение которого рабочие органы произведут по стеблю k ударов:
• k . (2.5)

Достоинством данной конструкции является подача стеблей в вертикальном положении или приближённому к нему. Верхушечная часть подвергается меньшему воздействию рабочих органов. Количество листьев в нижней части стебля клевера незначительно: в основном пожелтевшие и сухие, имеющие малую питательную ценность. Отрыв листьев при подаче комлем
составляет около 1,54%, из них 20% и более пожелтевшие и сухие. Обивание соцветий и измельчение стеблей незначительны – соответственно 0,54 и 0,12%. Степень обработки массы – 85,0%.



Размер файла: 8,5 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        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.