Комплексная механизация возделывания ярового ячменя в ФГУП племенной завод «Верхнемуллинский» Пермского района с модернизацией опрыскивателя Мекосан-2000-18

Дипломный проект состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 88 с., в том числе, 18 таблиц, 23 наименования использованных литературных источников и 9 листов графической части формата А1.
Опрыскиватель, яровой ячмень, химическая обработка, штагнга, амортизатор, плаввность хода, зерновые.
Целью дипломного проекта является разработка комплексной механизации возделывания ярового ячменя в ФГУП племенной завод «Верхнемуллинский», которая позволит получать высокие урожаи.
В дипломном проекте проведен анализ производственно–хозяйственной деятельности хозяйства за период с 2011 по 2013 год, анализ комплексной механизации возделывания ярового ячменя в хозяйстве, анализ достижений науки и передового опыта и на основании этого предлагаем новую технологию возделывания ярового ячменя в хозяйстве, которая позволяет повысить урожайность возделываемой культуры при снижении затрат.
Целью данного дипломного проекта является модернизация конструкции штанги опрыскивателя Мекосан-2000-18. Суть модернизации заключается в установке амортизаторов. Использование гидравлического амортизатора позволяет увеличить рабочую скорость агрегата и, следовательно, добиться более высокой производительности. Сокращение сроков внесения пестицидов обеспечивает своевременное высвобождение энергетических средств.
Для этого был произведен анализ конструкций навесной системы опрыскивателя, обоснована конструкция предлагаемого крепления. В процессе работы автоматически осуществляется гашение колебаний штанги за счет амортизатора, что позволит свести элементарные колебания к минимуму. В результате высота штанги выдерживается в заданном диапазоне.
Технико-экономическое обоснование принятых решений свидетельствует о том, что капитальные вложения составят 25450 руб. Это позволит повысить производительность труда на 41%, годовой экономический эффект – 8781 руб. Срок окупаемости капитальных вложений менее 3 лет.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 9
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 11
1.1 Анализ хозяйственной деятельности 11
1.2 Анализ существующей технологии возделывания ячменя 20
1.3 Цель и задачи дипломного проекта 22
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ФГУП ПЛЕМЕННОЙ ЗАВОД «ВЕРХНЕМУЛЛИНСКИЙ» 23
2.1 Разработка технологической карты на возделывание ярового ячменя 23
2.2 Разработка карты технологического процесса, выполняемого машиной предлагаемой конструкции 
2.3 Агротехнические требования, предъявляемые к опрыскиванию 25
2.4 Комплектование агрегатов для химической защиты растений 26
2.5 Контроль и оценка качества 36
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 38
3.1 Анализ существующих конструкций опрыскивателей 38
3.2 Устройство и процесс работы усовершенствованной штанги 42
3.3 Прочностные расчеты 46
3.4 Расчет амортизаторов 51
3.4.1 Расчет амортизатора на прочность 58
4 ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 59
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 65
5.1 Безопасность жизнедеятельности 65
5.1.1 Анализ системы БЖД в ФГУП племенной завод «Верхнемуллинский» Пермского района 66
5.1.2 Анализ опасных и вредных факторов при выполнении технологического процесса 70
5.1.3 Требования безопасности при работе с ядохимикатами 72
5.2 Экологическая безопасность агрегата 77
5.2.1 Охрана природы при использовании гербицидов. 
5.2.2 Мероприятия по охране окружающей среды 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
ЛИТЕРАТУРА 89
ПРИЛОЖЕНИЯ 91



1.2 Анализ существующей технологии возделывания ячменя
Технология возделывания ячменя в ФГУП племенной завод «Верхнемуллинский» складывалась с учетом наличия машинно-тракторного парка, режима работы, загрузки тракторов и рабочей силы, урожайности сельскохозяйственных культур и характерных для хозяйства природно-климатических условий.
Существующая в хозяйстве технология возделывания ячменя по ряду технологических операций устарела, и работы на этих операциях не оправдывают затрачиваемых средств. Это в основном касается тех операций, где новая техника не внедрялась или ее недостаточно. Нельзя утверждать, что в хозяйстве не хватает скоростной, высокопроизводительной техники для обработки почвы, посева, уборки. В используемой технологии существуют операции как современные, так и устаревшие, которые необходимо изменять.
Лучшими предшественником для ячменя являются: рапс, кукуруза на зеленую массу, картофель, гречиха. В хозяйстве предшественником для ячменя является картофель.
Обработка почвы в хозяйстве начинается осенью с химической обработки поля глифосатами против многолетних сорняков агрегатом Беларус-820+ОП-2000. Затем проводится дискование агрегатом Т-150К+БДТ-7.
Погрузка минеральных удобрений осуществляется погрузчиком Беларус-800+П-10. Транспортировка и внесение минеральных удобрений производится агрегатами Беларус-820+МВУ-5.
Вспашка производится агрегатами Беларус-1221+ПЛН-4-35, К-701+ПГП-7-40 и Т-150К+ПЛН-5-35 на глубину 20...25 см.
Далее весной производится внесение минеральных удобрений. С этой целью проводятся следующие операции:
- погрузка минеральных удобрений в разбрасыватели погрузчиком П-10 на базе трактора Беларус-820;
- транспортировка и внесение минеральных удобрений агрегатом Беларус-82+МВУ-5 .
Предпосевная обработка почвы осуществляется трактором Беларус-1221 в агрегате с КПН-5,6 на глубину до 10-12 см с заделкой минеральных удобрений.
Предварительно семена протравливают на машине ПС-10А. При помощи установки ЗПС-100 погружают семена в автомобильный загрузчик сеялок ЗАЗ-1 на базе ГАЗ-53. Посев ячменя осуществляется трактором Беларус-82+СПУ-6 с технологической колеей. Производят довсходовое боронование агрегатом Беларус-82+СП-11+53ПБ-0,6А. Химическую обработку посевов проводят агрегатом Беларус-82+Мекосан-2000-18.
Недостатком существующей технологии возделывания ячменя в хозяйстве является то, что не практикуется должным образом подготовка поля перед посевом, не производится обработка комбинированным агрегатом типа АКШ. Это сказывается на качестве подготовки почвы к посеву.
Уборка производится прямым комбайнированием комбайном Дон-1500 с укладкой соломы в валки. Отвозка зерна осуществляется автотранспортом. Прессование соломы в рулоны производится агрегатом Беларус-80+ ПР-Ф-750. Cушка зерна производится на комплексе КЗС-40.
Погрузку рулонов в транспортные средства выполняют погрузчиком Беларус-800+ПФ-0,5+ППЛ-0,5. Транспортировка тюков на хранение осуществляется агрегатом Т-150К+ОЗТП-8572 и автомобилем КАМАЗ, укладка на хранение— Беларус-800+ПФ-0,5+ППЛ-0,5. Исходя из вышеизложенного, производя краткий анализ существующей технологии возделывания ячменя, можно сделать вывод, что все процессы по подготовке почвы механизированы, но на некоторых операциях необходимо применять более производительную технику, тем самым сокращая затраты труда и расход энергоресурсов.
1.3 Цель и задачи дипломного проекта
Целью дипломного проекта является увеличение урожайности ярового ячменя за счет равномерности опрыскивания, а также снижение трудоемкости при его возделывании
В настоящее время большое распространение получили опрыскиватели с захватом штанги 18 – 24 метра. Главной задачей для таких длинных штанг является как можно меньшая неравномерность внесения препаратов. Поэтому конструкторской разработкой данного проекта является разработка штанги прицепного опрыскивателя Мекосан-2000-18 шириной захвата 18 метров. Цель разработки – это разработка соответствующей конструкции штанги, которая позволяла бы снизить элементарные колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях, которые возникают при работе опрыскивателя со штангами такой ширины захвата.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать технологию возделывания ярового ячменя в ФГУП племенной завод «Верхнемуллинский»;
- на основе анализа существующих конструкций опрыскивателей разработать конструкцию усовершенствованной штанги;
- провести расчеты на прочность конструкции штанги и амортизаторов;
- дать технико-экономическую оценку предложенным технологическим и техническим решениям проекта;
- разработать комплекс мероприятий по БЖД и охране окружающей среды.


2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ФГУП ПЛЕМЕННОЙ ЗАВОД «ВЕРХНЕМУЛЛИНСКИЙ»
2.1 Разработка технологической карты на возделывание ярового ячменя
Главной целью технологической карты является обоснование увеличения производства продукции при наименьших затратах труда и средств.
Составление технологических карт способствует лучшей организации производства, дает возможность выбора наиболее экономичного агрегата для выполнения производственной операции.
Разработанная технологическая карта представлена на листе графической части дипломного проекта No 2. В качестве прототипа взята существующая в хозяйстве технологическая карта на возделывание ярового ячменя (приложение 1). Оснащение сельскохозяйственных предприятий высокопроизводительной техникой – одно из условий дальнейшего развития сельского хозяйства нашей республики, роста производительности труда, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, сокращения трудовых, материальных и денежных затрат.
Для данного типа почв лучшим предшественником является горох. Для зерновых фосфор в составе элементов питания играет ведущую роль на начальном этапе развития растений.
Осенью производим внесение гербицидов против многолетних сорняков агрегатом Беларус-820+Мекосан-2000-18М, дискование агрегатом Беларус-1522+БДТ-7МW, Беларус-800+Л-111.
Вносим минеральные удобрения в дозе 0,5т/га. Погрузку минеральных удобрений производим агрегатом Беларус-820+П-10, а транспортировку и внесение- Беларус-920+МВУ-5.
Вспашку на глубину 20-25 сантиметров произведем агрегатами Беларус-1522+ПКГ-6-35 и Беларус-1221+ПЛП-4-35П.
Весной также вносим минеральные удобрения: аммиачную селитру 0,18т/га и 0,05т/га двойной суперфосфат. Для заделки в почву внесенных минеральных удобрений и подготовки почвы к посеву производим культивацию на глубину 8...10 см агрегатом Беларус-1522+КПН-8,4.
Следующим этапом предпосевной обработки является рыхление, выравнивание и уплотнение почвы агрегатом Беларус-1522+АКШ-7,2, Беларус-82+АКШ-3,6. Его применение в большинстве случаев дает прекрасные результаты.
Протравливание семян производим на стационарной установке ПС-10А фундазолом. Погрузку семян в автомобильный загрузчик сеялок ЗАЗ-1 осуществляем агрегатом ЗПС-100.
Посев ячменя осуществляем сеялками СПУ-6 с образованием технологической колеи с интервалом 18 метров.
Для защиты растений от сорняков и вредителей используем необходимый комплект машин. Проводим довсходовое боронование Беларус-82+СП-11+53ПБ-0,6А. В процессе роста растений производим обработку посевов гербицидами против однолетних сорняков, фунгицидами, инсектицидами. Совместно производим подкормку и обработку посевов против болезней раствором КАС и фунгицидов. Подвоз воды и заправку ей опрыскивателя осуществим агрегатом Беларус-800+МЖТ-6. Приготовление рабочего раствора и опрыскивание посевов осуществим агрегатом Беларус-82+ Мекосан-2000-18.
Уборку произведем комбайном КЗС-10К с укладкой соломы в валки. Отвозку зерновых с взвешиванием и разгрузкой осуществляем автомобилями КамАЗ.
Переработку и дальнейшую сушку производим на комплексе КЗС-40.
Подбор соломы с образованием рулонов осуществим агрегатом Беларус-820+ ПР-Ф-750. Погрузку рулонов в транспортные средства производим погрузчиком ПФ-0,5+ППЛ-0,5. Транспортировку тюков на хранение осуществляется агрегатом К-701+ОЗТП-8572 и автомобилем КАМАЗ, укладку на хранение - Беларус-820+П-10+ППУ-0,5.
Расчет технологической карты представлен на листе формата А1.
2.2 Разработка карты технологического процесса, выполняемого машиной предлагаемой конструкции
Для борьбы с сорняками следует применять довсходовое боронование и гербициды. Ячмень более чувствителен к гербицидам, чем другие зерновые, особенно в фазе первых двух листьев. В этот период гербициды угнетают растения, задерживают их развитие, снижают продуктивность. Поэтому обработку гербицидами необходимо проводить при наступлении фазы полного кущения. Недопустимо завышение доз препарата, которое может приводить к деформации колоса, появлению зерен с несросшимися пленками, ухудшению технологических качеств зерна. Для обработки используют смесь препаратов: агритокс (0,7 ... 1,2 л/га), прима (0,4 ...0,6 л/га), сатис (100 г/га), гусар (100 ... 150 г/га), цеттро плюс (150...200 г/га) или другие рекомендованные гербициды [
Для химзащиты ячменя выбираем агрегат, состоящий из трактора Беларус-82 и опрыскивателя Мекосан-2000-18М.
Технологическая характеристика опрыскивателя Мекосан-2000-18М [14]:
–ширина захвата- 18 м;
–производительность- 10-12 га/ч;
–рабочая скорость- до 12 км/ч;
–вместимость бака-2000 л;
–габаритные размеры в рабочем положении:
длина- 5400 мм;
ширина- 18500 мм;
высота- 2100 мм;
–вес- 1150 кг;
–уклон поля i до 3.
2.3 Агротехнические требования, предъявляемые к опрыскиванию
1. Календарный срок, норму внесения рабочих растворов определяет агроном по защите растений, исходя из данных мониторинга посевов.
2. Посевы желательно обрабатывать в сухую безветренную погоду при температуре воздуха 12 ... 17 °С. Не допускается внесение препаратов при скорости ветра более 5 м/с.
3. Распределение препарата по обрабатываемому объекту с допустимыми отклонениями от норм внесения не более ± 3% при степени неравномерности распределения препарата по площади не более ± 5%.
4. Отклонение концентрации рабочего раствора от рекомендуемой не должно превышать 5 %.
5. Истребительный эффект ― не менее 95% для вредителей и 90% ― для сорняков при повреждаемости культурных растений не более 0,5%.
6. Механические повреждения растений при опрыскивании не должны превышать 1 %.
7. Не рекомендуется обрабатывать посевы перед или во время дождя, а также в период их цветения.
8. Пропуски, огрехи, перекрытия не допускаются.




3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Анализ существующих конструкций опрыскивателей
В настоящее время на мировом рынке производства сельскохозяйственной техники, в частности опрыскивателей, выделяются следующие производители: AMAZONEN-WERKE, BBG, Jacto, Hardi, Dubex, RAU.
Рассмотрим подробнее эти фирмы и продукцию, которую они выпускают для опрыскивания.
Наше рассмотрение начнем с опрыскивателей фирмы BBG.
На рисунке 3.1. представлен общий вид опрыскивателя в работе и в транспортном положении.


Рисунок 3.1 – Общий вид опрыскивателя.

Преимущества, которые будут предоставляться в связи с использованием опрыскивателей данной фирмы: 1. Простое управление посредством компьютера; 2. Удобство в транспортировке благодаря компактной конструкции; 3.Патентированый гаситель колебаний обеспечивает параллельное ведение штанги; 3. Хорошее просматриваемое размещение элементов управления; 5. Удобно используемое смесительное устройство; 6. Управление устройства внесения через магнитные клапаны; 7. высокая коррозийная устойчивость, особенно для функционально важных элементов; 8. Хорошая маневренность; 9. Быстрое наполнение мощным насосом.
Технические характеристики представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические данные
Бак для рабочей жидкости, л 2000 Ширина захвата, м 18
Бак для чистой воды, л 200 Рабочее давление, бар 0-20
Мощность насоса, л/мин 210 Рабочая скорость, км/ч 4-12
Длина, мм 5950 Скорость транспортировки, км/ч 25
Ширина, мм 2950 Минимальная высота опрыскивания, мм 70
Высота, мм 2950 Максимальная высота опрыскивания, мм 190
Вес в пустом состоянии, кг 2000 Необходимая тяговая мощность, кВт 30

На рисунке 3.2. представлен опрыскиватель в процессе работы.


Рисунок 3.2 – Опрыскиватель в процессе работы.

Как мы видим по этим характеристикам, опрыскиватели данной марки могут найти применение в сельском хозяйстве всего мира.
Следующей фирмой, которую мы рассмотрим – это будет фирма AMAZONEN-WERKE. Рассмотрим машины этой фирмы на примере опрыскивателей типа AMAZONE US 405-605-805-1005-1205.
Общий вид опрыскивателя представлен на рисунке 3.3.



Рисунок 3.3 – Общий вид опрыскивателя Amazone.

Опрыскиватели данной марки могут оснащаться емкостями для рабочих растворов объемом от 400 до 1200 литров. По бокам от основного бака находятся две емкости для составляющих компонентов рабочего раствора. На основном баке находится таблица для приготовления различных растворов для опрыскивания, по которой можно определить, сколько и какого компонента нужно, чтобы приготовить нужный раствор. Захват штанги опрыскивателя может быть от 10 до 18 м.
Использование опрыскивателей данной марки позволят увеличить производительность за смену и уменьшить расход топлива по сравнению с опрыскивателями, которыми пользуются во многих хозяйствах нашей республики.
Следующая фирма, которую мы рассмотрим в обзоре – это будет одна из самых известных фирм производителей сельскохозяйственной техники во всем мире. Это фирма RAU. Под ее маркой произведено много различных опрыскивателей с всевозможными новшествами и конструкторскими решениями.
Общий вид опрыскивателя RAU представлен на рисунке 3.4.



Рисунок 3.4 – Общий вид навесного опрыскивателя фирмы RAU.

Рассмотрим опрыскиватели этой фирмы, и те преимущества, которые предлагает фирма RAU.
В опрыскивателях используются агрегаты, которые прошли испытание и все точно подходят друг к другу. При применении этих опрыскивателей дозирование становится оптимальным, точное и равномерное внесение препаратов дает наивысший коэффициент полезного действия, можно опрыскивать с меньшим количеством на 1 га, экономия затрат достигает 15 %, но это еще зависит от добросовестности тракториста. Для навесных опрыскивателей RAU выпускает емкости вместимостью – 400-600-800-1000-1500 литров. Опрыскиватели можно реализовать с системой воздушного сопровождения RAU Airplus.
3.2 Устройство и процесс работы усовершенствованной штанги
В настоящее время в Европе получили распространение опрыскиватели с захватом штанги 18 – 24 метра. Благодаря такой длине штанги в сочетании с емкостями большой вместительности позволяет опрыскивателям увеличить производительность труда, уменьшить расход топлива и уменьшить число проходов по полю. Главной задачей для таких длинных штанг является как можно меньшая неравномерность внесения препаратов. Это достигается за счет необходимой конструкции штанги и других устройств.
Конструкторской разработкой данного проекта является разработка штанги прицепного опрыскивателя Мекосан-2000-18 шириной захвата 18 метров (рисунок.3.5). Причиной этой разработки является конструкции штанги, которые используются при опрыскивании в нашем сельском хозяйстве, так как они имеют небольшую рабочую ширину захвата при работе, а это значительно влияет на несколько показателей организации работы – это количество проходов по полю, производительность и расход топлива. Цель разработки – это разработка соответствующей конструкции штанги, которая позволяла бы снизить элементарные колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях, которые возникают при работе опрыскивателя со штангами такой ширины захвата.


Рис. 3.5. Опрыскиватель Мекосан-2000-18.

На рисунке 3.6 показаны колебания штанги, возникающие в горизонтальной и вертикальной плоскостях при движении агрегата.


Рисунок 3.6 – Схема движения агрегата с колебанием штанги.

Конструкция штанги навесного опрыскивателя состоит из пяти частей – это центральная штанга, две промежуточные и две конечных секции. Длина средней секции составляет 2,3 метра, длина промежуточной секции составляет – 3,42 метра, а длина конечной секции – 4,43 метра.
В разработанном варианте штанги, вместо тяг, обеспечивающих жесткость конструкции, на центральной секции устанавливаем гидравлические амортизаторы Горьковского автомобильного завода марки 11.29.15.006-53. Практика показывает, что при работе опрыскивателя в результате колебаний бака и штанги нередко происходит поломка навесного механизма.
Кроме этого, изменение высоты штанги относительно поля приводит к снижению качества проводимой операции.
В процессе работы автоматически осуществляется гашение колебаний
штанги за счет амортизатора, что позволит свести элементарные колебания к минимуму. В результате заметно уменьшается нагрузка на механизм навески, а высота штанги выдерживается в заданном диапазоне.
Использование гидравлического амортизатора позволяет увеличить рабочую скорость агрегата и, следовательно, добиться более высокой производительности. Сокращение сроков внесения пестицидов обеспечивает своевременное высвобождение энергетических средств.
Схема штанги опрыскивателя после модернизации представлена на рисунке 3.7.



Рисунок 3.7 – Схема штанги опрыскивателя после модернизации.

Такую же конструкцию имеют практически все штанги такой длины от иностранных производителей.