Совершенствование технологии возделывания картофеля в ОАО «Обидовичи» с модернизацией транспортера загрузки бункера комбайна ПКК-2-02 (дипломный проект)

Дипломный проект состоит из пояснительной записки на 82 страницах пе-чатного текста формата А4 и десяти листов графической части формата А1. Пояснительная записка содержит 11 рисунков, 17 таблиц.

В первой части дипломного проекта проведен анализ производственно-экономической деятельности ОАО «Обидовичи», сформулированы цель и задачи проекта.
Во второй части дается характеристика основных элементов технологии возделывания картофеля с учетом достижений передового опыта.
В третьей части дипломного проекта произведен расчет технологии возделывания картофеля, а также разработана перспективная технологическая карта возделывания картофеля. Произведен расчет показателей технологической и операционной карт.
В четвёртой части сделан обзор машин, дано обоснование конструк-торской разработки. Произведены технологические расчёты.
В пятой части произведен анализ состояния охраны труда в ОАО «Обидовичи» и разработаны мероприятия по улучшения состояния охраны труда, также разработан уголок по охране труда.
В шестой части проекта дана экономическая оценка предлагаемой технологии возделывания картофеля и конструкторской разработки.
Сделаны выводы и предложения, указана использованная литература, приведены приложения.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...
1 ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА...
1.1 Общие сведения о хозяйсве
1.2 Природно-климатические условия
1.3 Анализ производства продукции растениеводства..
1.4 Анализ производства продукции животноводства..
1.5 Анализ состава машинно-тракторного парка.
1.6 Цель и задачи проекта
2 ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ КАРТОФЕЛЯ...
2.1 Народно-хозяйственное значение картофеля......
2.2 Биологические особенности столовой свеклы...
2.3 Основы агротехники возделывания картофеля
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ В ОАО «ОБИДОВИЧИ»...
3.1 Анализ существующей технологии
3.2 Прогнозирование урожайности...
3.3 Разработка технологии возделывания столовой свеклы...
3.4 Разработка операционной карты технологического процесса уборки картофеля...
3.4.1 Агротехнические требования к уборке картофеля...
3.4.2 Комплектование агрегатов для уборки картофеля...
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ПКК-2-02...
4.1 Обзор машин для уборки картофеля
4.2 Обоснование предлагаемой модернизации
4.3 Устройство и рабочий процесс машины...
4.4 Расчет основных параметров...
5 ОХРАНА ТРУДА...
5.1 Анализ состояния охраны труда в ОАО «Обидовичи».
5.2 Анализ опасных и вредных факторов при возделывании картофеля...
5.3 Мероприятия по улучшению состояния охраны труда в ОАО Обидовичи».
5.4 Уголок по охране труда...
6 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА...
6.1 Экономическое обоснование эффективности внедрения проектируемого способа механизации производства картофеля.................
6.2 Экономическое обоснование эффективности внедрения конструкторской разработки......
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...
ПРИЛОЖЕНИЯ......

3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ В ОАО «ОБИДОВИЧИ»
3.1 Анализ существующей технологии

В ОАО «Обидовичи» картофель возделывается на площади 195 га. Урожайность за последние годы снизилась и в 2015 году составила 167 ц/га.
Существующая в хозяйстве в настоящее время технология возделывания картофеля 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 не достаточно. Нельзя утверждать, что в хозяйстве не хватает высокопроизводительной техники для обработки почвы, посадки, уборки. В используемой технологии существуют операции как современные, так и устаревшие, которые необходимо изменять.
Лучшими предшественниками для картофеля являются: зерновые, однолетние и многолетние травы, пожнивные бобовые. В хозяйстве предшественником для картофеля являются зерновые 1.
Анализируя существующую технологию возделывания картофеля, можно отметить следующие недостатки:
 все процессы по подготовке почвы механизированы, но на некоторых операциях необходимо применять более производительную технику, тем самым сокращая затраты труда и расход энергоресурсов.
 малое внимание уделяется предпосевной обработке почвы.
 не проводятся в полной мере мероприятия по химзащите растений, что, в совокупности с пренебрежением к сорту и протравливанию семян, существенно снижает урожай.
 для посадки в хозяйстве используют обезличенный картофель (сортосмеси) с высокой степенью механических повреждений, поражения паршой, фитофторозом, проволочником.
 вследствие отсутствия необходимой техники, минеральные удобрения перед посадкой картофеля вносятся разбрасывателями, а это ведет к увеличению дозы внесения дефицитных удобрений, ухудшению условий питания растений, растягиванию агросроков выполнения работ, повышению расхода топлива и уплотнению почвы.
Все перечисленные недостатки не позволяют реализовать в полной мере биологический потенциал культуры.


3.2 Прогнозирование урожайности

Урожайность представляет собой весовое выражение высоты плодоро-дия почв и зависит от многих факторов. Однако при средних метеорологических условиях региона, соблюдении технологии производства определяющими факторами являются качество почвы и количество вносимых удобрений. При этом качественная оценка земель характеризует собой эффективное плодородие почв, выраженное в баллах.
В нормальных условиях планируемую урожайность сельскохозяйствен-ных культур на перспективу можно устанавливать по формуле:
(3.1)
где У – урожайность, ц/га;
Бп – балл пашни;
Цб – цена балла пашни, кг/га;
Дnpk – доза минеральных удобрений в действующем веществе, кг/га;
Оnpk – оплата минеральных удобрений урожаем, кг на 1 кг NPK;
Доу – доза органических удобрений, т/га;
Ооу – оплата органических удобрений урожаем, кг/т .
Балл пашни для ОАО «Обидовичи» равен 30,6, цена балла пашни, оцененная по урожайности основных сельскохозяйственных культур на фоне без удобрений, для картофеля Цп=237 5; дозы органических и минеральных удобрений соответственно составляют ДОУ=70 кг/га и ДNPK=296 кг/га (питательных веществ). Оплата органических удобрений урожаем картофеля OОУ=70 кг/кг продукции на тонну органических удобрений. Оплата минеральных удобрений урожаем картофеля составляет ОNPK=32 кг/кг суммы NPK 5.
Таким образом, планируемая урожайность картофеля составит:
Уп = (30,6•237)+(296•32)+(70•70)/100 = 216 ц/га.
Можно сделать вывод, что урожайность возрастет примерно на 50 ц/га, что является хорошим показателем для ОАО «Обидовичи».

3.3 Разработка технологии возделывания картофеля

Проектирование технологической карты по возделыванию картофеля является важнейшим мероприятием по внедрению в сельскохозяйственное производство комплексной механизации. Технологическая карта состоит из взаимосвязанных технологической, технической и экономической частей.
В технологической карте показывается очередность технологических операций, состав агрегатов на каждую операцию, затраты труда, необ-ходимое количество механизаторов и вспомогательных работников. Очередность составления технологической карты следующая.
Сначала планируем состав машинно-тракторного парка, указываем объемы работ и планируемые календарные сроки их выполнения, производительность агрегата, расход топлива на весь объем работ, потребность в рабочей силе и технике, затраты труда и его оплату.
Объем работ подсчитываем по площади, занимаемой культурой с рас-четом принятых показателям (расстояние между объектами, нормы внесения удобрений, нормы высева, количество полученного урожая).
Расчет основных показателей технологической карты произведем на примере посадки картофеля.
Требуемое количество агрегатов определим по выражению:
n=Q/(ДТсмWч),  (3.2)
где Q – объем работ. Расчет произведем для поля с площадью 80 га;
Д – рекомендуемый календарный агротехнический срок;
Тсм – продолжительность рабочего дня. Примем Тсм=10 ч;
Wч – норма выработки агрегата за час. Согласно 6 Wч=1,8 га/ч.
Тогда
n=80/(8101,8)=0,5
Количество рабочих, обслуживающих агрегат, определим в соответст-вии со схемой обслуживания машинно-тракторного агрегата. Так для данной операции необходим один механизатор и два вспомогательных рабочих. Шестой тарифный разряд механизатора и пятый - рабочего при выполнении посадки картофеля принимаем в соответствии с 7.
Сменную норму выработки агрегата за агротехнический срок Wч (га/см) определим по формуле:
Wa= WчTсм=1,810=18 га/см.
Количество нормо-смен определим по формуле:
Nн.см=Q/ Wa=80/18=4,44 нормо – смены
Затраты труда в человеко - часах по каждой операции вычисляем, ис-ходя из количества рабочих, обслуживающих агрегат в течение смены и количества часов работы. Затраты труда механизаторов и вспомогательных рабочих Зм и Звс.р определим по формуле:
Зм (вс.р) = Nм (вс.р) nч,    (3.3)
где Nм (вс.р) - количество механизаторов (вспомогательных рабочих). В нашем случае Nм = 1.
Тогда
Зм =144,4= 44,4 чел-час.
Звс.р =244,4= 88,8 чел-час.
Общие затраты труда равны сумме затрат труда механизаторов и затрат труда вспомогательных рабочих
З = Зм +Звс.р= 133,2 чел-час.
Оплата труда механизаторам Sз.м и вспомогательным рабочим Sз.вс.р за весь объем работ определим по выражению:
Sз = СнNн.см,  (3.4)
где Сн – тарифная ставка за часовую норму выработки. Для 6 тарифного раз-ряда механизатора Сн = 8494 руб/1 час, а для 5 тарифного разряда вспомогательных рабочих - 7685 руб/1 час. Расчеты по часовой тарифной ставке производились в случаях 10 часовой смены, если смена 7-часовая, оплата труда рассчитавалась по тарифной ставке за 7-ми часовую нормо-смену 7 .
Соответственно
Sз.м=849444,4=377133,6 руб.
Sр=768544,4=341214 руб.
Расход топлива ρо (кг) определим по следующей формуле:
ρо=ρга (3.5)
где ρга – расход топлива на единицу объема работ. Для данного агрегата согласно 8 ρга = 11,7 кг/га;
Имеем:
ρо=11,780 =936 кг.
Объем механизированных работ в физических единицах переводим в условные эталонные гектары по формуле9:
Ωэт=Ωλ/W (3.6)
где λ – коэффициент перевода тракторов в условные эталонные трактора (для Беларус -82.1, λ = 0,8);
Имеем:
Ωэт=800,8/1,8 = 35,6 усл.эт.га.
В данной последовательности выполняем расчеты по каждой опера-ции.








3.4 Разработка операционной карты технологического процесса уборки картофеля

Для разработки операционно-технологической карты на выполнение операции уборка картофеля определяем основные условия работы агрегата.
длина гона  2000 м
уклон местности  1

3.4.1 Агротехнические требования к уборке картофеля

Картофель должен убираться при физиологической зрелости и при температуре почвы не ниже 10 оС. При более низкой температуре возрастает повреждаемость клубней при уборке.
Перед уборкой должна быть убрана ботва. На семенных участках ботву убирают за 12...15 дней до уборки клубней, на продовольственных – за 5...7 дней, а на участках, занятых сортами, устойчивыми к механическим повреждениям – за 2...3 дня. При уборке ботвы клубни не должны извлекаться на поверхность почвы.
Общие потери клубней массой более 15 г, неизвлеченных из почвы и утерянных, не должны превышать 3%. Количество поврежденных клубней не должно превышать 5% при уборке копателями и более 12% при уборке картофелеуборочными комбайнами.
Чистота клубней в бункере комбайна должна быть не менее 80%.
При сортировании повреждение клубней не должно превышать 1%. В каждой фракции не должно быть больше 10% клубней других фракций.

3.4.2 Комплектование агрегатов для уборки картофеля

Задача комплектования МТА в работе ставится таким образом − для заданного состава агрегата определить рабочую передачу трактора, обеспечив его рациональную загрузку в интервале агротехнически допустимых скоростей.
Предварительно принимается ряд передач трактора, анализируя зону его рациональной тяговой загрузки по потенциальной тяговой характеристике с учетом диапазона агротехнически допустимых скоростей: 2...6 км/ч – уборка картофеля.



Таблица 3.1– Параметры потенциальной тяговой характеристики трактора Беларус-82.1

Режим эксплуа-тации Показатели Передачи
  2 3 4 5 6 7
Ркр=0 Vx, км/ч 4,0 7,8 9,3 11,5 13,3 16,3
 Gтх, кг/ч 4,4 4,0 5,4 5,9 6,3 6,7
Ркрн Ркрн, кН 19,6 18,1 15,4 13,7 11,25 9,0
 Nкр max, кВт 16,3 28,1 31,2 31,6 30,0 27,0
 Vрн, км/ч 3,4 6,2 8,0 9,3 11,2 12,4
 δ, % 29,5 20,5 14,5 12,6 10,4 9,2
 Gтн, кг/ч 9,3 13,6 14,5 14,1 14,1 13,1
Передаточное число транс-миссии 142 83,5 68,0 57,4 49,0 39,9

Принимаем 2-ю передачу, т.к. на остальных рабочая скорость не входит в интервал агротехнически допустимых скоростей.
Для второй передачи определяется:
– удельное тяговое сопротивление при скорости Vрн
k = kо [1+(Vрн–Vо) Δc/100], (3.7)
где Vрн - скорость движения трактора на номинальном режиме, км/ч;
kо - удельное сопротивление (кН/м2) при скорости Vо=5 км/ч;
Δc - темп роста удельного сопротивления при увеличении скорости свыше Vо на 1 км/час, принимается из интервала 1,5... 3 %.
2-я передача: k=6 кН/м;
– рассчитываем рабочее тяговое сопротивление (кН):
Rтяг=Вкk+Gм(i/100) (3.8)
где fтр – коэффициент сопротивления качению трактора, принимается fтр=0,18
Вк – конструктивная ширина захвата машины, Вк=1,4 м [9];
i – уклон в направлении движения, i=1%;
Gм – вес машины (кН) с полностью загруженным семенами бункером.
Gм=Gк+Gб (3.9)
здесь Gк – вес комбайна, Gк=66,7 кН;
Gб – вес клубней, кН, определяемый по формуле
Gб=9,81Qб/1000 (3.10)
Qб - грузовместимость бункера, кг
Gб=9,82300/1000=22,6 кН,
Gм=66,7+22,6=89,3 кН.
Тогда:
2-я передача Rтяг =1,46+89,3(1/100)=9,3 кН.
– определяем условное дополнительное сопротивление, эквивалентное мощности, расходуемой на привод картофелеуборочного комбайна от ВОМа:
, (3.11)
где – мощность на привод механизмов, кВт;
– КПД трансмиссии трактора, находится в диапазоне 0,91... 0,92,
принимаем =0,92 [10];
– КПД привода вала отбора мощности, в расчете принимается
равным 0,95 [10];
и – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя (мин-1) и передаточное число трансмиссии на передаче
соответственно;
– радиус качения ведущих колес (м), определяется по формуле
rк =rо + λшhш , (3.12)
здесь rо и hш – радиус обода и высота шины колеса трактора, м;
λш – коэффициент осадки шины, λш=0,8 [10].
Тогда:
rк=0,483+0,80,305=0,727 м.

2-я передача ,
–рассчитывается полное рабочее тяговое сопротивление (кН):
Rа = Rтяг + RВОМ , (3.13)
2-я передача Rа = 9,3+9= 18,3 кН.
– рассчитывается коэффициент использования номинального тягового усилия на 2 передаче:
, (3.14)
Gтр = 37 кН – вес трактора,
2-я передача
Как видим, коэффициент использования номинального тягового усилия имеет хорошее значение для 2-й передачи. Для других передач расчеты производить не имеет смысла, т.к. они не подходят по агротехнически допустимым скоростям.
Расчет сопротивления уборочного агрегата на холостом ходу (поворот в конце гона) производится по формуле:
Rax=Gc’(fм+i/100), (3.15)
где Gс’ – вес комбайна при наполовину заполненном бункере определяется по зависимости (4) при грузовместимости равной 0,5Gб, Gc’=78 кН .
fм – коэффициент сопротивления перекатыванию машины, принимается fм =0,12 [10].
Rax=78(0,12+0,01)=10,1 кН.
Скорость на рабочем ходу:
Vр=Vx–ηи(Vx–Vрн) (3.16)
Vр=4–0,95(4–3,4)=3,43 км/ч.
Скорость на холостом ходу без переключения передачи:
Vрх=Vx– ηих (Vx–Vрн), (3.17)
где ηих – коэффициент использования номинального тягового усилия на холо-стом ходу, рассчитывается по формуле:


Vрх=4– 0,5(4 – 3,4)=3,7 км/ч.
Часовой расхода топлива на выбранной передаче рассчитывается по формулам:
на рабочем ходу
Gтр=Gх+ηи(Gтн–Gх), (3.18)
Gтр=4,4+0,95(9,3–4,4)=9,1 кг/ч,
на холостом ходу
Gтх=Gx+ ηих(Gтн–Gx), (3.19)
Gтх=4,4+0,5(9,3–4,4) =6,85 кг/ч.
Часовой расход топлива при остановках с работающим двигателем:
Gто=1,2 кг/ч.
Коэффициент использования максимальной тяговой мощности:
.
Тяговый КПД


(3.20)
где – КПД буксования трактора, =1-δ/100 = 1-0,12=0,88.

,

,
Тогда
.


Максимальный тяговый КПД:
.
Коэффициент загрузки двигателя:
.
Показатели скомплектованного МТА представляются в табл. 2

Таблица 3.2– Эксплуатационно-технические показатели агрегата

Показатели Значения показателей
Состав агрегата  Беларус 82.1+ПКК-2-02
Конструктивная ширина захвата, м  1,4
Передача трактора: на рабочем ходу  2
при повороте  2
Рабочая скорость, км/ч  3,43
Скорость на повороте, км/ч  3,7
Часовой расход топлива, кг/ч: на раб. ходу  9,1
на повороте  6,85
при остановке с работающем двигателем  1,2
Коэффициент использования номинального тягового усилия  0,95
Коэффициент использования максимальной тяговой мощно-сти  0,95
Тяговый КПД трактора  0,6
Максимальный тяговый КПД трактора  0,27
Коэффициент загрузки двигателя трактора  0,50

Минимальный радиус поворота агрегата, ограничен допустимым углом излома карданного вала, для агрегатов класса тяги 1,4 радиус R0 ≥ 7 м [10]. Принимаем R0 = 10 м.
Длина выезда агрегата, м
e = la = (lтр + lм)=(1,3+10)=11,3 м
Основной способ движения уборочных агрегатов - челночный.
Ширину поворотной полосы (м) и длину поворота (м) определяем по формулам:
Е ≈ 3R+е; (3.21)
Е ≈ 310+11,3= 41,3 м
Как правило, ширина поворотной полосы при посеве (посадке), которая в последствии отмечается на поле, должна быть кратна рабочей ширине за-хвата агрегата:
Вр= βВк= 11,4=1,4 м
где β – коэффициент использования конструктивной ширины захвата агрегата, принимается равным 1,0 [10].
Поэтому фактическая расчетная ширина поворотных полос уточняем в соответствии с приведенным выше правилом и при использовании в после-дующих расчетах обозначается Еф. Принимаем Еф=42 м.
Длина поворота:
lx=6R+2e (3.22)
lx= 610 + 211,3 = 82,6 м.
Рабочий участок для посадки челночным способом движения имеет следующие кинематические характеристики:
– длина L=2000 м и ширина В=400 м участка;
– ширина поворотной полосы Еф =42 м;
– рабочая длина Lр=L – 2Еф= 2000 – 242 = 1916 м;
На схеме рабочего участка отметим значком "•" места выгрузки бункеров. Для этого предварительно определяется путь (м), проходимый агрегатом до наполнения бункера:
, (3.23)
где U – урожайность картофеля, U=21600 кг/га.

Целое количество проходов между выгрузками определяем, исходя из фактической длины гона (Lр) и пути, проходимого агрегатом до наполнения бункера, по формуле:
nпр=Lтехн/Lр=761/1916 = 0,4.
Затраты времени на холостое движение агрегата характеризуются коэффициентом рабочих ходов φ и коэффициентом поворотов τпов. Если участок прямоугольной формы, то:
,
.
Баланс времени смены:
Нормируемые затраты времени [10]:
на ежесменное техническое обслуживание ТЕТО =0,14ч;
на подготовку к переезду в начале и конце смены Тп п = 3 мин = 0,05 ч;
на переезд в начале и конце смены Тпнк= 26 мин = 0,43 ч;
на получение наряда и сдачу работ Тпнз= 4 мин = 0,07 ч;
на физиологические нужды Тф=(0,03... 0,05)Тсм = 0,0410 = 0,4 ч;
время смены Тсм=10 ч.
Подготовительно-заключительное время (ч) рассчитывается по формуле
Тп.з=ТЕТО + Тп п + Тп.нк + Тпнз. (3.24)
Тп.з=0,14+0,05+0,43+0,07=0,69 ч
Затраты времени на переезды с участка на участок в течении смены принимаются Тпер=0, т.к. площадь поля не менее дневной выработки агрега-та.
Внецикловые нормируемые затраты времени, ч
Тв.ц=Тп.з+Тф+Тпер. (3.25)
Тв.ц=0,69+0,4+0=1,09 ч
Продолжительность кинематического цикла (ч) определяется по фор-муле:
(3.26)
где – продолжительность (ч) одной технологической остановки агрегата, = 8 мин = 0,13 ч;
– время холостого хода за кинематический цикл, ч;
– чистое время работы за кинематический цикл, ч;
– время на технологическое обслуживание агрегата (заправку бункеров), приходящееся на один кинематический цикл, ч.

Количество кинематических циклов за смену рассчитывается по зависимости:
, (3.27)

и округляется до ближайшего большего целого, nц = 5.

Чистое время работы за смену, ч:
Тр= nцtц = 51,79 = 8,95 ч
Затраты времени на холостой ход в загоне в течение смены, ч
=nц =50,04 = 0,2 ч.
Общее время холостого хода за смену, ч
Тх=Тп.нк .= 0,430,2 = 0,086 ч.
Время остановок с работающим двигателем за смену, ч
То= Тсм – (Тр + Тх) = 10– (8,95 + 0,086) = 0,96 ч.
Коэффициент использования времени смены равен:

Часовая техническая (га/ч) и сменная техническая (га/см) производитель-ности агрегата определяется по формулам:
Wч=0,1VpBpτсм=0,1 3,43 1,4 0,895=0,43 га/ч,
Wсм= Wч Тсм=0,43 10=4,3 га/см.
Расход топлива за нормосмену (кг/см) рассчитывается по зависимости:
Qсм=GтрТр+ Gт.хТх+ Gт.оТо =
=9,18,95 + 6,850,086 + 1,20,96 = 83,2 кг/см.
Гектарный расход топлива (кг/га):
Qга=Qcм/Wсм=83,2/4,3=19,3 кг/га
Затраты труда на единицу объема работ (ч/га):
прямые
общие
где и - количество механизаторов и вспомогательных рабочих, обслуживающих МТА.
Удельная энергоемкость технологической операции (кВтч/га):
.
Материалоемкость технологической операции (кгч/га):

Общие требования к уборке картофеля заключаются в соблюдении сро-ков, обеспечении качества, исключении потерь и травмирования клубней. Оптимальнае сроки массовой уборки картофеля обычно наступают от времени посадки:
 для ранних сортов – на 90-100 день;
 для среднеспелых – на 110-120 день;
 для позднеспелых – на 130-140 день.
Продолжительность уборки каждого сорта должна составлять не более 7-10 дней. Показателен опыт картофелеводов Айдахо, которые, планируя сроки посадки и выбирая требуемые по срокам созревания сорта, обеспечивают бесперебойное снабжение свежим картофелем в течении примерно шести месяцев в году. Биологическая спелость клубней картофеля определяется наличием прочной кожуры у клубней и легким их отрыванием от стебля. Окончание уборочных работ должно быть не позднее срока достижения среднесуточной температуры 5-7о. При уборке картофеля важное значение имеет глубина копки, так как от этого зависит удельная нагрузка на рабочие органы уборочных машин и возможные повреждения клубней. Оптимальная глубина подкапывания рядка определяется положением нижнего клубня. При перегрузках картофеля необходимо следить, чтобы высота падения не превышала 35-40 см. Для уменьшения повреждений желательно применять специальные устройства для смягчения падений. Засоренность клубней не должна превышать 15-20% (по массе). Не допускаются потери клубней свыше 6-8% , а количество резаных клубней – до 2-4%. Желательно проведение уборочных работ в сухую погоду.
При любом способе уборки картофеля к машинам предьявляются сле-дующие требования:
 урожай должен убираться полностью с минимальными повреждениями;
 необходима высокая производительность техники при любых погодных условиях;
 конструкции машин и отдельных узлов должны быть по возможно-сти простыми и надежными;
 желательно уменьшение массы уборочной техники для снижения давления на почву и обеспечения работы в различных почвенных условиях;
 предпочтительны машины с низкими расходами на техническое об-служивание и ремонты, с большими сроками службы и высокой на-дежностью в работе. [9]










4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ПКК-2-02
4.1 Обзор машин для уборки картофеля
Картофель убирают одним из трех способов: комбайновым, раздельным или комбинированным.
При комбайновом способе все операции (выкапывание, очистка, сбор и выгрузка в транспортное средство) выполняют за один проход комбайнами (ПКК-2-02, Л-605, КПК-3).
При раздельном способе выкопанные копателями клубни вначале укла-дывают в валок, а после подсушки их подбирают комбайном или вручную. Для выкапывания и укладки клубней в валок используют копатели КСТ-1,4, КТН-2В или копатель-валкоукладчнк УКВ-2. Копатели укладывают клубни в валок с одного прохода двух рядков, копатели-валкообразователи могут укладывать клубни в валок и с четырех и шести рядков. Копатели-валкоукладчики укладывают клубни для подсушки в валок между двумя рядом расположенными не выкопанными рядками, при подкапывании этих рядков комбайн одновременно подбирает и подсохшие клубни из валка.
При комбинированной уборке из двух рядков клубни выкапывают копателем-валкоукладчиком и укладывают в междурядье двух соседних невыкопанных рядков, затем комбайн выкапывает клубни из двух неубранных рядков, одновременно подбирая клубни, уложенные в их междурядье. Применяют комбинированную уборку на легких почвах при низкой урожайности картофеля.
Комбайн полунавесной картофелеуборочный трехрядный КПК-3 предназначен для уборки картофеля, посаженного трех или шестирядными картофелесажалками с междурядьем 70 см на легких и средних почвах с относительной влажностью 12...24% и в тяжелых переувлажненных условиях – с влажностью до 30%. Комбайн предназначен для подкапывания грядок картофеля, отделения клубней от почвы, ботвы и растительных примесей, сбора клубней в бункере с последующей выгрузкой их в транспортное средство. Комбайн агрегатируется с тракторами Беларус-82, Беларус-1221. Рабочая скорость – 2...6 км/ч, производительность за час основного времени – 0,44...0,8 га, масса комбайна – 5750 кг. Обслуживают комбайн тракторист и комбайнер.
Основные сборочные единицы комбайна (рис.4.1): подкапывающие рабочие органы, состоящие из трех грядкообжимных катков 1, трех пар пассивных дисков 2, между которыми снизу установлен лемех, а сверху продольный шнек 3, первый приемный элеватор 4, состоящий из узкого и широкого прутковых транспортеров, один центральный и два боковых поперечных шнека 5, комкодавитель, редкопрутковый транспортер-ботвоудалитель 7, второй элеватор 8, раскатная горка, состоящая из широкого 11 и узкого 12 пальчиковых транспортеров и заднего шнека 10, подъемный ковшовый транспортер 13, сопроводительный транспортер 14, транспортер загрузки бункера 9, бункер 6 с выгрузным транспортером, рама, ходовые колеса, прицепное устройство, площадка для комбайнера, механизмы привода, узлы гидросистемы.

1 – грядкообжимные катки; 2 – подкапывающие диски; 3 – продольный шнек; 4 – первый элеватор; 5 – поперечные шнеки; 6 – бункер; 7 – редкопрутковый транспортер –ботвоудалитель; 8 – второй элеватор; 9 – загрузочный транспортер бункера; 10 – задний шнек раскатной горки; 11 – широкий пальчиковый транспортер раскатной горки; 12 – уз-кий пальчиковый транспортер раскатной горки; 13 – подъемный ковшовый транспортер; 14 – сопроводительный транспортер
Рисунок 4.1 – Картофелеуборочный комбайн КПК-3

Картофелеуборочный комбайн Л-605 (рис.4.2) предназначен для выкапывания картофеля, отделения клубней от почвы, ботвы, комков, камней и накопления картофеля в бункере для последующей выгрузки его в транспортное средство. Комбайн может использоваться для уборки картофеля на участках, засоренных камнями до 28 т/га, при влажности почвы до 27%. Агрегатируется с тракторами тягового класса 1,4.



Рисунок 4.2-Общий вид картофелеуборочного комбайна Л-605

Технологический процесс выполняется следующим образом (рис.4.3). При движении комбайна грядкообжимные катки 2, перекатываясь по гряд-кам, поддерживают глубину хода лемехов 4 и разрушают структуру и комки почвы в гребне. Подкопанный лемехами и дисками 3 клубненосный пласт поступает на битер 5, где происходит его разрушение и сепарация. Далее масса подается на первый (основной) элеваторный транспортер 6, где мелкая почва просеивается. С целью улучшения сепарации и разрушения почвенных комочков под рабочей ветвью первого элеваторного транспортера установлен активный встряхиватель. С первого элеваторного транспортера масса поступает на подпружиненный ботвоудаляющий валик 8, который расположен под ведущим валом первого элеватора. Ботвоудаляющий валик отрывает клубни от ботвы и подает ботву с растительными остатками под машину. Оставшаяся ботва, растительные остатки, камни, комки и другие примеси, не прошедшие между прутками первого элеваторного транспортера подаются на редкопрутковый транспортер 10, который удаляет крупную ботву и крупные камни, а почва вместе с клубнями по-ступают на второй элеваторный транспортер, где происходит дальнейшая сепарация.
Не прошедшая между прутками второго элеваторного транспортера масса поступает на пальчиковый транспортер раскатной горки 1, который выносит мелкие почвенный комки, растительные остатки и сбрасывает их сзади машины. Клубни и оставшиеся камни скатываются с полотна раскатной горки в подъемный транспортер 12, который подает их на распределительное устройство 13, разделяющее поток клубней на мелкую и крупную фракции, которые попадают на пальчиковые камнеудаляющие транспортеры 14.
Клубни, имеющие меньшую плотность по сравнению с камнями, остаются на поверхности пальчиковых камнеудаляющих транспортеров и вальцевыми щетками 15 сметаются на среднюю дорожку транспортера переборочного стола, а камни подают на два крайних транспортера переборочного стола 16. На переборочном столе происходит ручная корректировка процесса отделения камней, комков почвы и растительных остатков от клубней. С переборочного стола через сепаратор и загрузочный транспортер клубни поступают в бункер комбайна, а камни выносятся транспортером примесей за пределы машины.

1 – ботвоудаляющее устройство; 2 – грядкообжимные катки; 3 – подкапывающие плоские диски; 4 – лемеха; 5 – битер; 6 – первый элеваторный транспортер; 7 – активный встряхи-ватель; 8 – ботвоудаляющий валик; 9 – второй элеваторный транспортер; 10 – редкопрут-ковый транспортер; 11 – раскатная горка; 12 – подъемный транспортер; 13 – распредели-тельное устройство; 14 – камнеудаляющие транспортеры; 15 – вальцевые щетки; 16 – пе-реборочный стол; 17 – сепаратор; 18 – транспортер загрузки бункера; 19 – транспортер примесей; 20 – бункер-накопитель; 21 – опорное колесо
Рисунок 4.3 – Технологический процесс работы комбайна Л-605

Картофелеуборочный комбайн ПКК-2-02 (рис.4.4) предназначен для уборки картофеля на гребневых посадках с междурядьями 70, 75 или 90 см на почвах c содержанием в просеиваемой почве камней размером до 150 мм в количестве не более 15% к массе картофеля, отделения картофеля от примесей, накопления картофеля в бункер с последующей выгрузкой в транспортное средство, а с применением комплекта адаптеров КАН, поставляемых по отдельному заказу, комбайн может использоваться для уборки репчатого лука.


Рисунок 4.4 – Картофелеуборочный комбайн ПКК-2-02

Бережную уборку урожая, эффективную сепарацию и высокую производительность для данного типа комбайна обеспечивают:
 активные подрезающие диски позволяют работать по зеленой ботве и на полях с большой засоренностью сорняками;
 активный битер: разбивает выкопанный двухлопаточными лемехами пласт земли и способствует лучшей сепарации земли на транспортерах;
 гребневый каток фиксирует глубину подкапывания, которая регулируется винтом;
 первый сепарирующий транспортер имеет обрезиненные через одну планки (имеется вариант транспортера без резиновых трубок для тяжелых почв), второй сепарирующий транспортер имеет полностью обрезиненные планки, что позволяет аккуратно, без повреждений транспортировать картофель по комбайну;
 вплотную над вторым сепарирующим транспортером движется ботвоудаляющий транспортер, который удаляет крупную ботву от потока урожая и оставляет ее в поле;
 две горки для деления мелких примесей верхнего и нижнего яруса с регулировкой угла наклона;
 сортировочный транспортер с бесступенчатой гидравлической регули-ровкой скорости. Сортировочный стол с площадками для 4-х переборщиков;
 навес над сортировочным столом защищает переборщиков от негативных атмосферных явлений;
 поворот колес позволяет производить развороты с меньшим радиусом поворота;
 рабочие органы комбайна приводятся от 9-и гидромоторов, работающих от собственной (индивидуальной) гидросистемы;
 объем бункера – 2,5 т.
Комбайн SE 75-20 (рис.4.5) благодаря компактной конструкции особенно хорошо приспособлен к малым и средним посевным площадям. Ёмкость бункера 2300 кг, возможна поставка с платформой для расфасовки в мешки.
Первый короткий просеивающий транспортёр принимает поток урожая, отсеивает попадающую почву и переносит поток урожая на второй многофункциональный просеивающий транспортёр. Этот транспортер отсеи-вает землю, комки и камни, отделяет на движущемся элеваторе ботву и переносит поток урожая на первый сепаратор. Там игольчатый транспортер и двухполосный транспортер производят предварительную подготовку для работы второго сепаратора.
Возможна поставка устройства как с пальчиковым транспортером с очистительным вальцем (тип UB), для почв с комками и ограниченным содержанием камней, так и со щеточным транспортером и с проходящим транспортером для примесей (тип SB) для почв с высоким содержанием камней. Оба конвейера передвигаются непрерывно гидравлически.




Рисунок 4.5 – Картофелеуборочный комбайн SE 75-20 GRIMME

На данный момент по всему миру используется более 8000 машин типа SE 75.
Картофелекопатель тракторный навесной 2-рядный КТН-2В предназначен для выкапывания картофеля, частичного отделения клубней от почвы и укладывания их на поверхность поля для дальнейшей подборки. Используется на легких и средних почвах при влажности не более 27% и засоренных камнями до 8...9 т/га, при твердости почвы до 20 кг/ см. КТН - это простота в эксплуатации и обслуживании, высокая маневренность и надежность в работе.


Рисунок 4.5 – Картофелекопатель КТН-2В



Картофелекопатель КСТ-1,4 (рис.4.6) полунавесной, двухрядный, предназначенный для выкапывания картофеля, частичного отделения клубней от почвы и укладывания их на поверхности поля для дальнейшей подборки, рекомендован для работы на всех видах почв, в том числе на суглинистых и тяжелых при влажности 10...27%. Его можно также применять на влажных торфяниках.
Благодаря широкой универсальности машина может работать как на гладких, так и на гребнистых посадках картофеля с междурядьем 60-70 см. Наличие копирующего колеса обеспечивает стабильную глубину подкапыва-ния пласта лемехами копателя. Установленные впереди лемехов пассивные боковины в сочетании с активными лемехами предотвращают сгруживание почвы в приемной части и устраняют нависание растительных остатков и ботвы. Активные лемеха картофелекопателя КСТ-1,4 хорошо разрушают пласт и уменьшают сопротивление резанию. В результате установки трех каскадных элеваторов, имеющих различную линейную скорость, улучшилось разрушение пласта и повысилась сепарация почвы.
Копатель допускается использовать для уборки свеклы, моркови и некоторых других корнеплодов, если ширина междурядий позволяет выполнять эту операцию без повреждений продукта. Машины агрегатируют с тракторами тягового класса 1,4. Рабочие органы копателя приводятся в действие от ВОМ.

Рисунок 4.6-Картофелекопатель КСТ-1,4




4.2 Обоснование предлагаемой модернизации транспортера загрузки бункера

Известно устройство для уменьшения повреждения клубней сходящих с транспортера в транспортное средство или бункер, над выгрузным концом которого размещен связанный с рамой направляющий кожух с установлен-ным на его внутренней поверхности амортизирующим элементом, при этом на раме устройства ниже направляющего кожуха установлен гаситель скорости корнеплодов.
Недостатком устройства является то, что направляющий кожух жестко зафиксирован на раме. Поэтому в этом устройстве не обеспечивается плавное снижение скорости корнеплодов в различных точках траектории их падения в кузов транспортного средства. Сначала, несмотря на наличие амор-тизирующего элемента, наблюдаются сильные удары корнеплодов о неподвижный направляющий кожух, при дальнейшем движении скорость их падения замедляется только в одном месте, расположенном в непосред-ственной близости от концевой части транспортера, поэтому при сходе с гасителя корнеплоды, в результате свободного падения, приобретают высокую скорость, что вызывает также сильные удары с большими их повреждениями в кузове транспортного средства.
Предлагаемый способ снижения повреждений клубней заключается в том, что гаситель скорости корнеплодов выполнен в виде консольной за-крепленной рессоры из эластичного листового материала, при этом направ-ляющий кожух связан с рамой посредством его амортизирующего элемента, что обеспечивает плавное снижение скорости корнеплодов в различных точках траектории их падения.











4.3 Устройство и рабочий процесс машины

На рисунке 4.7 схематично изображена концевая часть транспортера, вид сбоку.

1 – рама; 2 – транспортер; 3 – направляющий кожух; 4 – элемент амортизирующий; 5 – рессора; 6 – стяжки; 7 – упоры
Рисунок 4.7 – Загрузочное устройство
Загрузочное устройство содержит раму 1 транспортера 2, над выгрузным концом которого размещен направляющий кожух 3 с установленным на его внутренней поверхности амортизирующим элементом 4, закрепленным с одной стороны к раме 1, а с другой — свободно свисающим в бункер. Под выгрузным концом транспортера ниже направляющего кожуха 3 расположен гаситель скорости корнеплодов, выполненный в виде консольно закрепленной на раме 1 рессоры 5, выполненной из эластичного листового материала. Направляющий кожух 3 по краям скреплен с амортизирующим элементом 4 стяжками 6 и опирается на упоры 7, расположенные с обеих сторон на боковинах рамы 1 вне траектории полета корнеплодов. Незакрепленный участок амортизирующего элемента 4 образует гибкую связь направляющего кожуха 3 с рамой 1 транс-портера, благодаря которой кожух 3 может перемещаться в направлении силы при ударах корней о его поверхность.

4.4 Расчет основных параметров

Прутковые транспортеры получили широкое применение в картофелеуборочных машинах вследствие простоты конструкции и возможности одновременно с сепарированием осуществлять транспортирование пласта. Основными параметрами пруткового транспортера является угол наклона ведущей ветви к горизонту, скорость полотна VЭ, длина рабочей ветви LЭ, интенсивность её встряхивания, ширина полотна, живое сечение сепарирующей поверхности. Угол наклона рабочей ветви должен быть таким, чтобы не было сползания по ней клубней. При расположении транспортера в середине схемы машины <к, где – угол трения качения клубней о поверхность транспортера. Угол =10°...15°, при оценке надо учитывать, что с его увеличением улучшается компоновка машины. [11].
Длина рабочей ветви транспортера загрузки бункера Lэ зависит на компоновку машины и обуславливается необходимой высотой подъема клубней Hэ и определяется по формуле:
(4.1)
Ширина полотна пруткового транспортера определяется главным образом конструкцией предыдущих рабочих органов.
Просвет между прутками не должен превышать размеров клубней, т.е.
t–d ≤ dкл (4.2)

где t – шаг прутков, 28 мм;
d – диаметр прутков, 8 мм;
dкл – минимальный диаметр клубней, отделяемых от почвы.
Для определения нижнего предела скорости транспортера можно вос-пользоваться зависимостью:
(4.3)
Повышенная скорость транспортера увеличивает процент поврежден-ных клубней. Для прутковых транспортеров современных конструкций наиболее рациональная скорость 1,5...2,5 м/с.
Основными характеристиками, определяющими механические повреж-дения клубней картофеля, являются: физико-механические характеристики (масса клубня, прочность кожуры на сдвиг, прочность тела клубня на сжатие и разрыв); характеристики соударения (продолжительность стадий соударения, деформация клубня в зоне контакта и перемещение при изгибе, коэффициент мгновенного трения); кинематические и конструкционные параметры рабочих органов машин (линейная скорость, радиус кривизны, углы наклона, амортизирующее покрытие, схемы технологического процесса и т. п.). Наиболее существенное влияние на повреждаемость клубней оказывают их масса и форма. Клубни оценивают общим коэффициентом формы:

(4.4)
где a – длина клубня;
b – ширина клубня;
с – толщина клубня.
По коэффициенту формы выделяют пять основных типов клубней: округлая (Кф<1,2); округло-овальная (Кф = 1,2...1,29); овальная (Кф = 1,3...1,39); удлиненно-овальная (Кф = 1,4...1,49) и удлиненная (Кф > 1,5).
При соударении клубня с твердой поверхностью выделяют три фазы: сжатие, изгиб и отскок. Силовые факторы, действующие на клубень в процессе соударения, приведены на рисунке 4.8:

Рисунок 4.8 – Силовые факторы, действующие на клубень в процессе соударения
Условие неповреждаемости от действия нормальной составляющей им-пульса силы N:
(4.5)
где – допустимое напряжение сжатия;
mк – масса клубня;
∆ – деформация сжатия в зоне контакта;
– длительность стадии сжатия;
a,b – размеры малой и большой осей площади касания в конце первой стадии соударения.
Условие неповреждаемости клубня от действия импульса изгибающего момента:
(4.6)
где r – плечо силы (расстояние от центра тяжести правой и левой частей клубня до центральной и вертикальной осей клубня);
W– момент сопротивления клубня изгибу.
Допустимые нагрузки для массовых сортов достигают: — 29...31 кПа, а - 30...33 кПа.
Переборочные столы – горизонтальные или наклонные ленточные транспортеры, рабочая поверхность которых разделена вдоль полотна на два или три ручья. В один из них поступают клубни с примесями, а в другие — комки почвы, камни и прочие примеси, отбираемые вручную рабочими-переборщиками. Последние находятся по обе стороны столов. Подобными столами оборудуют не только комбайны, но и стационарные пункты послеуборочной обработки картофеля, лука, моркови, редиса и др.
Пропускная способность g0 переборочного стола зависит от средней массы mср удаляемого за единицу времени компонента одним рабочим и числа nп рабочих-переборщиков, т. е.
, (4.7)
кг/с.
Массу mср принимают равной 0,10...0,15 кг/с. Предусматривают от двух до восьми рабочих-переборщиков. Скорость движения полотна транспортера составляет 0,4...0,6 м/с. Для качественного отбора примесей клубнеплоды должны располагаться в один слой на рабочей ветви транспортера.
Производительность сортирующей поверхности (т/ч) шириной Вс.п при условии непрерывной и равномерной работы определяется по общему уравнению для машин непрерывного транспорта:
Q = 3,6•Bс.п •dср •vк •ρн •ψ, (4.8)
где dcp – средний диаметр (толщина) клубня или корнеплодов, м;
vк – скорость движения клубней (корнеплодов) по поверхности, м/с;
ρн– насыпная плотность сортируемого материала, кг/м3;
ψ – коэффициент заполнения поверхности, ψ= 0,7...0,8 в зависимости от типа поверхностей.
Q = 3,6•1•0,045•0,6•650•0,8=50,5 т/ч.