Техническое обеспечение внесения минеральных удобрений в ОАО «Птицефабрика «Дружба» Барановичского района с модернизацией машины для внесения минеральных удобрений РУ-7000 путем установки выравнивателя потока (дипломный проект)

Дипломный проект выполнен на 9 листах графической части с расчетно-пояснительной запиской на 87 страницах машинописного текста.

Цель проекта–Заключается в применении перспективных методов улучшения качества и точности внесения минеральных удобрений.
В проекте изложены анализ хозяйственной деятельности и перспектив-ный план развития хозяйства. Описаны производственные процессы.
Произведена модернизация распределителя удобрений РУ-7000. В конструкцию машины внесли изменения с дальнейшей установкой выравнивателя потока. Такая модернизация позволила увеличить коэффициент использования рабочего времени, производительность.
В соответствии с заданием описаны разделы по безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды. Дано технико-экономическое обоснование дипломного проекта.


СОДЕРЖАНИЕ


 ВВЕДЕНИЕ......
1. ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ...
 1.1 Общая характеристика хозяйства...
 1.2 Природно-климатические условия...
 1.3 Анализ производства продукции растениеводства
 1.4 Краткие сведенья о развитии животноводстве...
 1.5 Рекомендации по эффективному использованию машин для внесения минеральных удобрений ...
2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
3. ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА...
 3.1 Обоснование модернизации машины для внесения минеральных удобрений РУ-7000...
 3.2 Прочностной расчет деталей машины
  3.2.1 Расчет предохранительного штифта звездочки.
  3.2.2 Расчет резьбового соединения...
  3.2.3Расчет сварочного соединения
4 РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА ВНЕСЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ...
 4.1 Расчет основного агрегата...
 4.2 Подготовка поля
 4.3 Расчет вспомогательного агрегата:МТЗ-82+ПКУ-0,8
5 ОХРАНА ТРУДА...
 5.1 Необходимость охраны труда
 5.2 Анализ состояния охраны труда в хозяйстве...
 5.3 Анализ опасных и вредных факторов при работе на машинно-тракторных агрегатах......
  5.3.1Мероприятия по улучшению состояния охраны труда в хозяйстве... 
 5.4 Разработка инструктажа при работе с минеральными удобрениями...
  5.4.1 Требования по охране труда перед началом работы...
  5.4.2 Требования по охране труда во время работы...
  5.4.3 Требования безопасности по окончании работ
  5.4.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях...
6. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ...
 6.1 История и причины возникновения энергосбережения.
 6.2 Энергетическая эффективность возделывания и уборки сельскохозяйственных культур
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
 7.1 Расчёт эксплуатационных показателей
 7.2 Расчет трудозатрат и роста производительности труда...
 7.3 Материалоемкость процесса
 7.4 Энергоемкость процесса
 7.5 Расход топлива
 7.6 Капиталоемкость процесса...
 7.7 Расчёт эксплуатационных издержек затрат...
 7.8 Расчет показателей эффективности капиталовложений...
 Заключение...
Список использованной литературы



3.1 Обоснование модернизации машины для внесение
минеральных удобрений РУ-7000

За прошедшие 10-12 лет в АПК Беларуси крайне снизилась эффективность подкормки растений внесением минеральных удобрений. Одна из причин этого количественное и качественное несоответствие парка распределителей удобрений требуемым объемам работ. Основу парка машин составляют навесные агрегаты грузоподъемностью от 0,5 до 1,5 тонн (СУ-12,РШУ-12, РУС-07А, Л-116,АВУ-0,7 и РДУ-1,5) и агрегат МТТ-4У грузоподъемностью 4 тонны.
С учетом потребности во внесении больших доз, в первую очередь калийных удобрений (до 500 кг/га), и очевидной несостоятельности навесных машин для их внесения, создание большегрузной прицепной машины для внесения удобрений являлось актуальной задачей. В результате экспериментальных исследований ее удалось решить РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства», где была разработана новая машина для внесения минеральных удобрений - распределитель удобрений РУ-7000. Он имеет грузоподъемность 9 т и агрегатируется с МТЗ-1221 и МТЗ-1523.Его рабочая ширина захвата при внесении гранулированных удобрений -16...24 м, кристаллических – 8...10 м, ширина колеи — 1 910 мм, рабочая скорость 6...15 км/ч, транспортная - до 30 км/ч. Диапазон доз внесения 100-700 кг/га.
 При использовании машины для внесение минеральных удобрений РУ-7000 на транспортер попадали удобрения порционно с различным объемом, поэтому минеральные удобрения вносились неравномерно. Для увеличения равномерности внесения минеральных удобрений было разработано устройство для равномерного распределения минеральных удобрений на транспортере (рисунок 3.1).


Рисунок 3.1- Распределяющее устройство
1-опора, 2-щетка, 3-ось, 4-звездочка

Устройство состоит из двух опор 1 с подшипниковыми узлами, двух щеток 2, оси 3, приводной звездочки 4.
Устройство работает следующим образом: крутящий момент передается на звездочку которая закреплена при помощи штифта на валу, и вращает щетки которые установлены в подшипниковых опорах. Когда на приводной транспортер поступает неравномерное количество минеральных удобрений щетки вращаясь равномерно распределяют минеральные удобрения по поверхности транспортера, и происходит равномерное внесение удобрений машиной РУ-7000.

3.2 Прочностной расчет деталей машины

3.2.1 Расчет предохранительного штифта звездочки

Звездочка установлена на оси и закреплена предохранительным штифтом. Для того чтобы при заедании привода не произошла поломка звездочка крепится при помощи штифта диаметром 8 мм.
Расчетные напряжения определим из условий прочности (рисунок 3.2)
на смятие:

. (3.1)

на срез:

. (3.2)

где F - сила вызывающая смятие, срез, Н;
А – площадь смятия, среза, мм2.


Рисунок 3.2- Схема для определению расчетных напряжений

Площадь смятия определим по формуле:

,     (3.3)

где - диаметр отверстия, мм;
- толщина втулки, мм;
- число стыков, .

А_см=(3,14∙8)/2∙2∙4=100,4мм.

σ_см=350/100,4=3,5≤31(мПа.

Площадь среза определим по формуле:

,

А_ср=(3,14∙8^2)/5,76∙2=100,48 мм.2

мПа.

Можно сделать вывод что крепления звездочки выдержит нагрузку при работе но произойдет если агрегат наедет на препятствие то произойдет срез штифта, что предохранит от поломки привод.

3.2.2 Расчет резьбового соединения

При помощи резьбового соединения М12х1,75-6g рабочий орган.
При затяжке гайки в ней возникает максимальная сила F:

Н,   (3.4)

где - внутренний диаметр резьбы, мм;
  - предел текучести материала гайки, МПа.

Н.

Момент затяжки болта определяется:

, Н•мм,    (3.5)

где - коэффициент трения стали о сталь, ;
- приведенные угол трения, град,

,

- коэффициент трения в резьбе:

.

Тогда ;

- средний диаметр опорной поверхности гайки, мм.



Необходимое усилие на ключе при затяжке определяется:

,   (3.6)

где - длина рукоятки стандартного ключа, ;

Н.

Проверим витки болта и гайки на смятие и срез (рисунок 3.2)



Рисунок 3.3 – Схема резьбового соединения
d1 – внутренний диаметр резьбы; d2 – средний диаметр резьбы;

Среднее смятие в резьбе определим по формуле:

,   (3.7)

где - число витков по длине свинчивания, шт.

,   (3.8)

Где: - длина свинчивания, Н=12 мм;
- шаг резьбы, Р=1,75 мм;

шт,

- внутренний диаметр резьбы, мм;
- средний диаметр резьбы, мм;
- наружный диаметр резьбы, мм;
- коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы с учетом пластических деформаций.
По ГОСТ 9150-59 мм, мм, мм, , для стали 35 , где МПа.
Тогда

σ_см=(4∙86146)/(3,14(〖12,752〗^2-〖12〗^2)∙8∙0,7)=68,5=68,5 МПа.

МПа.
Условие: 68,5<256 Н/мм2 показывает о способности резьбового соединения надежно работать на смятие.
Касательные напряжения среза резьбы определяются: - для оси:

,   (3.9)

где R=0,8 для метрической резьбы,

МПа;

- для гайки:

,  (3.10)

МПа;

Болт и гайка изготовлены из стали 35:

МПа 



Это указывает на надежность работы соединения.


3.2.3 Расчет сварочного соединения


Проверим прочность сварного шва в точке крепления опоры.

Рисунок 3.4 – Схема сварочного соединения

Определяем напряжение в швах от силы F:

,     (3.11)

где : F – нагрузка, Н;
[τср] – допустимое напряжение на срез, МПа;
lср – расчетная длина шва, мм;
К – катет шва, мм.
Рассчитаем нагрузку на шов в рабочем положении, когда на шов приходится вся масса установки:

F=mg,       (3.12)

где m – масса борта (140 кг).

F= 49•9,8=480,2 Н.

Катет шва по ГОСТ 16037-80 равен

К= 1,3•S1,       (3.13)

где S1 – толщина более тонкой детали, мм.

К= 1,3•16=20,8мм.

Длина шва равна периметру торца детали:



Напряжение в швах:

.

Определяем допустимое напряжение среза по формуле

     (3.14)

Где: – предел выносливости свариваемого материала, МПа;
ε – масштабный фактор, ε = 0,9 [6];
S – коэффициент безопасности;
β – коэффициент влияния качества, β = 1 [6];
КL – коэффициент долговечности;
Кτ – коэффициент концентрации напряжений, Кτ = 2,5.
Коэффициент безопасности:

S = S1•S2•S3 ,      (3.15)

Где: S1 – коэффициент, учитывающий степень точности расчета, S1= 1 [6];
S2 – коэффициент, учитывающий однородность механических свойств, S2 = 2 [6];
S3 – коэффициент, учитывающий степень ответственности детали, S3 = 1,3 [6].

S = 1•2•1,3 = 2,6.

Коэффициент долговечности :

      (3.16)

Где: m – показатель степени кривой выносливости (m=7,2 [6])/
NO – базовое число углов, NO = 3,4 • 106;
NLE – эквивалентное число циклов.
Эквивалентное число циклов.

N_LE=60ΣL_N∙n     (3.17)

где :LN – долговечность, ч (5500 часов согласно руководству по эксплуатации);
n – частота изменения напряжений.
Принимаем n = 1.
Эквивалентное число циклов будет равно



Коэффициент долговечности



Предел выносливости свариваемого материала



Определяем допустимое напряжение среза



Условие прочности соблюдается.
4 РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА ВНЕСЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ


Исходные данные:
-Основной агрегат МТЗ-1221+РУ-7000;
-Вспомогательный агрегат КПУ-0,8;
-Норма внесения 0,36 ;
-Уклон местности i=1%;
-Расстояние перевозки l=5 км;
-Размер поля м;

Агротехнические нормативы техники и показатели качества работы включают технологические параметры, характеризующие качество сельскохозяйственных операций, показатели, определяющие расход материалов и допустимые потери продукта.
Состав и подготовка агрегата предусматривает сбор данных из справочных материалов и технических характеристик энергетического средства и разбрасывателя

4.1 Расчет основного агрегата

Скоростной режим работы устанавливают с учетом агротехнически допустимых скоростей, по пропускной способности машины и оптимальной загрузке двигателя.
Максимально возможная скорость по загрузке двигателя для тягово-приводного агрегата:

,м/с, (4.1.1)

где:   допустимый коэффициент загрузки двигателя ( =0,75);
  — суммарная мощность, затрачиваемая на работу ВОМ
( =0,94), кВт;
  КПД трансмиссии (0,8);
  КПД буксования на рабочем режиме (0,89);
  сила тягового сопротивления машин с учетом подъема, кН;
  вес трактора, кН;
  коэффициент сопротивление качению трактора;
  уклон в %.
Тяговое сопротивление машины с учетом угла наклона определяется по выражению:

, (4.1.2)

где:   удельное тяговое сопротивление машины, кН/м (табл.2.7.[1]), =0.3...0.4 кН/м;
, — тяговое сопротивление машины, на холостом и рабочем ходу соответственно;
fm – коэффициент сопротивления качению, fm = 0,150,19 (табл.2.10[1]);
эксплуатационный вес машины ( ), кН;

кН;

м/с. (4.1.3)



Рабочую скорость движения принимаем = 2,6 м/с, что удовлетворяет условию: и агротехническим требованиям (2,2...3,3 м/с) (табл. 2.5[1]).

4.2 Подготовка поля

Подготовка поля заключается в разбивке его на загоны, выборе способа движения, отбивки поворотных полос и т.д.
При работе прицепных тягово-приводных агрегатов с карданным приводом механизмов машины от ВОМ трактора радиус поворота может ограничиваться допустимым углом излома карданного вала.
Длину выезда агрегата e с задним расположением машин относительно центра агрегата принимаем:

e м. (4.2.1)

e

Значение кинематической длины агрегата равно:

м, (4.2.2)



где:   — кинематическая длина трактора, м;
  — кинематическая длина машины, м

Принимаем челночный способ движения. Коэффициент рабочих ходов равен:

. (4.2.3)

Ширина поворотной полосы:

E=2,8∙R_0+0,5∙d_к+e м м, (4.2.4)

E=2,8∙11+0,5∙2,35+5,3=37.27


где:  dk – конструктивная ширина агрегата, м,
R0 — радиус поворота агрегата:

n_п=E_min/B; (4.2.5)



E_опт=n_п∙B_рм. (4.2.6)

E_опт=2∙19=38 м

Рабочая длина гона:

L_р=L-2E м; (4.2.7)



. (4.2.8)



Время цикла работы агрегата включает продолжительность рабочего и холостого движения агрегата, а так же технологических остановок.

Время технологического цикла в часах:

t_ц=t_погр+t_гр+t_разг+t_хч. (4.2.9)

t_ц

t_погр=Vγλ/(W_погр^ч ) ч. (4.2.10)

t_погр

t_гр=S/V_гр ч. (4.2.11)

t_гр

t_х=S/V_х ч.

t_х

T_р=(l_ост n_ц)/(3600V_р ) (4.2.12)

T_р

Путь между двумя технологическими остановками, м:

l_ост=〖10〗^4 Vγλ/(B_р Н) м, (4.2.13)


l_ост

где:   — объем технологической емкости, м3;
  — плотность груза (табл.6.1[1]) т/м3;
  — коэффициент использования объема технологической емкости (табл.2.4[1]);
  — норма внесения, т/га.

Количество циклов работы агрегата за смену:

n_ц=(T_см-t_ПЗ-t_ОТЛ-t_ТО)/t_ц циклов, (4.2.14)

n_ц

где:   — время смены, ч ( =7 ч);
  — подготовительно-заключительное время, ч;
  — время регламентированных перерывов на отдых и личные надобности;
  — время на ТО агрегата в период смены ( ч).

Подготовительно-заключительное время:

t_ПЗ=T_ЕТО+T_ПП+T_ПНК+T_ПН ч. (4.2.15)

t_ПЗ

где:   — время на проведение ежесменного ТО трактора и машины (табл.7.5 и 7.6[1]);
— время на подготовку агрегата к переезду ( ч);
  — время на получение наряда и сдачу работы ( ч);
  — время на переезды в начале и конце смены, ч.

Производительность агрегата за технологический цикл:

W_ц=(l_ост B_р)/〖10〗^4 га/цикл; (4.2.16)

W_ц

за действительное время смены:

W_ч=0,36B_р V_р га/смену. (4.2.17)

W_ч

Действительное время смены в часах:

Т_д=t_ц n_ц+t_ТО+t_ОСТ+t_ПЗч; (4.2.18)

Т_д

TОБС время остановок за смену:

Т_обс=t_ПЗ∙nч, (4.2.19)

Т_обс

— чистое рабочее время смены:

T_р=l_ост/(3600V_р ) 〖∙n〗_ц ч; (4.2.20)

T_р

l_х=l_ост∙((1-φ))/φ м. (4.2.21)

l_х

Время холостых поворотов за смену:

T_х=l_х/(3600V_х )∙n_цч. (4.2.22)

T_х

Коэффициент использования времени смены:

τ=T_р/(T_см^д ); (4.2.23)

τ

Фактическое значение коэффициента использования эффективной мощности на рабочем режиме вычисляем по формуле:

N_(e_р )=((R_м+P_f+P_α)v_р)/(η_мг η_δ )+N_ВОМ/η_ВОМ (4.2.24)

кВт;


N_(e_х )=((R_(м_х )+P_f+P_α)v_х)/(η_мг η_δ )кВт; (4.2.25)

N_(e_х )=

(4.2.26)



Расход топлива на единицу выполняемой агрегатом работы, гектарный расход топлива:

Θ=Q/(W_см^д )=(G_(Т_р ) Т_р+G_(Т_х ) Т_х+G_(Т_о ) Т_О)/(W_см^д ) кг/га; (4.2.27)

Θ

Т_О=t_Ц+t_РП+0,5t_ПЗч; (4.2.28)

Т_О

G_(Т_р )=G_(Х.Д)+(G_Тн-G_(Х.Д) ) η^р кг/ч; (4.2.29)

G_(Т_р )

G_(Т_х )=G_(Х.Д)+(G_Тн-G_(Х.Д) ) η^х кг/ч; (4.2.30)

G_(Т_х )

G_(Т_о )=(0,12-0,15)G_Тн кг/ч, (4.2.31)

G_(Т_о )

где:   , — соответственно часовой расход топлива при номинальной эффективной мощности двигателя и холостом ходу при максимальной частоте вращения коленчатого вала (табл.1.1[1]);
  , , — значение среднего часового расхода топлива соответственно при рабочем ходе, на холостых поворотах и во время остановок агрегата с работающим двигателем, кг/ч;
  , , — соответственно чистое рабочее время за смену, общее время на повороты и время остановок агрегата, ч;

Затраты труда:

З= (m+n)/W_ч ч/га; (4.2.32)


З

m – число механизаторов;
n – число вспомогательных рабочих агрегатов.


4.3 Расчет вспомогательного агрегата:
МТЗ-82+ПКУ-0.8

Техническая производительность МТЗ-82+ПКУ-0,8 равна 48 т/ч , а грузоподъемность – 0,8 т.(табл. 6.6.1.).

Производительность погрузчика в тоннах за час:

W_(〖пог〗_ч )=W_(Р_п ) K_г τ_гт/ч. (4.3.1)

W_(〖пог〗_ч )

K_г=γ/γ_р (4.3.2)

K_г

τ_г=n_(д_п )/(n_(р_п ) ), (4.3.3)

τ_г

где - количество действительных погрузок;
- количество расчетных погрузок.

n_(д_п )=(T_см-т_д)/t_(ц_тр ) (4.3.4)

n_(д_п )

n_(р_п )=(T_см-т_д)/t_погр (4.3.5)

n_(р_п )

τ_г=n_(д_п )/(n_(р_п ) ) (4.3.6)

τ_г

Количество транспортных агрегатов, необходимое для полной загрузки погрузчика:

m_х=t_(ц_тр )/t_погр
(4.3.7)

m_х