Механизация уборки картофеля в СПК «Борки» Берёзовского района Брестской области с модернизацией подкапывающе-сепарирующих рабочих органов картофелекопателя КТН-2В

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ
1.ХАРАКТЕРИСТИКА СПК «БОРКИ»
1.1. Характеристика хозяйственной деятельности хозяйства
1.1.1. Общие сведения о хозяйстве
1.1.2. Природно-климатические условия
1.1.3. Состояние отросли растениеводства
1.1.4. Показатели отросли животноводства
1.1.5. Состав и использования машино-тракторного парка
1.2. Краткие сведения об агротехнике возделывания картофеля
2.ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
2.1.Анализ способов уборки картофеля и недостатков
работы картофелекопателей
2.2.Анализ конструкций устройств для удаления ботвы в картофеле-
уборочных машинах
2.3. Описание технологической схемы модернизированной машины
3.РАСЧЁТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ
УЗЛОВ
3.1. Технологический расчёт
3.2. Кинематический расчёт
3.3. Конструктивный расчёт
3.3.1. Опредление сил действующих на барабан-ботвоотделитель
3.3.2. Расчёт цепной передачи
3.3.3. Расчет барабана-ботвоотделителя на кручение
3.3.4. Расчёт барабана-ботвоотделителя на изгиб


3.4. Энергетический расчёт агрегата
3.5. Расчёт операционно-технологической картынакборку картофеля картофелекопателем
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
4.1. Охрана труда
4.1.1. Состояние охраны труда на производстве
4.1.2. Правило безопасности при уборки картофеля
4.1.3. Расчёт предохранительной муфты
4.1.4. Требование пожарной безопасности
4.2. Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях
4.2.1. Повышение стабильности производства отросли растениеводства
5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
5.1. Уплотнение почвы и пути его снижения
6.ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЁТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ
6.1. Расчёт эксплуатационных показателей
6.2. Расчёт эксплуатационных издержек
6.3. Расчёт годовой экономии издержек и годового дохода
6.4. Расчёт показателей эффективности капиталовложений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ




2.ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

2.1. Анализ способов уборки картофеля и недостатков работы картофелекопателей.

Уборка — один из самых трудоемких процессов при возделывании карто-феля, так как в короткий срок необходимо выкопать и очистить от почвы и примесей, отвезти и отсортировать урожай и заложить клубни на хранение.
В зависимости от наличия в хозяйстве техники, почвенно-климатических условий, урожайности и назначения картофеля применяют три способа уборки: поточный, раздельный и комбинированный.
Поточный способ базируется на групповом использовании карто-фелеуборочных комбайнов и сортировальных агрегатов. Схема прохождения картофеля в данном случае такова: комбайн — сортировальный пункт — хранилище или транспортировка клубней на государственный заготовительный пункт.
Собранный картофель из комбайна выгружается в тракторные прицепы или автосамосвалы, доставляется на механизированный сортировальный пункт, где его доочищают от примесей и разделяют на две фракции: крупную и мелкую. Каждая фракция поступает на погрузочные транспортеры; здесь отбирают по-врежденные клубни, комки, камни, другие примеси. Очищенные клубни подаются ленточным транспортером в транспортные средства или контейнеры, перевалочные бункера-накопители, затариваются и транспортируются на заготовительные пункты, к месту хранения или реализации.
Для комбайновой уборки картофеля применяют двухрядные комбайны ККУ-2 «Дружба» в различных модификациях, Е-665/4, Е-667/2, Е-668/1 и четы-рехрядные — ККМ-4, агрегатируемые с тракторами класса 1,4...3,0 ( с ходоуменьшителями).
Раздельный способ уборки применяется на тяжелых почвах, а также когда комбайн не в состоянии отделять от клубней почву. В этом случае клубни сначала выкапывают картофелекопателями КТН-2В, рЧ-Г1А, К#Н*3№т УКВ-2 в валок, выделяют основную массу почвы и ботвы. Потом валок подбирают. Работу эту выполняют после подсыхания клубней в течение 2...3 ч. При раздельной уборке картофеля засоренность клубней уменьшается до 10...15 %, тогда как при прямом комбайнировании она составляет 40...50 %.
При комбинированном способе уборки сначала КИР-1,5 или КИР-1.5Б скашивают и удаляют с поля ботву. Потом пускают оборудованный поперечным транспортером картофелекопатель-валкообразователь, который выкапывает одновременно с двух рядков клубни и укладывает их в междурядья двух смежных невыкопанных рядков. Рядом перемещается картофелекомбайн, который подкапывает эти два рядка и за один проход собирает картофель из всех четырех рядков. Если урожай клубней не превышает 15 т/га, карто-фелекопателем можно укладывать с обеих сторон по два рядка на два невыкопанных, собирать шесть рядков комбайном за один проход.
Агротехнические требования предъявляемые к машинам по уборке картофеля картофелекопателям:
--глубина подкапывания должна соответствовать глубине залегания клубней, перерезание клубней лемехами — не более 0,6%;
--механические повреждения клубней (забоины, царапины, вмятины) не должны превышать 20 % (при норме до 12%);
--отклонения от установленной глубины хода лемехов допускаются не более ±2 см;
--клубни, оставшиеся на поверхности и неподкопанные, необходимо собирать путем боронования, культивации или перепашки;
--доочистка ботвы должно быть полное, чистота доочистки клубней должна быть не менее 98 %.
Основными недостатками картофелекопателей являются:
износ подкапывающих лемехов и их поломка при встрече их с камнями и препятствиями;
недостаточное перерезание растительных остатков, вследствие чего наблюдается забивание лемехов, нависание растений на боковинах, наматывание длинных стеблей на валы;
износ звёздочек и как следствие проскакивание, прекос и поломка транспортёров;
травмирование клубней картофеля при ударах о прутки транспортёра и боковинах картофелекопателя;
при неполной уборке ботвы картофеля и растительности с поверхности поля наблюдается укрытие ботвой клубней картофеля на поверхности выкапаного прохода, следствии чего ухудшаются условия сбора клубней картофеля и увеличиваются потери урожая.
Для устранения данных недостатков необходимо:
повысить эффективность уборки ботвы и растительных остатков;
изменить конструкцию лемеха для повышение его надёжности при работе картофелекопателя;
изменение конструкции каскадного элеватора;
изменить конструкцию копателя таким образом, что бы обеспечить возмож-ность сброса ботвы под клубни картофеля


2.2. Анализ конструкций устройств для удаления ботвы в картофелеуборочных машинах

Обычно ботву удаляют мобильными машина перед уборкой картофеля, но применением данных машин складывается на увеличение машинного парка хозяйства, для более эффективного использования техники можно устанавливать ботвоудаляющие органы на машины для уборки картофеля. Для механического удаления ботвы служат различные типы ботвоудалителей или ботвотеребильных аппаратов.
Практика многолетнего использования картофелеуборочных машин показала, что наиболее эффективным является удаление ботвы сразу по нескольким признакам комбинированно. Однако, до сих пор не удалось достигнуть полного ее удаления. Кроме того, существующая классификация ботвоудаляющих устройств не позволяет определить эффективность их применения в конкретных условиях, оценить по конструукции устройства его ботвоудаляющую способность. Причиной этого является отсуствие точной классификации поступающих в комбайн растительных примесей и устройств, способных их отделить.
На основании предложенной классификации поступающих в карто-фелеуборочные машины растительных примесей вытекает классификация ботво-удаляющих рабочих органов по назначению:
1)для удаления длинной ботвы;
2)для удаления мелких растительных остатков;
3)для удаления крупных корневищ сорняков округлой формы.
Приведенный ранее анализ конструкций ботвоудаляющих устройств показывает, что практически все из них частично или полно удаляют длинную ботву.
Мелкие растительные остатки наиболее полно и эффективно удаляются на-клонными прорезиненными пальчиковыми горками раската, наклонными прутковыми транспортерами с зацепами. Остальные устройства удаляют их частично или не удаляют.
Крупные корневища сорняков частично удаляются наклонными прутковыми транспортерами с зацепами. Остальные устройства эти примеси не удаляют.
Ранее указывалось, что чем ближе к началу технологического процесса удаляется ботва, тем эффективнее работа комбайна в целом. Отсюда следует необходимость классификации ботвоудаляющих устройств по месту удаления ими ботвы в технологическом процессе машины:
1)до начала процесса сепарации почвы на элеваторах;
2)в серэдине процесса сепарации;
3) после сепарации.
Изучение существующих конструкций ботвоудалителей показало, что подав-ляющее их большинство способно удалять лишь длинную ботву. Для удаления мелкой растительности наиболее эффективны пальчиковые горки раската; для удаления крупных корневищ сорняков сферической формы - наклонный прутковый транспортер с зацепами.
Ниже приведены конструкции рабочих органов для удаления ботвы в технологическом процессе машин для уборки картофеля.
Работы по созданию машин для уборки картофеля были начаты в начале тридцатых годов.
На картофелеуборочных машина устанавливается ботвоудалитель в виде редкопруткового транспотртера 1 с прижимным полотном 2 и отбойными вали-ками 3. Редкопрутковый транспортер охватывал подъемный барабан 4 машины (рис.2.1).
На рис.2.2 показана схема ботвоудалябщего устройства этого комбайна, в котором внутри контура редкопруткового транспортера 1 установлена пальчиковая горка раската 5, хорошо удаляющая мелкие растительные остатки, прошедшие сквозь просветы редкопруткового транспортера.
Общим недостатком ботвоудалящих устройств комбайнов является то, что они установлены в конце технологического процесса сепарации почвы.


Рис 2.1. Ботвоудаляющее устройство комбайнов К-3; ККУ-5А; ККМ-4.
1-редкопрутковый транспортёр; 2-прижимной транспортёр; 3-отбойный валик (пруток); 4-подъёмный барабан.


Рис 2.2. Ботвоудаляющее устройство комбайна КСК-4
1-редкопрутковый транспортёр; 2-ленточный транспортёр; 3-прижимное устройство; 4-отводной валик; 5-пальчиковая горка.

Ботвоудалящее устройство включает редкопрутковый транспортер 1 (рис.2.3), охватывающий второй элеватор, основную и дополнительную пальчиковые горки 2, шнек 3. Устройство громоздко по конструкции, не содержит отбойного валика, не удаляет крупные корневища сорняков.

Рис 2.3. Ботвоудаляющее устройство комбайна НКК-3.
1-редкопрутковый транспортёр; 2-пальчиковая горка транспортёра; 3-шнек

В технически развитых западноевропейских странах созданием шин для уборки картофеля со сбором клубней в тару занимаются более полувека. С целью популяризации картофелеуборочных машин и отбора лучших конструкций в Англии с 1953 года ежегодно проводятся международные их выставки, во время которых машины проходят сравнительные испытания в хозяйственных условиях. Больше всего моделей, как правило, демонстрируют Англия и Федеративная Республика Германия. Комбайны этих стран обычно занимают призовые места по результатам испытаний, поэтому анализ их конструкций представляет большой интерес. Необходимо отметить также, что в последние десятилетия одно из ведущих мест в производстве картофелеуборочных машин по праву принадлежало комбинату "Фортшритт" (бывшая ГДР), продукция которого поступала во все социалистические страны, а а также в ряд капиталистических. Незначительное количсество кар-тофелеуборочных комбайнов производится в Финляндии, Швеции, ПНР, Голландии, Франции.
В мировом производстве картофелеуборочных машин большой удельный вес принадлежит США.
Анализ конструкций ботвоудаляющих устройств современных кар-тбфелеуборочных машин зарубежных стран показал, что несмотря на огромное количество их марок и модификаций (например, только в ФРГ в 1980 году на производстве находилось 84 марки картофелеуборочных машин, в них используют обычно одни и теже ботвоуда-лители нескольких типов.
Распостраненным устройством является наличие наклонного прорезиненного пальчикового транспортера, установленного за последним сепарирующим элеватором под углом 40-50° к горизонту. Устройство хорошо удаляет мелкие растительные остатки и в сочетании с ботвоудаляющим валиком нашло применение в комбайнах "Юко-Макси"(Финляндия), Е-667 и Е-684 (ГДР) и др.
Встречается применение в качестве ботвоудалителей сразу двух ботвоуда-лящих валиков, установленных под ведущими валами первого и второго (второго и третьего) сепарирующих элеваторов в комбайнах " ABP-MORQ" (Франция), DNI, DNI11, DSNI. DSNI11, DS80, DS100, DSN100 (все фирма "GRIMME", ФРГ), фирм "BERGMAN", "HAGE-1", "NIMEIER", NIWENER", "TROSTER" (все ФРГ), "PULSAR" Англия) и др.
В последних конструкциях картофелеуборочных комбайнов фирм "GRIMME", "HAGEDORN", в комбайнах Z-644 и KZ-644 фирмы "Агромет" (ПНР), "Юко-Макси" (Финляндия) и др. вместо наклонного прорезиненного пальчикового транспортера установлен прутковый транспортер с зацепами под углом 60-70° к горизонту.
На комбайнах Великобритании,а также фирмы "Локвуд" (США) для уда-ленмия ботвы вместо ботвоудаляющего валика под ведущим валом злеватора 1 установлен ленточный транспортер 2 для исключения наматывания ботвы (рис. 2.4). Известны также сочетания пруткового наклонного транспортера, имеющего зацепы, с крыльчаткой и рифленым валиком, а также редкопруткового транспортера с отбойными вадиками..

Рис 2.5. Ботвоудаляющее устройство картофелекомбайна «Лайвзд»
1-сепарирующий элеватор; 2-ленточный транспортёр

В картофелеуборочном комбайне Е-686 (ГДР) кроме ботвоудаляющего ва-лика 3 (рис 2.5) и наклонного пальчикового транспортера 4 в комбинацию бот-воудалителя входит редкопрутковый транспортер 2, охватывающий второй элеватор и пальчиковый транспортер. Устройство отличается высокой эффективностью, однако громоздко по конструкции и не удаляет крупные корневища сорняков круглой формы.
Встречается также установка редкопруткового транспортера сразу за подкапывающим лемехом с целью удаления ботвы в начале технологического процесса сепарации почвы. В данном случае редкопрутковый танспортер охватывает первый элеватор и остальные рабочие органы нижнего яруса комбайна. Такая конструкция встречается в одноэлеваторных несложных картофелеуборочных машинах, предназначенных для работы в легких усло-виях.
На плохо сепарируемых почвах и в тяжелых условиях уборки, т.е. там, где особенно необходимо удаление ботвы в середине или начале технологического процесса сепарации почвы, указанные ботвоудалители становятся неэффектив-ными.
Анализ существующих конструкцийй ботвоудаляющих устройств отечестве-ных и зарубежных картофелеуборочных машин показал, что лучшие их модели содержат, как правило, комбинацию нескольких рабочих органов для удаления различных фракций ботвы. Заметна тенденция упрощения конструкции, удаления ботвы в середине или начале технологического процесса. Несмотря на обилие конструкций и сочетаний устройств в их составе наибольшее распостра-нение получили следующие рабочие органы:
1)валиковые ботвоудалители;
2)наклонный прорезиненый пальчиковый танспортер;
3)наклонный прутковый транспортер с зацепами;
4)редкопрутковый транспортер.
Наиболее эффективным устройством для удаления ботвы в технологическом процессе работы картофелеуборочной машины процесса сепарации почвы является сочетание ботвоудаляющего валика с прутковым транспортёром. Однако, при плохой сепарации почвы на предыдущем элеваторе резко возрастают потери клубней вместе с ботвой, уменьшается процент ее удаления.


2.3. Описание технологической схемы модернизируемой машины.

Модернизация машины заключается в установке на картофелекопатель КТН-2В баробанно-пруткового валика для удаления ботвы. Суть заключается в том, что барабанно-прутковый валик удаляет ботву картофеля при выходе её с прутковго элеватора второго каскада при укладке ее в ряд на почву. Данный рабочий орган включает вал на который насажен барабанно-прутковый валик и получающий привод от ведомой звёздочки пруткового элеватора второго каскада.
Работает машина следующим образом. При подкапывании картофеля с ботвой слой движется на прутковый элеватор первого каскада, где частино клубни очищаются от земли и немного от ботвы и растительных остатков. Задем клубни с ботвой попадают на элеватор второго каскада, где производится очистка от земли и растительных остатков. Затем они приближаются к ботвоудаляющему валику, где ботва защемляется между валиком и прутками сепарирующего элеватора и удаляется на поверхность поля под картофелекопатель, при этом происходит отрыв клубней от столонов и подача их на поверхность земли в валок. Валиковый ботвоудалитель прост по конструкции, компактен, долговечен, эффективен, способен удалять ботву в про-цессе сепарации почвы.

Рис. 2.6. Схема рабочего органа.

Таким образом, применяя данный рабочий орган можно добиться более лучшей очистки клубней картофеля от ботвы, что ведёт к облегчению сбору картофеля на поле в ручную.