Перспективная технология и комплекс машин для возделывания многолетних бобовых трав в СПК «Жодишки» Сморгонского района с модернизацией косилки - плющилки КПН-3.1

Дипломный проект
Расчетно-пояснительная записка на 87 страницах, графическая часть на 9 листах формата А1, таблиц 14.
Ключевые слова: эксплуатация, модернизация, издержки, многолетние бобовые травы, косилка, вальцы, плющение.
В проекте изложены анализ хозяйственной деятельности и перспективный план развития хозяйства. Описаны производственные процессы.
Разработана перспективная технология и комплекс машин для возделывания многолетних бобовых трав в хозяйстве, которая позволяет уменьшить себестоимость продукции и увеличить производительность труда.
Предложена модернизация плющильных вальцов косилки КПН-3,1. По-средством данного технического решения будет обеспечиваться бережная об-работка бобовых трав с минимальными потерями. За счет применения спи-ральных витков, смещение обрабатываемой массы к центру косилки будет осуществляться без проскальзывания, т.е. валок будет сформирован быстрее, чем при использовании шевронных зубьев, что в конечном итоге позволит по-лучить высокий годовой экономический эффект как за счет повышения качества технологического процесса кошения с плющением трав, так и за счет повыше-ния производительности.
Технико-экономические расчеты подтвердили целесообразность и обоснованность принятых в проекте решений.
В соответствии с заданием разработан разделы по безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 
1 ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 
1.1 Общие сведения о предприятии 
1.2 Природно-климатические условия 
1.3 Краткая характеристика растениеводства 
1.4 Краткая характеристика животноводства 
2 АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТАВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МТП ПРЕДПРИЯТИЯ. РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩАЯ БАЗА. ИНЖЕНЕРНАЯ СЛУЖБА 
2.1 Показатели технической оснащенности предприятия и уровня механизации работ 
2.2 Состав и показатели использования тракторного парка 
2.3 Обеспеченность предприятия сельскохозяйственными машинами и анализ использования комбайнов 
2.4 Показатели состава и использования автомобилей предприятия 
2.5 Ремонтно-обслуживающая база для технической эксплуатации МТП 
2.6 Инженерно-техническая служба и кадры механизаторов 
3 ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И КОМПЛЕКС МАШИН ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ ТРАВ В
СПК «ЖОДИШКИ» 
3.1 Существующая технология и система машин по возделыванию многолетних бобовых трав на предприятии 
3.2 Анализ перспективных технологических схем возделывания многолетних бобовых трав в Республике Беларусь и за рубежом 
3.3 Обоснование комплекса агротехнических, технологических и организационных мероприятий при возделывании многолетних бобовых
трав на предприятии...
3.4 Прогнозирование урожайности 
3.5 Разработка технологической карты возделывания многолетних бобовых трав
3.6 Разработка операционно-технологической карты сельскохозяйственного процесса
3.7 Построение графиков загрузки тракторов, автомобилей и потребности в рабочей силе 
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КОСИЛКИ-ПЛЮЩИЛКИ НАВЕСНОЙ КПН-3,1 
4.1 Обоснование модернизации косилки-плющилки 
4.2 Агротехнические требования к кошению трав с плющением
4.3 Краткая техническая характеристика модернизируемой косилки-плющилки навесной КПН-3,1. 
4.4 Конструктивный расчет плющильного аппарата
4.5 Прочностной расчет плющильного вальца 
5 ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ ПО ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 
6 ОХРАНА ТРУДА 
6.1 Анализ состояния охраны труда в СПК «Жодишки» 
6.2 Разработка мер безопасности при эксплуатации
Беларус 820 + КПН – 3,1 
6.3 Обеспечение пожарной безопасности в СПК «Жодишки» 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 



4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КОСИЛКИ-ПЛЮЩИЛКИ НАВЕСНОЙ КПН-3,1
4.1 Обоснование модернизации косилки-плющилки
Основное требование к машинам, используемым при заготовке кормов из трав, – выполнение процесса заготовки с наименьшими потерями. Одним из способов является ускорение полевой сушки, обеспечиваемое дополнительной обработкой трав специальными устройствами, которые нарушают целостность стеблей растений путем расплющивания или удаления с их поверхности воско-вого защитного покрытия. Такая обработка способствует ускорению влагоот-дачи при сушке [1,3].
Известны бильно-дековые устройства, которые нарушают или удаляют с поверхности растений восковое покрытие вращающимися на роторе бичами. Они применяются для обработки злаковых видов трав.
Для бобовых трав характерны специфические технологические особенно-сти. В стадии бутонизации и начала цветения стебли имеют влажность до 85%, а листья и соцветия хрупки. При обработке бильными устройствами обрыва-ются бутоны, соцветия и ветки растений. Образовавшиеся мелкие частицы при последующем ворошении, сгребании и подборе валков безвозвратно теряются. Более щадящий режим обработки бобовых трав обеспечивают вальцевые плющильные устройства, в которых стебли травы подвергаются раздавлива-нию и смятию вращающимися вальцами.
Конструктивно вальцы изготавливают гладкими или со штифтами, зубча-тыми с прямыми или шевронными зубьями. Вальцы, покрытые резиной или полиуретаном, обеспечивают более щадящий режим обработки.
Применение названных устройств в конструкциях косилок сдерживается из-за отсутствия рекомендации по выбору и определению их параметров. Необходимы исследования по обоснованию основных параметров и режимов работы вальцевых плющильных аппаратов для обработки бобовых трав.
В соответствии с рисунком 4.1 в конструкции косилки-плющилки навесной используются прорезиненные вальцы шевронного типа с прямыми зубьями, расположенными под углом к оси вальца. Данное техническое решение хотя и позволяет осуществить частично-щадящий режим плющения бобовых трав, но в результате обработки, как показали исследования [22], шевронными валь-цами обрываются бутоны, соцветия и ветки растений у 5-8% растений от общей обрабатываемой массы. С целью сведения к минимуму потерь при обработке трав, предлагается модернизовать плющильный аппарат, путем установки насадок (секторов) на плющильные вальцы, со спирально-шевронным профи-лем (рисунок 2а), со скругленными гранями витков (рисунок 2б).


а)

б)
а) со спирально-шевронным профилем; б) со скругленными гранями витков
Рисунок 4.1 Плющильный аппарат

Посредством данного технического решения будет обеспечиваться береж-ная обработка бобовых трав с минимальными потерями. За счет применения спиральных витков, смещение обрабатываемой массы к центру косилки будет осуществляться без проскальзывания, т.е. валок будет сформирован быстрее, чем при использовании шевронных зубьев, что в конечном итоге позволит по-лучить высокий годовой экономический эффект как за счет повышения качества технологического процесса кошения с плющением трав, так и за счет повыше-ния производительности.
4.2 Агротехнические требования к кошению трав с плющением
Отклонения высоты среза трав при скашивании не должны превышать ±0,5 см, потери, обусловленные недостаточной высотой среза, и потери чрезмерной высотой среза не должны превышать 2%, заминание башмаками косилки трав не допускается, плющение злаковых трав необходимо производить плющильными аппаратами бильно-декового типа, бобовые травы необходимо плющить вальцовыми аппаратами с прорезиненными вальцами, при этом потери бутонов, соцветий растений не должны превышать 5%.
4.3 Краткая техническая характеристика модернизируемой косилки-плющилки навесной КПН-3,1
Косилка-плющилка навесная предназначена для скашивания, плющения и укладки в прокосы или валки трав, преимущественно бобовых и бобово-злаковых травосмесей.
Косилка применяется во всех зонах, кроме горных, на выровненных полях и лугах (сенокосах), очищенных от камней и твердых предметов.
Косилка оснащена вальцовым аппаратом с обрезиненными шевронными валь-цами, обеспечивает щадящую обработку бобовых трав и бобово-злаковых травосмесей с минимальными потерями лиственной части растений.
Косилка, в соответствии с рисунком 4.2 состоит из бруса режущего 1, аппарата плющильного вальцового 2, прицепного устройства 3, рамы 4, балки поворотной 5, редуктора конического 6, редуктора привода режущего бруса 7, валов карданных 8,9, ограждений 10,11,12, опоры 13, гидропривода, состоящего из гидроцилиндра 14 и крана запорного 15.
Техническая характеристика модернизируемой косилки представлена в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Техническая характеристика косилки-плющилки КПН-3,1
Показатели КПН-3,1
Тип машины Прицепная
Конструктивная ширина захвата, м: 3,1±0,1
Производительность за один час основного времени, га, не менее : 2,2-4,2
Рабочая скорость, км/ч до 15
Транспортная скорость, км/ч  до 20
Габаритные размеры с трактором, м, не более: 
в рабочем положении 
- длина 6,0
- ширина 5,8
- высота 3,0
Масса, кг, не более 900
Обслуживающий персонал, чел. 1 тракторист
Привод рабочих органов  от ВОМ трактора
Дорожный просвет, м, не менее 0,3
Удельный расход топлива, кг/га, не более 4,2...5,2

Вальцовый плющильный аппарат, в соответствии с рисунком 4.3, состоит из двух обрезиненных плющильных вальцов 1,2 со специальными ребордами-рифами, механизма регулировки зазора между вальцами 3, упора 4, щитков – валкообразователей 5, шестерен привода вальцов 6,7,8.



1 – брус режущий; 2 – аппарат вальцовый; 3 – прицепное устройство; 4 – рама; 5 – балка поворотная; 6 – редуктор конический; 7 – редуктор привода режущего бруса; 8 – вал карданный; 9 – вал карданный; 10,11,12, – ограждения; 13 –опора

Рисунок -4.2 Косилка – плющилка навесная (общий вид)



1 – нижний валец; 2 – верхний валец; 3 – механизм регулировки зазора; 4 – упор; 5 – пружина натяжная; 6 – болт натяжной; 7 – ведущая шестерня; 8 – ве-домая шестерня; 9 – блок промежуточных шестерен; 10 – щиток-валкообразователь

Рисунок -4.3 Аппарат плющильный вальцовый

Косилка оснащена вальцовым аппаратом с обрезиненными шевронными вальца-ми, что обеспечивает щадящую обработку бобовых трав и бобово-злаковых травосмесей с минимальными потерями лиственной части растений.
4.4 Конструктивный расчет плющильного аппарата
4.4.1 Определение момента и мощности на привод плющильных вальцов
Сила, необходимая для плющения Р(кН) стебля [7] определяется по фор-муле:
  . (4.1)
где а,в,с- коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства ма-териала и геометрию плющильного вальца.
При густоте травостоя 1000 шт./м2 для клевера а – 0,30, b = 1,40, с = 1,71.
  ;  
Крутящий момент на одном плющильном вальце М, Нм:
  ; (4.2)
  .
Суммарный момент, приведенный к ВОМ Нм:
  ;  (4.3)

Мощность привода одного ротора:
    (4.4)

Суммарная мощность привода плющильного аппарата:
   (4.5)

4.5  Прочностной расчет плющильного вальца
4.5.1 Расчёт плющильного вальца и деки на изгиб
Момент сопротивления трубчатого сечения вальца определяется по фор-муле:
   (4.6)
где a – длина стороны сечения по конструктивным соображением, а = 40 мм.;
d – диаметр сечения по конструктивным соображением трубы, d = 40 мм.

Рисунок 4.4 – Эпюра изгибающего момента
Стойка имеет отверстия под кронштейны для круглого сечения:
   (4.7)
где d – диаметр отверстия, d = 18 мм.
Определяем величину изгибающего момента:
   (4.8)
где q – распределённая нагрузка, q = 60 кН/м.
Строим эпюру изгибающего момента M:
Момент сопротивления в опасном сечении:

Условие прочности на изгиб:
   (4.9)

Условие прочности на изгиб выполняется.

4.5.2 Расчёт сварного шва соединяющего стойку с пластиной

Проведём проверку сварного шва на прочность по формуле:
    (4.10)
где [τср.] – допускаемые напряжения среза, МПа;
 к – катет шва, к = 3 мм.;
 lш. – длина шва, lш = 70;
 F – усилие действующее на сварное соединение.
    (4.11)
где q – распределённая нагрузка, q = 60 кН/м.;
l1- длина участка.
[τср.] = 0,65 [σр],
где  [σр] = 160 МПа, допускаемое напряжение на растяжение.
  [τср.] = 0,65 160 = 104 МПа.

Условие прочности сварного шва выполняется.

4.5.3 Расчёт кронштейна крепления деки на изгиб

Сила действующая на кронштейн определяется по формуле:
   (4.12)
где q – распределённая нагрузка, q = 60 кН/м.;
l1- длина участка.


Рисунок 4.5 – Эпюра изгибающего момента
Строим эпюры изгибающих моментов:



Условие прочности на изгиб:      (4.13)