Техническое обеспечение возделывания озимой пшеницы с разработкой метода увеличения срока эксплуатации лемеха плуга ПНО-4-40

Дипломный проект включает расчётно-пояснительную записку на 122 страницах машинописного текста, графическую часть на 9 листах формата А1, 17 таблиц, 14 рисунков, содержит 24 источников литературы.
Ключевые слова: анализ, лемех, плуг, машинно-тракторный парк, пшеница, мотор-редуктор.
Целью дипломного проекта является закрепление теоретических знаний и получение практических навыков.
В проекте совершенствуется технологический процесс выращивания озимой пшеницы с увеличением срока эксплуатации лемехов в СП «Газовик-Сипаково».
В конструкторской части проекта разработан технологический процесс восстановления лемехов плугов с увеличением срока эксплуатации.
Обоснованность принятых в проекте решений подтверждено технико – экономическими расчетами.
В соответствии с заданием разработаны вопросы по охране труда на производстве, рассчитал применение энергосберегающих технологий на производстве.




СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...
ГЛАВА 1. Характеристика хозяйства...
1.1 Общие сведения о хозяйстве...
1.2Характеристика природно-климатических условий..
1.3. Анализ производственной деятельности и перспективы развития с/х предприятия «Газовик-Сипаково» филиала «Шкловский район газоснабжения»...
1.4. Состояние и перспективы развития кормовой базы
1.5. Характеристика машинно-тракторного парка...
1.6. Обоснование темы проекта...
1.7. Ремонтно-обслуживающая база...

ГЛАВА 2. Основы получения высоких урожаев озимой пшеницы
2.1. Народно-хозяйственное значение озимой пшеницы...
2.2. Биологические особенности озимой пшеницы......
2.3. Основы агротехники возделывания озимой пшеницы...

ГЛАВА3. Разработка технологии возделывания озимой пшеницы в СП «Газовик-Сипакова»......
3.1. Анализ существующей технологии возделывания озимой пшеницы ......
3.2. Прогнозирование урожайности озимой пшеницы
3.3. Предлагаемая технология возделывания озимой пшеницы ...
3.4. Расчет покозателей технологической карты
3.5. Разработка операционно-технологической карты на вспашку ...
3.5.1. Агротехнические требования к вспашке......
3.5.2.Комплектование агрегатов для вспашки......
3.5.3.Расчет режимов работы агрегата...
3.5.4.Подготовка поля.........
3.5.5.Кинематические характеристики МТА и рабочего участка...
3.5.6.Баланс времени смены...
3.5.7.Эксплуатационные и энергетические характеристики МТА...
3.5.8.Работа агрегата в загоне...
3.5.9.Контроль качества пахоты...
3.6 Мероприятия по охране окружающей среды...

ГЛАВА 4. Конструкторская разработка по увеличению срока эксплуатации лемехов плугов
4.1. Обзор существующих конструкций плугов
4.2 Виды лемехов и область применения
4.3 Недостатки методов увеличения износостойкости лемехов, и обоснование конструкторской разработки
4.4 Внедряемый метод увеличения износостойкости лемехов
плугов ...
ГЛАВА 5. Охрана труда
5.1. Необходимость охраны труда...
5.2. Анализ состояния охраны труда в СПК «Газовик-Сипаково» Шкловского района
5.3. Разработка мероприятий по улучшению состояния охраны труда
5.4. Определение опасных зон при работе плуга ПНО-4-40...

ГЛАВА 6. Технико-экономическое обоснование проекта
6.1. Расчет эксплуатационных затрат
6.2. Расчет экономической эффективности предлагаемой технологии возделывания озимой пшеницы
6.3. Экономическое обоснование эффективности внедрения конструкторской разработки

ГЛАВА 7. Энергосбережение
7.1. Общие положения ......
7.2. Мероприятия по энергосбережению
7.3. Энергетический баланс предприятия
7.4. Рациональный выбор источников света для производственных помещений......
7.5. Расчет на целесообразность замены ламп накаливания на более экономичные источники света...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.........






4.КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРОБОТКА ПО УВЕЛИЧЕНИЮ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕМЕХА ПЛУГА


4.1. Обзор существующих конструкций плугов

Плуг — сельскохозяйственное орудие для основной обработки почвы.
На данный момент в сельском хозяйстве используется множество видов плугов. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Рассмотрим некоторые из них.
Плуги общего назначения без защиты (3-х, 4-х, 7-ми корпусный, навесной)


Рисунок 4.1 - Плуг ПНЛ-3-35

Предназначены для обработки почв, не засорёнными камнями, под зерновые и технические культуры.
Предназначены для гладкой пахоты почв. Гладкая пахота позволяет обеспечить обработку почвы без свальных гребней и развальных борозд, удобную для работы сеялок, комбайнов, тракторов и других машин.
Плуг оснащается полувинтовыми корпусами ПГЦ с углоснимами, которые обеспечивают заделку в почву пожнивных и растительных остатков.
Характеристики ПНЛ-3-35:
- Максимальная глубина пахоты, 27 см;
- Рабочая скорость движения , 5,2-7,3 км/ч;
- Производительность за 1 час работы, 0,56-0,78 га/ч;
- Ширина захвата плуга, 1,05 м;
- Масса плуга, 560 кг.
Плуги с ресорной системой защиты для обработки каменистых почв (4-х, 5-ти корпусный, полунавесной)


Рисунок 4.2 – Плуг ПГП-4-40-2А К

Предназначены для вспашки старопахотных слабокаменистых и сред-некаменистых. Плуг работает на всех видах почв с влажностью обрабатыва-емого слоя до 23%, высотой стерни и травостоя до 20 см и величиной уклона поверхности поля до 80. Корпус с полувинтовой отвально-лемешной по-верхностью служит для оборачивания и крошения пласта почвы. Углосним предназначен для улучшения заделки растительных остатков. Состоит из от-вала углоснима, кронштейна, деталей крепления и может устанавливаться в двух положениях в зависимости от высоты растительности. Механизм регу-лировки глубины пахоты служит для установки, регулировки и поддержа-ния глубины пахоты при работе плуга. Опускание или подъем колеса осу-ществляется вращением рукоятки винта .На стойке нанесены метки для ори-ентировочной установки глубины пахоты по положению метки на уровне верхнего обреза державки. Рессорная защита корпусов обеспечивает безот-казную работу на каменистых почвах.
Характеристики ПГП-4-40-2А К:
- Максимальная глубина пахоты, 27 см;
- Рабочая скорость движения , 7,0-9,0 км/ч;
- Производительность за 1 час работы, 0,84-1,06 га/ч;
- Ширина захвата плуга, 1,6 м.
Плуги с пневмогидравлической системой защиты для обработки каме-нистых почв (3-х, 4-х, 7-ми корпусный, навесной)


Рисунок 4.3 – Плуг ПГП-3-35-3
 
Предназначен для вспашки старопахотных слабокаменистых и средне-каменистых. Плуг работает на всех видах почв с влажностью обрабатывае-мого слоя до 23%, высотой стерни и травостоя до 20 см и величиной уклона поверхности поля до 80. Корпус с полувинтовой отвально-лемешной по-верхностью служит для оборачивания и крошения пласта почвы. Углосним предназначен для улучшения заделки растительных остатков. Опускание или подъем колеса осуществляется вращением рукоятки винта .На стойке нанесе-ны метки для ориентировочной установки глубины пахоты по положению метки на уровне верхнего обреза державки.
Плуг оснащен системой пневмогидравлической защиты. При наезде на препятствие корпус вместе с грядилем поворачивается вокруг пальца, при этом вытесненное из гидроцилиндра масло поступает по маслопроводу в п/г аккумулятор, сжимает газ и повышает его потенциальную энергию .После преодоления препятствия под действием сжатого газа происходит обратное перемещение плунжера гидроцилиндра, благодаря чему корпус возвращает-ся в исходное положение.
Характеристики ПГП -3-35-3:
- Максимальная глубина пахоты, 27 см;
- Рабочая скорость движения , 5,0-6,6 км/ч;
- Производительность за 1 час работы, 0,54-0,72 га/ч;
- Ширина захвата плуга, 1,08 м;
- Масса незаправленного плуга, 680 кг.
Однако наибольшее распространение в последнее время получили оборотные плуги.
Плуг полунавесной оборотный ППО-8-40К


Рисунок 4.4 – Плуг ППО-8-40К

Плуг предназначен для гладкой пахоты старопахотных, слабокамени-стых и среднекаменистых почв, оснащен современными рабочими органами, рессорами и полувинтовыми корпусами норвежской фирмы «КВЕРНЕ-ЛАНД» обеспечивающими высокое качество вспашки, износостойкость, а также экономию топлива до 3-4 литров на гектаре.
Плуг полунавесной ППО-8-40:
- Произв. за 1 2,16 - 2,88 ч/га;
- Рабочая шир. захвата, 3,2 м;
- Рабочая скор. движ-я, 7 - 8,8 км/ч;
- Масса машины, 5 500 кг;
- Глубина пахоты, до 27 см.
Плуг навесной оборотный ПНО-4-40








Рисунок 4.5 – Плуг ПНО-4-40

Плуг предназначен для вспашки различных видов почв под зерновые и технические культуры на глубину до 27 см. не засоренных камнями, плит-няком и другими включениями, с удельным сопротивлением до 0,09 МПа.
Гладкая пахота позволяет обеспечить обработку почвы без свальных гребней и развальных борозд, удобную для работы сеялок, комбайнов, тракторов и другой техники
Плуг легок и прост в управлении. Минимальные требования в техни-ческом обслуживании достигнуты благодаря непрерывному совершенство-ванию его конструкции.
Плуг оснащён современными рабочими и полувинтовыми корпусами норвежской фирмы "Квернеланд", обеспечивающими высокое качество вспашки и износостойкость при снижении на 20-25% тягового сопротивле-ния.
Наличие фиксированной ширины захвата корпуса (40 см) способству-ет проведению пахоты при любых условиях. Защита корпуса от поломки выполняется за счёт срезных болтов.
Прочная конструкция основной рамы и наличие маятникового опор-ного колеса повышают эксплуатационную надёжность плуга.
Перевод плуга из правостороннего положения в левостороннее и наоборот производится с помощью одного гидроцилиндра.
- Произв. за 1 час, 1,2 - 1,6 ч/га;
- Рабочая ширина захвата, 1,6 м;
- Рабочая скорость движения, 7,0 км/ч;
- Масса машины, 1 200 кг;
- Глубина пахоты,.до 27 см.

4.2. Виды лемехов и область применения

Лемеха плугов бывают нескольких видов и делятся по их назначению:


Рисунок 4.6- Виды лемехов плугов:
1 – Долотообразный; 2 – трапецеидальный; 3 – с выдвижным долотом.

Трапецеидальные лемеха. Такие лемеха при проходе образуют ровное дно борозды. Их устанавливают в основном на предплужники. Для того, что бы увеличить ресурс такого лемеха его изготавливают из двух видов сталей. Верхняя часть лемеха состоит из мягкой стали, а нижняя из износостойкого сплава. Таким образом, из-за неровномерного износа такой конструкции ле-мех всегда остается острым.
Долотообразные лемеха. Основная особенность долотообразных ле-мехов это наличие удлиненного носка, который называют долотом. Долото направлено ниже от линии лезвия на 10 мм, что обеспечивает хорошую за-глубляемость и равномерную глубину вспашки.
Лемеха со щекой и с выдвижным долотом. Как правило, такие лемеха применяют для вспашки тяжелообрабатываемых каменистых почв, а так же при обработке на большую глубину. Лемеха с выдвижным долотом имеют повышенный срок службы, т.к. по мере износа долота его выдвигают вперед.
Вырезные лемеха. В основном нашли применение на почвоуглуби-тельных корпусах.

4.3.Недостатки методов увеличения срока эксплуатации лемехов, и обоснование конструкторской разработки

Важнейшим элементом в системе земледелия является последователь-ная обработка почвы, которая создает благоприятные условия для эффек-тивного ее использования. Качественное проведение почвообрабатывающей операции — основа получения хорошего урожая в сельском хозяйстве.
Выполнение требований к обработке почвы в существенной степени зависит от параметров и состояния рабочих органов почвообрабатывающих ма-шин, повышение долговечности и восстановление которых является важной задачей АПК. Это связано со специфическими условиями их эксплуатации, что приводит к огромным масштабам производства (миллионы штук) и низ-кому ресурсу (от 5 до 10 га в условиях Нечерноземной зоны).
Вопросами повышения долговечности рабочих органов почвообраба-тывающих машин занимались многие ученые: Бернштейн Д. Б., Винокуров В. Н., Голубев И.Г., Ерохин М.Н., Михальченков А.М., Новиков B.C., Огрызков Е. П., Рабинович А. Ш., Розенбаум А. Н., Севернев М. М., Сидо-ров С.А., Тененбаум М. М., Ткачев В. Н., Хрущев М.М. и другие.
Основным направлением этих исследований является применение ме-тодов повышения износостойкости при изготовлении, эксплуатации, а так же разработка технологий восстановления.
Эксплуатация плужных лемехов на песчаных, супесчаных и суглини-стых почвах связанна с интенсивным изнашиванием рабочих органов, при-водящего к ограничению наработки на отказ. Наиболее значимым дефектом является износ носка лемеха, имеющий лучевидную форму, коэффициент по-вторяемости которого 0,84; при этом 30 % деталей сохраняют геометриче-скую форму, удовлетворяющую техническим условиям.
Между тем, технологические процессы, позволяющие устранить названный дефект, неэффективны. Поэтому необходимо провести исследова-ния направленные на разработку способов восстановления лемехов, обеспе-чивающих повышенный послеремонтный ресурс. Увеличение долговечности лемехов плугов возможно при использовании технологий, сочетающих вос-становление и упрочнение, предупреждающих интенсивное абразивное из-нашивание.
В тоже время применение способов устранения лучевидного износа не должно оказывать влияния на появление изгибов, разрушений, короблений, износов в других частях детали при их последующей эксплуатации. При этом необходимо выдержать геометрию восстановленного лемеха, отвечаю-щую агротехническим требованиям.
Восстановление сводится, как правило, к заплавке износа специальны-ми электродными материалами, обеспечивающими достаточную износостой-кость поверхности, без учета возможности появления других дефектов в процессе работы.
Цель работы - разработка технологии упрочняющего восстановления плужных лемехов.
Пайка металлокерамической пластины
На основании анализа литературных источников установлено, что ра-циональным способом восстановления лемехов плугов является пайка ме-таллокерамических пластин. Испытания паяных образцов на усилие отрыва и сдвига показали, что прочность паяного соединения для металла лемеха и металлокерамической пластины сплава, составила = 119,6. 120,6 МПа при зазоре 0,5.0,75 мм.
Результаты коррозионных испытаний паяных образцов из металла ле-меха и металлокерамической пластинки свидетельствуют о том, что проч-ность паяного соединения с увеличением продолжительности нахождения в камере тепла и влаги через 30 суток снижается приблизительно на 6,5%.
Изготовление лемехов из высокопрочного чугуна.
Экспериментальными исследованиями установлено, что для изготовле-ния лемехов целесообразно применять высокопрочный чугун:
Отливки лемехов должны подвергаться термической обработке – от-жигу, а лезвия лемехов, для повышения износостойкости и самозатачивания, должны упрочняться электрической дугой угольного электрода.
Испытания чугунных лемехов на машиноиспытательных станциях по-казали: работоспособность лемехов изготовленных из высокопрочного чу-гуна в 1,58 раза выше серийных; плуги укомплектованные чугунными леме-хами по качественным и энергетическим показателям не уступают плугам укомплектованным серийными лемехами.
Ввиду специфики изнашивания восстановленных двухслойной наплав-кой лемехов с образованием поверхности высокой твердости (HRC 52...60) принятые в литературе критерии предельного состояния в этом случае не могут быть применимы, поэтому в качестве критерия отказности принята трапецеидальная форма восстановленных лемехов.
Применение двухслойной наплавки при упрочняющем восстановлении лемеха позволяет избежать явления трещинообразования износостойкого поверхностного слоя и значительно уменьшает склонность к изломам вос-становленной области. Наличие относительно мягкого подслоя способствует образованию структур, снижающих вероятность появления трещин. Увели-чение времени термического влияния от наплавки, особенно в период осты-вания, будет способствовать снижению остаточных напряжений.



Таблица 4.1 – Классификация технологий наплавки лемехов при восстановлении
No
варианта Электродный
материал
первого слоя Дополнительные
воздействия Электродный
материал
второго слоя Дополни-тельные
воздействия
Технология 2 - Двухслойная наплавка без дополнительных воздействий на восстанавли-ваемую область
2.1. Э-42А-УОНИИ-13/55 Нет Э-320Х25С2ГР-
Т-590 нет
2.3. Э-42А-УОНИИ-13/55 Охлаждение на воздухе в течение 30 мин Э-320Х25С2ГР-
Т-590 Охлаждение
каждого ва-лика
2.4. Э-42А-УОНИИ-13/55 Охлаждение на воздухе в течение 30 мин Э-320Х25С2ГР-Т-590 нет
Технология 3 - Двухслойная наплавка и дополнительные виды упрочнения без термооб-работки
3.1. Э-42А-УОНИИ-13/55 Охлаждение на воздухе в течении 30 мин Э-320Х25С2ГР-
Т-590 Обварка по контуру электродом Т-590
3.2. Э-42А-УОНИИ-13/55 Охлаждение на воздухе в течение 30 мин Э-320Х25С2ГР-
Т-590 Армирова-ние электро-дом
Э-42А
Технология 4 - Двухслойная наплавка с дополнительной термической обработкой
4.1. Э-42А-УОНИИ-13/55 Нет Э-320Х25С2ГР-
Т-590 Охлаждение в воде
4.2. Э-42А-УОНИИ-13/55 Охлаждение на воздухе в течение 30 мин Э-320Х25С2ГР-
Т-590 Охлаждение в воде

В ходе эксперимента проводилась оценка зависимости износа лемеха по массе от наработки. Таким образом, износ по массе в функции наработки носит линейный характер и его протекание, выраженное в математической форме, одинаково для всех вариантов рассматриваемой технологии (рисунок 4.1).
Предельное состояние лемехов наступает примерно при вспашке 20...23 га (на супесях). Такое количество пашни превышает норматив, выра-батываемый лемехами в заводском исполнении, более чем в 2 раза. Тем не менее, достигнутый ресурс нельзя считать конечным.







Рисунок 4.7 - Износ по массе ∆ m в зависимости от наработки (Т), для двухслойной наплавки без дополнительных воздействий для варианта 2.1
 



Рисунок 4.8 - Износ по массе ∆m в зависимости от наработки (Т), для двухслойной наплавки без дополнительных воздействий для варианта 2.4

В качестве дополнительных мероприятий по увеличению наработки были методы: обварка по контуру носка с лицевой стороны и методы арми-рования. Все применяемые варианты технологических приемов позволили увеличить наработку на 7...12 га на лемех. Для приема, заключающегося в обварке по контуру носка, повышение наработки связано с увеличением стойкости к изнашиванию нижней части носка, так как упрочнение проводи-лось наваркой валиков электродом Т-590, обеспечивающим твердость около 60 HRC .
Упрочнение, дающее максимальный ресурс (способ 3.1) достигается за счет применения электрода Т-590. Еще одним фактором, позволяющим по-высить износостойкость, как известно, является обеспечение «проскальзыва-ния» абразивных частиц по армирующим валикам, снижая тем самым их путь контактирования с рабочей поверхностью 22.
Особенностью анализируемых технологий является неодинаковость нарастания ∆m, выраженное математическими формулами, что указывает на значительное различие в процессах восстановления – способах и материа-лах.
Этими технологическими приемами обеспечивается несколько большая потеря массы по сравнению с другими методами из-за наличия дополни-тельного материала. В тоже время армирование электродом Т-590 снижает суммарное ∆m, так как наплавленный металл отличается повышенной стой-костью к абразивному изнашиванию.
Термообработка, заключающаяся в охлаждении со скоростью выше критической (охлаждающая среда – вода) сразу после окончания наплавки увеличивает ресурс лемеха до наступления предельного состояния примерно на 30...35 %, в сравнении с методами, где не применяются дополнительные воздействия – технология 2. В этом случае, по-видимому, имеют место зака-лочные процессы, которые оказывают существенное влияние на износостой-кость металла лемеха (сталь Л53); в особенности лезвийной части и нижней области полевого обреза.
Для полноты обсуждения результатов полевых испытаний проводи-лась оценка стойкости к изнашиванию (интенсивность изнашивания) леме-хов, подвергнутых восстановлению по всем рассматриваемым технологиям. Показатель i определется как отношение потери массы ∆m количеству обра-ботанной почвы Т. Динамика интенсивности изнашивания подчиняется уравнению второго порядка для всех испытуемых лемехов. Наиболее интен-сивно изнашивание происходит в первый период эксплуатации при наработ-ке 6...8 га, обусловленное приработкой лемехов и резанием поверхности от воздействия абразивных частиц. Стабилизация процесса наступает примерно при наработке 5...8 га. Наработке 5 га соответствуют лемеха, наплавленные электродом Э-42А, так как интенсивность i в этом случае очень высокая и достигает более 100 г/га. Падение i до 30 г/га увеличивает период приработ-ки, но обеспечивает плавный характер изнашивания. Величина периода ста-бильного изнашивания зависит от технологии восстановления и зависит от наличия наклепа поверхности, достижения оптимальной шероховатости и некоторым изменением геометрии лемеха от воздействия с почвой.
Увеличение интенсивности изнашивания после стабилизации связано с ростом контактных напряжений и как следствие разрушением поверхност-ных слоев. В итоге, полевыми испытаниями установлено, что высокую нара-ботку имеют лемеха, восстановленные по технологическим вариантам: 2.4; 3.1; 3.2; 4.1; 4.2 , рисунок4. 2. В тоже время ряд этих приемов могут иметь ограниченное применение по ряду причин: склонность к трещинам и изло-мам носка, сложность технологического процесса, повышенная склонность к короблению (вариант 4.1).



4.1




4.2

Рисунок 4.9 – Интенсивность изнашивания i в зависимости от наработки (Т) для двухслойной наплавки с дополнительной термической обработкой

Таким образом, анализ технологий двухслойной наплавки показывает, что эти приемы, возможно, использовать при восстановлении лучевидного износа в области носка лемеха, достигая при этом ресурс от 25 до 35 га, со-ответственно технологическим вариантам и условиям эксплуатации.

4.4. Внедряемый метод увеличения срока эксплуатации лемехов

На основании вышеизложенного с целью увеличения срока эксплуата-ции лемехов плугов к внедрению в производство принимаю метод восста-новления и увеличения износостойкости двухслойной наплавкой с последу-ющей термообработкой.
Решение принято на основании того, что:
1.Восстановление методом двухслойной наплавки с последующей тер-мообработкой не требует чрезмерно больших затрат и может быть внедрено в производство на базе центральной ремонтной мастерской в СП «Газовик-Сипаково».
2.Данная технология обеспечивает довольно высокие результаты по повышению износостойкости лемехов плугов.
3.Именно двухслойная наплавка учитывает факторы влияющие на ра-ботоспособность лемеха, такие как его склонность в дальнейшем к коробле-нию, появлению трещин и изломов.
4.Используемые материалы обеспечивают высокую твёрдость, доступ-ны и удовлетворительны по стоимости.