Дипломная работа: Усовершенствование технологического комплекса машин для уборки картофеля в СПК Лудорвай

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

ANNOTATION

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКИЙ АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПК "ЛУДОРВАЙ"

1.1 Природно-климатическая характеристика

1.1.1 Общие сведения

1.1.2 Природно-климатические условия

1.1.3 Рельеф и почвы

1.2 Анализ организационно экономических условий сельскохозяйственного производства.

1.2.1 Основные экономические показатели деятельности хозяйства

1.2.2 Структура земельных ресурсов и показатели их использования

1.2.3 Размеры сельскохозяйственного предприятия и уровень его специализации

1.2.4 Интенсификация и интенсивность сельскохозяйственного производств

1.2.5 Экономические показатели производства основных видов сельскохозяйственной продукции

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ

2.1 Анализ существующих технологий и средств механизации для уборки картофеля

2.1.1 Анализ технологий уборки картофеля

2.1.2 Анализ картофелеуборочных машин

2.2 Агротехнические требования к удалению ботвы картофеля

2.3 Физико – механические свойства ботвы картофеля

2.4 Анализ существующих типов ботвоудалителей

2.4.1 Ботвоудаляющие рабочие органы

2.4.2 Ботводробители

2.4.3 Обоснование разрабатываемого ботводробителя

2.5 Кинематические и прочностные расчеты

2.5.1 Абсолютная траектория движения точек ножа. Обоснование показателя кинематического режима. Обоснование линейной скорости ножа. Шаг подачи

2.5.2 Выбор редуктора. Расчет шпоночного соединения. Расчет вала на прочность

2.6 Организация уборки картофеля с использованием проектируемой машины

2.6.1 Комплектование и подготовка агрегата к работе

2.6.2 Организация работы агрегата и оценка качества работы

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ХОЗЯЙСТВЕ

3.1 Организация работ по созданию здоровых и безопасных условий труда

3.2 Анализ условий труда и производственного травматизма

3.3 Мероприятия по улучшению состояния охраны труда

3.4 Инструкция по охране труда при работе с проектируемым ботводробителем ИОТ-97300-12-02

3.5 Пожарная безопасность

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

РЕФЕРАТ

Дипломный проект усовершенствования технологического комплекса машин для уборки картофеля в СПК "Лудорвай " содержит 90 страниц текста пояснительной записки. В ней также содержится 7 схем и иллюстраций. К пояснительной записке прилагаются чертежи в количестве 9 штук формата А1. При написании записки были использованы 20 литературных источников.

В процессе работы проведены: анализ хозяйственной деятельности СПК "Лудорвай " Удмуртской республики, анализ существующих технологий и средств механизации для уборки картофеля, анализ существующих типов ботвоудалителей, рассчитаны технологические, кинематические, конструктивные и технико - экономические показатели проекта. Проведен сравнительный анализ разработанной машины с существующими конструкциями ботвоуборочных машин. Рассмотрены условия безопасности жизнедеятельности при использовании проектируемого ботводробителя. Разработана организация уборки ботвы картофеля с использованием проектируемой машиной.

Целью настоящего дипломного проекта является повышение экономической эффективности уборки картофеля в СПК "Лудорвай", благодаря внедрению ботвоуборочной машины с более высокими качественными показателями удаления ботвы, а также с меньшими эксплуатационными затратами.

ANNOTATION

The degree project of advancing of a technological complex of machines for cleaning a potatoes in hydrofoil vessel "Ludorvai" contains 90 pages of the text of an explanatory slip. It(she) also is contained 7 schemes and case histories. To an explanatory slip the delineations in quantity 9 pieces of the А1 format are appended. At writing a slip 20 references were utilised.

During activity are conducted: the analysis of economic activities of hydrofoil vessel "Ludorvai" of the Udmurt republic, analysis of present know-hows and means of mechanization for cleaning a potatoes, analysis of present types machines, the economical parameters(indexes) of the project are counted technological, kinematic. The comparative analysis of the designed machine with present designs types machines is conducted. The conditions of security of habitability are reviewed at usage designed top machines. The organization of cleaning of a potatoes with usage by the designed machine is designed.

The purpose of the present degree project is the increase of an economic efficiency of cleaning of a potatoes in hydrofoil vessel "Ludorvai", due to an intrusion top machine with higher quality indicators of deleting and also with smaller operational costs.

ВВЕДЕНИЕ

Картофель – одна из основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в нашей стране, который по праву называют "вторым хлебом".

Клубни картофеля – не только продукт питания для людей, техническое сырье для промышленности, но и ценный корм для животных. Питательная ценность его определяется оптимальным соотношением, органических и минеральных веществ, необходимых человеку. Больше всего в клубнях картофеля углеводов в виде крахмала, значительно меньше белка и жира.

Возделывают картофель в 130 странах мира. Общая мировая площадь, занятая под картофель, в среднем занимает 18 млн. га. В России урожайность составляет в среднем 200-220 ц/га. Уборка картофеля является весьма трудоемким процессом. Затраты труда на уборку составляет 45-60% общих затрат труда на возделывание картофеля. Успешная уборка урожая картофеля во многом зависит от ориентации труда, своевременной и надежной подготовке уборочных машин, транспортера, квалификации механизаторских кадров. Успех уборки существенным образом зависит от проведения предшествующих ей технологических операций, т.е. правильная предуборочная подготовка полей, которая включает в себя удаление ботвы, разбивка поля на участки, а участков – на загоны, создания поворотных полос необходимой ширины и предуборочное рыхление междурядий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

·выполнить анализ хозяйственной деятельности СПК "Лудорвай";

·проанализировать существующие технологии и средства механизации для уборки картофеля;

·изучить агротехнические и экономические требования к удалению ботвы картофеля;

·изучить физико-механические свойства ботвы картофеля к моменту уборки;

·проанализировать существующие машины для удаления ботвы картофеля и сделать выводы;

·выбрать наиболее эффективный тип машины для удаления ботвы картофеля и обосновать его;

·разработать рабочие органы машины, а также конструкцию машины в целом;

·произвести математические и прочностные расчеты для проектируемой машины;

·составить комплекс машин для уборки картофеля, с использованием проектируемой машиной, в условиях СПК "Лудорвай";

·произвести экономические расчеты.

1. КРАТКИЙ АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПК "ЛУДОРВАЙ"

1.1 Природно-климатическая характеристика

1.1.1 Общие сведения

СПК "Лудорвай" Завьяловского района Удмуртской республики расположен в пригородной зоне г. Ижевска, который сформировался на базе СПК "Ижевский". Землепользование СПК "Лудорвай" находится в 22 км от районного центра с. Завьялово, на тракту автомобильной дороги Ижевск-Елабуга и в 1 км от окраины г. Ижевска. Ближайщей железнодорожной станцией является ст. Ижевск-1. В состав СПК "Лудорвай" входят две бригады: д.Лудорвай (центральная усадьба) и д. Шудья. Между ними проложена асфальтированная дорога, имеется телефонная связь.

Месторасположение хозяйства характеризует производство сельскохозяйственной продукции, востребуемой в г. Ижевске, поэтому хозяйство занимается выращиванием овощей (картофель, капуста, огурцы, свекла, морковь), содержание ферм КРС для получения молока и мяса, а также в комплексе кормовой базы входят зерновые культуры (пшеница, ячмень, овес и озимая рожь).

1.1.2 Природно-климатические условия

СПК "Лудорвай" Завьловского района находится в центральной части Удмуртской Республики, расположенная Волго-Вятском районе Российской Федерации, поэтому климат на территории хозяйства континентальный. Средняя температура воздуха в январе, наиболее холодное время года, составляет -17°С. Самым теплым месяцем является июль, средняя температура в котором составляет +18,5°С. Глубина промерзания грунта составляет 1,5…2,0 м.

Средняя продолжительность безморозного периода 124 дня. Средняя продолжительность вегетационного периода (выше +5°С) – 161 дней.

За год выпадает около 500 мм, из них в период апрель-октябрь более 300мм. Данные условия благоприятны для земледелия, однако считается "зоной рискованного земледелия".

1.1.3 Рельеф и почвы

Завьяловский район по почвенно-климатическому районированию относится к среднереской провинции южнотаежной лесной дерново-подзолистой зоне. Местность не имеет больших ровных участков и изрезана большим количеством оврагов и холмов. Средний уклон составляет 3°…4°. СПК "Лудорвай" имеет три пруда и 4 реки. На территории хозяйства однородного состава почвы нет.

Дерново-подзолистой почвы – 2667 га.

Серые-лесные – 1420 га.

Пойменные-дерновые –773 га.

Овражно-болотные дерновые – 336 га.

1.2 Анализ организационно-экономический условий сельскохозяйственного производства

1.2.1 Основные экономические показатели деятельности хозяйства

СПК "Лудорвай" имеет следующие экономические показатели, которые сведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Производственные ресурсы хозяйства

Производим краткий анализ приведенных в таблице 1.1. данных с отражением положительных и отрицательных тенденций в изменении количественного состава производственных ресурсов.

Анализируя таблицу 1.1. можно сделать следующие выводы. Общая земельная площадь сельскохозяйственных угодий за 3 года не изменилась. Среднегодовая численность работников уменьшилась в 2001 году на 5,21%. Это связанно с низкой оплатой труда, а также длительными задержками по выплате. Среднегодовая стоимость основных фондов уменьшилась на 51746 тыс. руб. зато энергетических мощностей за последние два года увеличилась на 1660 л.с. среднегодовое поголовье скота ежегодно снижается, т.е. на 25,45% голов. Это связано с тем, что коров забивают на мясо, которое выдают вместо зарплаты. Для экономического анализа СПК "Лудорвай" необходимо рассмотреть основные показатели деятельности хозяйства, которые приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Основные показатели деятельности хозяйства

Из таблицы 1.2. видно, что валовая продукция снизилась на 54,38%. За два года продукция растениеводства снизилась на 69,33%, продукция животноводства – на 27,67% вследствие сокращения объемов производства и неблагоприятных погодных условий. Рост денежной выручки вызван ростом цен на сельхозпродукцию. Снижение себестоимости на 0,41% приблизило уровень избыточности к нулю. Рост затрат труда на 24,32% вызвано с увеличением ручного труда. Это связано с низким уровнем механизации. Среднегодовая численность работников к 2000 году снизилась на 15 человек. Вследствие указанных причин произошло снижение производительности труда и составило 2,17 тыс. руб./чел. Механизированных работ в 2001 г. выполнено на 3,8% меньше, чем в 1999 году. Отсюда следует, что уровень механизации постепенно снижается.

1.2.2 Структура земельных ресурсов и показатели их использования

Земельные ресурсы хозяйства – один из наиболее важных показателей его экономического развития. По составу и структуре сельскохозяйственных угодий можно судить о специализации хозяйства и о его деятельности в данном направлении.

Таблица 1.3. Показатели использования сельскохозяйственных угодий

Из таблицы 1.3. следует, что площадь сельскохозяйственных угодий в течении 3 лет не изменялся, что показывает о стабильности размеров хозяйства. Площадь пашни также не изменилась. Зато площадь посевов снизилась на 5,08%, т.е. на 158 га. Площадь же сенокосов увеличилась на 26 га. Это связано с увеличением цен на топливо, поэтому площадь посевов снизилась. Уровень освоенности земельных площадей достаточно высок и остается постоянным. Уровень распаханности сельскохозяйственных угодий также остается стабильным. Хотя удельный вес посевов в площади пашни уменьшилась на 5,08%. Удельный вес пастбищ в площади сельскохозяйственных угодий в 2001 году увеличился на 41,95% за счет уменьшения посевов.

Таблица 1.4. Состав и структура посевных площадей

В структуре посевных площадей заметна тенденция снижения площади зерновых культур. Это связано с нерентабельностью производства зерновых. Площадь под картофель снизилась на 10 га, что связано с уменьшением среднегодовой численности рабочих. Площади под кормовые также уменьшаются, хотя в 2001 году, по сравнению с 2000 годом, увеличилась на 2,73 %. Это связано с тем, что поголовье КРС с каждым годом снижается. Увеличение площади под силосные культуры связано с тем, что кормов не хватает из-за нарушения технологии укладки силоса в траншеи.

1.2.3 Размеры сельскохозяйственного предприятия и уровень его специализации

О размерах СПК "Лудорвай" можно судить по многим показателям, характеризующими его размеры – это валовая и товарная продукция сельского хозяйства, площадь земель сельскохозяйственного пользования, поголовье скота, среднегодовой численности работников и основные производственные фонды. Однако при специализации кооператива эти факторы оценивают его с убывающей объективностью, поскольку величина основных показателей системы (валовая и товарная продукция) все больше зависит от количества общественного труда. В стоимости валовой продукции хозяйства возрастает удельный вес покупных машин, капитальных зданий и сооружения производственных услуг, кормов, семян и других видов сырья и материалов. В связи с этим истинные размеры кооператива более объективно характеризуют вновь созданная стоимость, приближенное представление о которой дает валовый доход. Поэтому необходимо рассмотреть состав и структуру товарной продукции, которые сведены в таблице 1.5.

Анализируя таблицу 1.5., выявляют следующие отрасли: главная – животноводческая и дополнительное растениеводство, которая является кормовой базой для первого. СПК "Лудорвай" специализируется (отрасль на указанные выше данные) на производстве молока и овощей, т.к. близость хозяйства к городу обеспечит их сбыт. Для определения углубленности специализации необходимо определить коэффициент специализации:

K_c =100/SУ_т (2i-1) (1.1)

где У_т – удельный вес отраслей в объемной товарной продукции хозяйства, %

i – порядковый номер удельного веса товарной продукции в ранжированном ряду.

1999 г.: K_c =100/59,71*1+24,44*3+11,19*5+4,56*7+0,11*9=0,451.

2000 г.: K_c =100/62,49*1+24,01*3+9,72*5+3,6*7+0,15*9=0,477.

2001 г.: K_c =100/65,43*1+16,13*3+9,73*5+8,56*7+0,15*9=0,447

Коэффициент K_c равный 0,2 выражает слабую специализацию, 0,2…0,4 – средний уровень специализации.

Следовательно, хозяйство имеет высокий уровень специализации.

Для определения количества преобладающих отраслей необходимо определить коэффициент сочетания отраслей:

K_соч =Т_п1 /Т_п *1/NT(1.2)

где Т_п1 – выручка от реализации продукции главной отрасли, тыс. руб.;

Т_п – общая выручка хозяйства от реализации продукции, тыс. руб.;

NT – количество товарных отраслей.

1999 г.: K_{c оч} =2658/4452*1/5=0,119

2000 г.: K_{c оч} =1824/2911*1/5=0,125

2001 г.: K_{c оч} =1724/2634,9*1/5=0,131

Если K_{c оч} больше 0,2, то предприятие можно отнести к одноотраслевому типу специализации, от 0,2 до 0,1 – к узкоотраслевому (двух, трех), менее 0,1 – к многоотраслевому.

В нашем случае, СПК "Лудорвай" имеет узкоотраслевую специализацию. Можно отметить две отрасли из животноводства – скотоводство (мясо КРС и молоко), из растениеводства – овощи.

Таблица 1.6. Состав и структура товарной продукции. Специализация хозяйства.

1.2.4 Интенсификация и интенсивность сельскохозяйственного производства

Для анализа интенсификации производства и интенсивности ведения хозяйства необходимо рассмотреть показатели уровня интенсивности, которые сведены в таблицу 1.7.

Под интенсификацией начинается дополнительное вложение средств производства и труда на данной земельной площади путем применения новейших достижений науки и техники, а также улучшения методов ведения хозяйства с тем, чтобы получить максимальное количество продукции, при сокращении затрат труда и средств на единицу продукции.

Анализ таблицы 1.7 показывает снижение основных производственных средств, приходящихся на 100 га сельскохозяйственных угодий на 41,34% в 2001 году по отношению к 1999 г. Однако затраты при этом возросли на 24,27%. За последние три года на поля не было внесено удобрений. А количество условных голов КРС, приходящиеся на 100 га сельскохозяйственных угодий снизилось на 25,47%. При росте затрат труда уменьшился объем механизированных работ на 3,78%, которые изменились за счет приобретения дополнительной техники (энергетические мощности возросли на 14,64 % л.с.). То есть, хозяйство не имеет интенсивный характер производства сельскохозяйственных продукции.

Таблица 1.7. Уровень интенсивности сельскохозяйственного производства

Таблица 1.8. Уровень производства сельскохозяйственной продукции

Из данных таблицы 1.8 видно, что идет общее снижение производства сельскохозяйственной продукции. Необходимо отменить резкое сокращение валовой продукции, приходящийся на 100 га сельскохозяйственных угодий, которые снизились на 53,38%. Данный показатель говорит о том, что хозяйство находится в критическом положении.

Произошел рост денежной выручки за счет роста цен на сельскохозяйственную продукцию. Рост выхода мяса в хозяйстве произошло из-за снижения поголовья скота. Вследствие этого снизилось производство молока.

Произошло снижение производственного количества зерна на 35,46%, картофеля на 53,09%, овощей на 38,4%, вследствие снижения уровня плодородия почв, а также площади посева.

Главным фактором, по которому можно судить об интенсивности производства продукции растениеводства является урожайность. Эти показатели сведены в таблицу 1.9.

Таблица 1.9. Урожайность основных сельскохозяйственных культур,

Анализ таблицы 1.9 показывает низкую урожайность сельскохозяйственных культур в целом. Снижение полученных зерновых произошло на 18,99%. Это объясняется снижением посевных площадей. А также некоторое количество полей осталось неубранным, вследствие нехватки топливно-смазочных материалов. Снижение урожайности картофеля и зерновых вызвано засухой в июле-августе.

Увеличение урожайности силосных культур произошло за счет увеличения посевных площадей под них и размещение на низменных местах, что позволило получить рост на 12%. Многолетние травы на сено в хозяйстве расположены на участках, не поврежденных засухой, так как находятся в пойме р. Иж. А сухая погода позволила убрать сено в кратчайшие сроки, что позволило уменьшить потери.

1.2.5 Экономические показатели производства основных видов сельскохозяйственной продукции

Таблица 1.10. Трудоемкость и себестоимость производства продукции.

В сельскохозяйственном производстве при планировании и анализе широко используется частные показатели производительности труда, называемые трудоемкостью, то есть затраты человеко-часов на единицу отдельных видов продукции.

Себестоимость продукции растениеводства в основном зависит от величины затрат на 1 га посева и урожайности сельскохозяйственной культуры.

Из данных таблицы 1.10 видно, что трудоемкость производства большинства продукции снизилась в 2001 году по сравнению с 1999 годом. Однако увеличились затраты труда на 1 центнер зерна на 10%, овощей – 40%. Рост трудоемкости посевных связан с применением ручного труда при возделывании культур.

Себестоимость производства сельскохозяйственной продукции (таблица 1.10) возросла за последние три года в среднем на 150%. Данное увеличение затрат денежных средств на производство произошло вследствие инфляции (август 1998 г.). Следующим фактором, явившимся причиной возрастания себестоимости – сбой в поставках топливно-смазочных материалов (лето 1992 г.)

Для уменьшения воздействия на себестоимость выше указанных проблем, необходимо указать пути снижение затрат. Продукция растениеводства в основном зависит от величины расходов на 1 га посева урожайности сельскохозяйственных культур.

Резервы снижения себестоимости можно выявлять по различным направлениям:

·доводить затраты на отдельные виды продукции до уровня передовых хозрасчетных подразделений;

·не допускать перерасход по отдельным статьям затрат и видам продукции;

·переходить на материало- и энергосберегающие технологии;

·сокращать затраты ручного труда;

·повышать уровень механизации.

Продукция животноводства занимает большой удельный вес в общих затратах хозяйства. Поэтому необходимо проводить мероприятия для их снижения.

Выявление резервов уменьшения себестоимости продукции животноводства, так же как и по продукции растениеводства, можно проводить по таким направлениям:

·недопущение перерасхода по отдельным статьям затрат на каждый вид продукции;

·снижение затрат на покупку кормов и замену их кормами собственного производства при условии, что они будут дешевле.

Главный путь снижения себестоимости продукции животноводства – это приведение в действие резервов повышение продуктивности животных и увеличение производства валовой продукции, повышения уровня механизации производства кормов.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ

2.1 Анализ существующих технологий и средств механизации для уборки картофеля

2.1.1 Анализ технологий уборки картофеля

В настоящее время в хозяйствах центральной нечерноземной зоны в зависимости от почвенно-климатических условий и размера площади посадки картофеля, применяют три основные технологии уборки:

1. выкапывание клубней картофелекопателями с укладкой их на поверхность и последующим ручным подбором;

2. уборка картофелекопателями с прицепными рабочими столами, на которых рабочие вручную выбирают клубни и грузят их в тару;

3. уборка комбайнами.

Технологический процесс уборки картофеля независимо от применяемых средств механизации включает следующие основные операции: подкапывание (выкапывание) клубней, отделение (сепарация) клубней от почвы, отрыв клубней от ботвы, удаление ботвы и растительных примесей, отделение камней и других примесей, погрузка в тару или транспортные средства. Могут быть и дополнительные операции: предварительное удаление ботвы или сортирование клубней на фракции. При уборке картофеля с сильно развитой ботвой для предотвращения забивания рабочих органов, как простейших машин, так и комбайнов ботву предварительно удаляют. Удаление ботвы (химическим или механическим способом) облегчает не только работу машин, но и труд рабочих, занятых на подборе клубней после картофелекопателей.

Уборку копателями применяют в основном на средних и тяжелых почвах повышенной влажности, где невозможна комбайновая уборка, а также на семенных и небольших участках с поперечным уклоном более 3º. При уборке картофеля копателями механизирована только одна операция – выкапывание клубней. Для подбора их обычно выделяют бригаду – 30-35 человек. Они, как правило, сочетают подборку с ручной погрузкой мешков с картофелем в рядом стоящую транспортную тележку или автомашину. В результате чего увеличиваются затраты труда и времени на уборку этой культуры. Плохо используются транспортные средства, полезная занятость которых составляет 10…12% рабочего времени. Остальное время приходится на простой под загрузкой и выгрузкой.

Картофелекопатель с прицепными переборочными столами позволяет получить кондиционный картофель путем выборки клубней рабочими и затариванием их в мешки с помощью соответствующих приспособлений. Преимуществом этих картофелекопателей по сравнению с обычными является облегчение условий труда рабочих, а по сравнению картофелеуборочными комбайнами несколько меньше повреждение клубней. Этот способ целесообразно применять при уборке раннего и семенного картофеля. Однако такой способ уборки возможен только в легких условиях. При использовании прицепных переборочных столов в легких условиях затраты труда могут быть снижены на 20-30% по сравнению с подбором клубней вручную с поверхности поля. Комбайновую уборку картофеля ведут тремя способами: прямым и раздельным комбайнированием.

Применение того или иного способа уборки зависит от конкретных условий.

Прямое комбайнирование применяют на легких и средних почвах при удовлетворительной и хорошей сепарации, когда комбайн может справиться с отделением почвы и других примесей от клубней. На этих же почвах, но при повышенной влажности рабочие органы комбайна перегружаются. Для создания оптимальных режимов работы картофелеуборочных комбайнов в различных почвенно-климатических условиях предусмотрены регулировки их узлов и агрегатов. Уборка прямым комбайнированием экономически эффективна на полях с урожайностью не менее 100ц/га.

Раздельный способ уборки применяют, когда комбайн не справляется с сепарацией почвы из-за повышенной ее влажности и может работать лишь на I передаче трактора со скоростью 1,6 км/ч. при этом способе картофелекопатель-валкоукладчик отделяет основную часть почвы от примесей и укладывает клубни в валок на поверхности поля. Уложенный валок просыхает, и его подбирают комбайном, оборудованный подборщиком. Количество рядов, укладываемых в валок, выбирают в зависимости от урожая и засоренности грядки камнями, комками почвы и другими примесями.

Комбинированную уборку применяют на супесчаных, средних и легких суглинистых почвах (независимо от климатических условий) с хорошей фильтрацией, имеющих оптимальную влажность и обеспечивающих удовлетворительную сепарацию почвы. На таких участках при прямом комбайнировании рабочие органы комбайна работают с недогрузкой, возрастает число поврежденных клубней, поскольку они перемещаются по транспортерам без почвенной прослойки. Комбинированный способ уборки картофеля позволяет устранить отмеченные недостатки, увеличить производительность комбайна и сократить число его проходов по полю. Суть комбинированной уборки заключается в следующем. Клубни с двух или четырех рядов укладывают картофелекопателем-валкоукладчиком в междурядьях двух соседних неубранных грядок. Образованный валок убирают за один проход комбайном с подборщиком, который одновременно с выкапыванием двух оставленных неубранных грядок подбирает лежащие между ними в валке клубни.

Комбайны являются наиболее эффективными машинами для уборки картофеля, позволяющими даже при наличии четырех-шести рабочих, обслуживающие переборочный стол, снизить затраты труда по сравнению с ручным подбором после картофелекопателей в 3-4 раза. Поэтому проблема совершенствования рабочих органов комбайнов для улучшения качественных показателей и повышения производительности в настоящее время очень актуальна.

За рубежом, главным образом в США, находят некоторое применение специальные машины – подборщики, предназначенные исключительно для подбора клубней из валков, уложенных картофелекопателями-валкоукладчиками. При прямом комбайнировании эти машины работать не могут. Подборщик по номенклатуре рабочих органов практически мало отличается от комбайна, но имеет более узкое назначение. Поэтому целесообразно оснастить картофелеуборочный комбайн приспособлениями для подбора валков.

Однако картофель, убранный комбайнами, в отличие от собранного в ручную за копателем содержит различные примеси: почвенные комки, растительные остатки и поврежденные клубни. Непосредственно на комбайне даже на легких почвах эти примеси полностью удалить невозможно.

Поэтому в хозяйствах вместе с комбайнами используют картофелесортировочные машины РКС-10, КСП-15 и КСП-15Б, на которых удаляют примеси, больные и поврежденные клубни, а также сортируют картофель на три фракции: мелкую, среднюю и крупную. Использование этих картофелесортировальных машин в сочетании с комбайнами позволяет убирать картофель наиболее прогрессивным поточным способом, при котором максимально механизированы как основные, так и вспомогательные операции. Кроме того, такая организация уборки картофеля значительно расширяет зону применения комбайнов, повышает эффективность их использования.

2.1.2 Анализ картофелеуборочных машин

Рассмотрим основные типы картофелеуборочных машин и орудий, которые можно классифицировать по четырем признакам:

· по характеру выполняемого технологического процесса и виду основного рабочего органа;

· по количеству убираемых рядов;

· по методу агрегатирования;

· по типу основного сепарирующего рабочего органа.

По характеру выполняемого технологического процесса различают следующие типы картофелеуборочных машин:

· копачи (плуги);

· швырялки (со швыряльным колесом с направленными или жестко закрепленными на валу вилами);

· картофелекопатели (элеваторные и с качающимися решетками);

· комбайны

Копатели швыряльного типа – швырялки (рис. 2.1) выкапывают кусты и разбрасывают клубни и почву из грядки в сторону, перпендикулярно ходу машины на расстояние до 3,5 м. Картофелекопатели швыряльного типа выпускают, как правило, однорядные, навесные на тракторы. Технологический процесс осуществляется следующим образом: при движении копателя лемех подрезает почвенный пласт, который в момент схода с лемеха разрушается и разбрасывается по поверхности гребенками вращающегося ротора. После прохода копателя получается полоса шириной 1,5-3 м, на поверхности которой располагается основная масса клубней. Недостатками копателей швырятельного типа является большие потери клубней (количество клубней, засыпанных почвой, до 25%), невозможность подбора клубней сразу после прохода копателя, а также повышенные повреждения клубней, особенно при работе на сухой почве. Затраты труда на подбор клубней после копателей швыряльного типа на 20-25% выше, чем после картофелекопателей просеивающего типа.К преимуществам копателей швыряльного типа относится возможность использования их на почвах повышенной влажности и не засоренных мелкими камнями. К этому типу относится КТН-1А.

Картофелекопатели просеивающего типа (рис 2.1в) подкапывают грядки и перемещают подкопанный пласт на сепарирующие рабочие органы. Подкопанный пласт вместе с кустами картофеля поступает на элеватор (грохот), почва просеивается через зазоры между прутками, клубни, ботва и оставшиеся камни сбрасываются сзади машины на поверхность поля. Затем клубни подбирают рабочие. Для работы более в тяжелых условиях в картофелекопателях устанавливают последовательно два-три прутковых элеватора, например, картофелекопателе КСТ-1,4 , а также оборудуют их битерами, рыхлителями и сепарирующими решетками. Затраты труда на подбор клубней после картофелекопателей просеивающего типа колеблются в пределах 70-130 чел-ч/га в зависимости от урожая и почвенно-климатических условий. К преимуществам этого типа копателей относится – меньшие потери клубней, меньше затрат на подбор клубней по сравнению с копателями швырального типа, а также возможность использования их на любых почвах. К недостаткам таких копателей относится прямая зависимость производительности от поступательной скорости агрегата. При высокой скорости движения агрегата значительное количество клубней при сходе с копателя засыпается землей, что затрудняет их подбор рабочими, а также увеличиваются повреждения клубней. К этому типу копателей относятся такие машины, как вибрационный картофелекопатель КВН-2М, картофелекопатель КТН-2, КТН-2В, КГ-2, ТЭК-2, дисковый картофелекопатель КДН-2 и Z-609/0-2 производства Польши. Картофелекопатели с прицепными переборочными столами, которые указывались выше, целесообразно применять в легких условиях (рис. 2.1г).

Картофелекопатели-валкоукладчики (рис. 2.1д) в отличие от обычных картофелекопателей, как правило, имеют дополнительные устройства для удаления ботвы из машины и поперечные транспортеры, позволяющие укладывать клубни в узкий валок с двух, четырех или шести рядов. Примером такой машины является картофелекопатель УКВ-2. при подборе клубней вручную за машиной УКВ-2 затраты труда снижаются на 30-50% по сравнению с подбором картофеля за обычным картофелекопателем, а при подборе комбайном затраты труда снижаются на 40-50% по сравнению прямым комбайнированием. Недостатком этих машин является большая металлоемкость копателя. К преимуществам можно отнести возможность использования как при раздельной уборке, так и при комбинированной уборке картофеля, а также меньше затрат труда на подбор клубней картофеля.

В таблице 2.1 приведены технические характеристики некоторых картофелекопателей.

Таблица 2.1.Технические характеристики некоторых картофелекопателей

Картофелеуборочные комбайны (рис. 2.1.) осуществляют подкапывание грядок, отделения клубней от почвы, ботвы и других примесей и сбор клубней в тару. Комбайны являются наиболее эффективными машинами для уборки картофеля. Комбайны по типу рабочих органов, в свою очередь, бывают:

· элеваторные;

· элеваторно-грохотные;

· элеваторно-барабанные;

· барабанные.

По типу рабочих органов для отделения ботвы бывают

· грохотные с валиками;

· элеваторные со скребками;

· элеваторные с начиненным прорезиненным полотном и очесывающим прутком;

· с ботвоотводящим устройством, состоящим из горки с вентилятором.

Приведем, для сравнения, технические данные российских и зарубежных картофелеуборочных комбайнов.

Таблица 2.2. Техническая характеристика картофелеуборочных комбайнов.

Рациональность конструкции картофелеуборочного комбайна, как и других сельскохозяйственных машин, может, оценена по трем группам показателей:

· агротехническим, характеризующим качество выполнения заданных процессов;

· технико-экономическим, показывающим реальную пользу от применения его в хозяйстве;

· конструктивным, отображающим степень совершенства конструкции (размеры, масса, удельная металлоемкость и т.п.).

Анализ конструкций комбайнов показывает, что наиболее производительными являются четырехрядные самоходные комбайны КСК-4-1 и "Гигант" производства Голландии.

Наиболее сложной и металлоемкой конструкций, вобравшей все лучшие элементы и способной работать в особо тяжелых условиях при повышенной влажности, является самоходный комбайн ДСН-100 производства Германия. [1]

Отличительной особенностью современных картофелеуборочных комбайнов является широкое применение современных радиотехнических изделий, эффективности сепарации и снижению повреждений при комбайновой уборке. Например, все прутковые элеваторы европейских комбайнов на прорезиненных ремнях.

По количеству убираемых рядов разделяют на:

·однорядные (КТН-1А; "Хассия"; Е-665; Е686);

·двухрядные (КСТ-1,4; УКВ-2; КТН-2В);

·трехрядные (Е-684);

·четырехрядные (КСК-4; "Гигант"; "АВР-Маро"; ККМ-4).

По методу агрегатирования разделяются на:

·прицепные (ТЭК-2; ККР-2, К-3; Е-684; "Томас-650");

·навесные (КТН-2В; КВН-2М; КТН-1А);

·навесные на самоходной шасси (ККШ-1) и самоходные (КСК-4; ДСН-100; "Локвуд").

По типу основного сепарирующего органа разделяются на:

·элеваторные (КСТ-1,4; КТН-2В; ДСН-100; Е-686; Е-665);

·грохотные (Е-372; КГП-2);

·барабанные (комбайн "Амазоне", "Экенгорд");

·с ротационным сепаратором (комбайн "Пакман").

Рис.2.2. Технологическая схема картофелекопателя КСК-4-1

Рис. 2.3. Технологическая схема картофелеуборочного комбайна ДСН-100

2.2 Агротехнические требования к удалению ботвы картофеля

При технологической схеме уборки, предусматривающей предварительной удаление ботвы для облегчения работы картофелеуборочных машин предъявляются следующие требования;

·на участках, где картофель выращивают на семенные цели, ботву удаляют за 10…12 дней до начала уборки, а на участках продовольственного картофеля – за 4…5 дней;

·при уборке картофелекопателем высота среза ботвы не более 8…10 см;

·при комбайновой уборке – 18…20 см, так как короткая стерня при комбайновой уборке проваливается через ботвоудаляющий прутковый транспортер и вместе с картофелем поступает на переборочный стол, что затрудняет отделение примесей от клубней;

·удаление ботвы должно быть не менее 70%.

При сочетании механического скашивания ботвы с химическим ее уничтожением необходимо соблюдать такую последовательность:

·в сухую погоду ботву сначала обрабатывают десикантами, а через несколько часов скашивают ботву;

·в дождливую погоду вначале необходимо скосить ботву, а затем обрабатывать ее ядохимикатами (осадки снижают эффективность хлората натрия, ботва полностью не высыхает, а сваливается в междурядья, затрудняя работу картофелеуборочного комбайна).

2.3Физико-механические свойства ботвы картофеля

Стебель картофеля трехгранный и лишь у немногих сортов многогранный. В местах соединения граней на ребрах стеблей образуются выросты зеленой ткани, так называемые крылья, которые являются сортоотличительным признаком. По числу стеблей сорта делятся на малостебельные и многостебельные, по характеру ветвления стебля – на сорта, стебель которых ветвится главным образом в нижнем ярусе (более позднеспелые), и сорта, стебель которых снизу не ветвится (скороспелые сорта).

Физико-механические свойства ботвы зависят от степени зрелости растения. Зеленая ботва недозревшего картофеля имеет меньшие прочность, длину, толщину стеблей по сравнению с ботвой созревшего картофеля. В одном кусте может быть от 1 до 10 стеблей, а в редких случаях и более; средняя длина стеблей составляет 60-90 см, максимальная – 2м; диаметр ботвы у основания 4-20 мм, плотность ботвы в уплотненном состоянии 133 кг/м³ [1]. Положение ботвы на поверхности поля весьма неопределенно и зависит от ряда факторов: сорта картофеля, агротехники возделывания, погодных условий и других факторов. Положение ботвы в поле характеризовать математически трудно. В таблице 2.3 приведена размерно-массовая характеристика ботвы картофеля.

Таблица 2.3. Размерно-массовая характеристика ботвы картофеля

Степень полеглости ботвы можно характеризовать коэффициентом полеглости k,представляющим собой отношение суммы высот стеблей кустов, замеренных в естественном положении, к сумме длин тех же стеблей в вытянутом положении. При слабой полеглости k>0,75, при средней k=0,5-0,75; при сильном k=0,3-0,5; при очень сильном k<0,3. слабая полеглость ботвы наблюдается лишь у недозревшего картофеля. По мере созревания, а также после заморозков ботва полегает, что делает невозможным применение для уборки картофеля машин теребильного типа.

Данные об усилиях теребления и разрыва стеблей ботвы приведены в таблице 2.4. [1]

Таблица 2.4. Усилие теребления и разрыва стеблей, кг

Анализ приведенных данных, а также данных В. С. Митофанова показывает, что теребление клубней из почвы за ботву без предварительного подкапывания грядки невозможно, так как усилие теребления значительно выше усилия, необходимого для отрыва клубней от столона, которое колеблется в пределах 0,35-1,18 кг. Поэтому вытеребливается не более половины клубней. В таблице 2.5 приведены усилия разрыва ботвы картофеля. Усилие теребления и прочность стеблей на разрыв зависят главным образом от их размеров. Прочность стеблей ботвы на разрыв определено у разных сортов картофеля, выраженных на подзолистом суглинки. Ботва взята в период уборки: разрыв ее осуществлялся на высоте 20 см от основания. Разрывные усилия стеблей у разных сортов колеблются от 49,3 до 17 кг.

Таблица 2.5. Разрывные усилия ботвы картофеля

У раннеспелых сортов прочность ботвы меньше, чем у средних и поздних сортов. Усилие разрыва стебля по мере удаления от основания уменьшается (для тонких стеблей Ø5-6 мм – от 26 до 15 кг). Прочность стебля на разрыв (у его основания) превышает примерно в три раза усилие, необходимое для теребления. Коэффициенты трения значительно колеблются. Для ботвы по стали, например, они составляют от 0,74 до 0,47. это объясняется главным образом неоднородностью материала. Коэффициент трения ботвы по резине почти 1,5 раза больше чем по стали, и почти такой же, как по почве.

2.4 Анализ существующих типов ботвоудалителей

2.4.1 Ботвоудаляющие рабочие органы

Для машинной уборки картофеля в осуществлении операции удаления ботвы имеются два основных направления:

·предварительное удаление ботвы с поля перед уборкой клубней;

·отделение ботвы от клубней в картофелеуборочных комбайнах.

Предварительное удаление ботвы не обеспечивает полное ее ликвидации с поля и поэтому не исключает необходимость иметь ботвоудаляющие органы в комбайне.

В некоторых странах (США, Великобритания) находит применение способ предварительного удаления (дефолиация) ботвы с помощью опрыскивания химикатами. Однако, учитывая, что опрыскивание необходимо производить за две-три недели до уборки, в большинстве районов нашей страны из-за сжатости сроков уборки этот способ применять нельзя.

Устройство для предварительного удаления ботвы могут быть скомпонованы в виде отдельных самостоятельных машин или смонтированы как отдельные узлы на раме комбайнов перед подкапывающими рабочими органами. В настоящее время известны три типа ботвоудаляющих устройств:

теребильные, режущие, дробильные.

Теребильные рабочие органы интересны тем, что удаляют захваченные стебли ботвы полностью, не оставляя черешков столпов на клубнях. В BИCXOM-е исследовали ряд ботвотеребильных аппаратов различных типов, в том числе шнекороликовый ботвоудалитель с вращающимися навстречу друг другу роликами и клиноременный аппарат, применяемый в льноуборочных машинах. В этом аппарате подмятая лифтерами ботва захватывается клиновидными ремнями и подается на отводящий транспортер. Теребильные аппараты обоих типов оказались практически неработоспособными из-за сгруживания ботвы лифтерами, наматывания ее на шнеки и пробуксовывания клиновидных ремней. Кроме того, они обеспечивали малый процент теребления ботвы и захватывали ботву на большой высоте по отношению к поверхности грядки. Дисковый ботвотеребильный аппарат, предложенный И. М. Полуночевым (рис. 2.4 а), состоит из теребильного диска 2 с кольцами и сбрасывающего диска 1. угол между смежными кольцами составляет 15º. Основанием рабочего органа ботвоудалителя такого же типа с подвижными кольцами (рис. 2.4 б) является диск 4 с кольцами 3.

Дисковые ботвоотделители имеют ряд серьезных недостатков:

·ботва в них наматывается на вращающиеся вертикальные валы;

·забиваются просветы между пальцами, повреждаются клубни;часть ботвы сбрасывается в междурядья из-за того, что теребильный диск наиболее эффективно работает при условии погружении в почву.

Все указанные недостатки присуще ботвоотделителям как с неподвижными, так и с подвижными кольцами.Преимуществом ботвоотделителя последнего типа является возможность самоочищения пальцев от почвы и растительности вследствие подвижности пальцев и отсутствие наматывания ботвы на барабан.

Рис. 2.4. Схемы ботвоудаляющих рабочих органов

Аппарат ленточного типа с защемляющими шипами (рис. 2.4 в) состоит из ведущего 5 и ведомого 7 шкивов, плоского ремня 6, на котором закреплены шины 8. теребление осуществляется нижней ветвью 3 ремня. Исследования, проведенные в ВИСХОМ-е Т. Т. Кусовым, показали, что аппарат такого типа имеет по сравнению с теребильными аппаратами других типов лучшие показатели. Максимальную полноту теребления ботвы ленточный аппарат обеспечивает при скорости ленты 1,2-1,3 м/с; при скорости свыше 3 м/с полнота теребления уменьшается, а количество разорванных стеблей возрастает вследствие того, что при повышенных скоростях процесс теребления переходит в процесс дробления.

Дисковый ботворез (рис. 2.4 г) состоит из сферического диска 10, конического барабана 11 с лопастями 12 панели для отбрасывания срезанной ботвы. Максимальное удаление ботвы сферическим диском не превышает 45% при глубине хода диска в почве 3 см, окружной скорости 15 м/с и угле установки рабочего кромки относительно поверхности грядки 5º. Недостатком его является то, что диск может работать только при погружении в почву, так как упругость стеблей ботвы не превышает усилие, необходимого для их среза, и происходит отталкивание стеблей дисками. При уборке картофеля с длиной ботвой последняя наматывается на вращающийся конический барабан.

Радиально-саблеобрезный ботворез (рис. 2.4 д) имеет 12 саблеобразных ножей 13, расположенных в два яруса в шахматном порядке и закрепленных на коническом кожухе 14 и диске 15. при движении аппарата вдоль грядки ножи срезают ботву, а лопасти 16 отбрасывают ее в сторону убранного поля. Близки по конструктивному оформлению и принципу действия к данному аппарату цилиндрический ботворез (рис. 2.4 е), установленный на однорядном комбайне фирмы Пакмен (Англия), конический (рис.2.4 ж) шарнирно-закрепленными ножами – на картофелеуборочном комбайне фирмы Амазоне (ФРГ) и плоский (рис. 2.4 з) – на комбайне фирмы Самро (Швейцария). Их параметры приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6. Технические характеристики ботворезов комбайнов

Результаты испытания этих ботворезов на ЦМИС показали, что цилиндрический, конический и плоский ботворезы срезают не более 50% ботвы. Наиболее полное удаление ботвы происходит при заглублении ножей ботвореза на 2-3 см в почву. Однако в этом случае ножи повреждают клубни, расположенные близко к поверхности. Ботву, полегшую и расположенную в междурядьях ботворезы не захватывают. При работе комбайнов на полях с полеглыми растениями ботворезы удаляют ботву не более чем на 30%.

Испытание рабочих органов дробильного типа показали, что по сравнению с теребильными и режущими аппаратами дробильные более надежны и имеют лучшие качественные показатели. [1]

2.4.2 Ботводробители

Проанализируем подробнее существующие ботводробители, так как рабочие органы дробительного типа, по сравнению с другими ботвоудаляющими органами, обладают рядом преимуществ.

Цепной дробитель имеет вертикальный вал с горизонтальным диском, с внешней стороны которого закреплены три колиброванные цепи длиной 450-500 мм. При вращении диска (n=950÷1000об/мин) цепи располагаются горизонтально и дробят ботву, отбрасывая ее на убранное поле. Достоинством цепного дробителя является простота конструкции и возможность изготовления ЦРМ хозяйства. Недостатком – сравнительно низкие процент удаления ботвы (50-60%), особенно при дроблении полеглой ботвы, и забивание при дроблении сильно развитой зеленой ботвой.

Ботводробитель с горизонтальным валом, применяемый в Германии, представляет собой барабан 1 с шарнирно-закрепленными билами 2. Расположение бил по длине соответствует поперечному профилю грядок, что предусматривает возможность захвата полегшей ботвы в междурядьях. Достоинством является более полное удаление ботвы (65-70%).

Роторный ботводробитель имеет два ротора 3 и 4, вращающихся навстречу один другому. Между ними сверху расположен шнек 5, служащий для отвода срезанной ботвы в сторону. Второй ротор снабжен резиновыми билами, что позволяет устанавливать его ближе к поверхности грядки.

Ботводробители в США и других странах бункером не оборудуют, так как ботву картофеля не собирают на силос, а запахивают.

В нашей стране больше применение нашли машины для удаления и сбора ботвы: косилка-измельчитель с бункером КИР-1,5Б и универсальная ботвоуборочная машина УБД-3.

В косилке-измельчителе КИР-1,5Б (рис. 2.5а) измельченная масса в бункер подается молотками дробителя, для чего к державкам кроме ножа крепят нагнетательную пластину. Ротор представляет собой трубчатый вал диаметром 100мм, на поверхности которого по винтовой линии шарнирно в четыре ряда (через 90º) закреплены 28 ножей лопаточного типа. Выгружается масса из бункера путем его опрокидывания. Достоинством машины является простота конструкции, универсальность, так как ее можно применять при силосовании других сельскохозяйственных культур. Недостатком – невысокое качество измельчения массы и увеличения нагрузки на дробительный аппарат, в результате чего часто ломаются молотки, и нарушается динамическая уравновешенность дробителя.

а)

б)

Рис. 2.5. Схема ботвоуборочных машин

а – косилки-измельчителя с бункером КИР-1,5Б

б – универсальной бовоуборочной машины УБД-3

Универсальная ботвоуборочная машина УБД-3 (рис. 2.5 б) предназначена для уборки зеленой картофельной ботвы на силос. Зеленая масса срезается, дробится и подается в шнек молотками битера. Шнек 1 транспортирует дробленную массу в швырялку 5, лопасти которой через трубу 2 направляют ее в бункер 4. по мере накопления бункера измельченную массу выгружают в транспортные средства выгрузным транспортером 3. Его включают из кабины трактора при помощи троса. Достоинством машины является высокая производительность по сравнению с другими машинами, часть нагрузки с дробительного рабочего органа снижается за счет шнека и швырялки. Недостаток – большая масса и сложная конструкция.

Роторные ботвоуборочные машины УБД-3 и КИР-1,5Б удаляют около 60-70% ботвы. Общими для этих машин недостатком является то, что ботву, расположенную в междурядьях, ножи не захватывают. Этот недостаток устранен в роторном ботводробителе БД-4. он состоит из рамы, роторов, ходовых колес с механизмами регулировки высоты среза, карданного вала к трактору, узлов механизма привода. Роторы снабжены шарнирно закрепленными ножами, расположение и размер которых обеспечивают удаление ботвы с гребней, так и из впадин между ними.

По сравнению с КИР-1,5Б ботводробитель БД-4 обеспечивает снижение затрат на 50%.

2.4.3 Обоснование разрабатываемого ботводробителя

Выше, в подразделах 2.4.1 и 2.4.2, рассматривались технологические процессы и конструкции существующих типов ботвоудаляющих машин. Проанализировав их работу, выявлены недостатки, которые неудовлетворяют как эксплуатационным, так и агрономическим требованиям, предъявляемым к ботвоудаляющим машинам. Следовательно создание машин для качественного удаления ботвы является одной из наиболее сложных проблем до настоящего времени, которые удовлетворяют всем агротехническим и экономическим требованиям. В СПК "Лудорвай " для удаления ботвы картофеля используется ботвоуборочная машина КИР- 1,5Б. Косилка- измельчитель КИР- 1,5Б имеет свои недостатки, которые были перечислены выше, поэтому предлагается ботводробитель новой конструкции. Новый ботводробитель навесной, двухрядный. Предназначен для удаления ботвы картофеля на корню как с рядка, так и с междурядья, которое достигается тем, что длина ножей соответствует поперечному профилю грядок.Агрегатируется с тракторами класса14кН. Крутящий момент, на рабочий орган машины, передается от вала отбора мощности трактора через карданный вал и редуктор дробителя. Рабочий орган машины представляет собой вал, на котором жестко приварены диски. На дисках шарнирно закреплены ножи, что заложено неслучайно:

учеными ВИМа было установлено, что при шарнирном креплении ножей, в значительной мере разгружаются подшипники рабочего органа. Ножи на валу располагаются по винтовой линии, чтобы уменьшить нагрузку на вал. Для облегчения сборки и разборки рабочего органа предусмотрена ступица. Предохранительным устройством рабочего органа служит шпонка, которая рассчитана на срез. Рама ботводробителя представляет собой сварную конструкцию из прокатных швеллеров и листов (см.лист ЭМ.ДП.9605070.310.СБ).К раме крепятся остальные узлы и детали. Она проста в конструкции и имеет небольшие размеры. В целом, разработанная конструкция ботводробителя проста в изготовлении и эксплуатации, имеет небольшое количество узлов и деталей. Спроектированный ботводробитель можно изготовить в условиях ремонтных мастерских хозяйств.

2.5 Кинематические и прочностные расчеты

2.5.1 Абсолютная траектория движения точек ножа. Обоснование показателя кинематического режима. Обоснование линейной скорости ножа. Шаг подачи

Проектируемая машина относится к ротационно- дисковым аппаратам. Ножи 1и 2(рис.2.6) ротационно- дискового аппарата совершают сложные движения: вращаются вместе с дисками (угловая скорость w) и перемещаются вместе со скоростью V_м движения машины, то есть они совершают движение по удлиненной циклоиде (трахоиде). Движение точек А и В ножа 1 будет определяться уравнениями:

Х_A = V*t + r_o *sinj;

Y_A =
r_o *cosj;

Х_В = V*t + r₁ *sinj;Y_В =
r₁ *cosj.

Этим уравнениям соответствует траектория АА₁ А₂ и ВВ₁ В₂ ,между которыми лезвие ножа 1 срезает растения (ботву). Нож 2 перемещается по траекториям СС₁ С₂ и DD₁ D₂ .В зонах, где траектория крайних точек соседних ножей перекрываются, происходит повторный пробег ножом срезанной площади (заштриховано крестообразно). Если траектория СС₁ С₂ расположена впереди траектории ВВ₁ В₂ , то на площади ЕС₁ Е₁ (на рисунке заштрихована) растения не будут срезаны, что приведет к забиванию рабочего органа. Для высококачественного среза необходимо, чтобы отклонения стеблей диском было равно нулю, для чего должно выполняться условие ОВ₁ ³ ОС₁ .Определим какому показателю кинематического режима (l= w* r_o / V_м ) оно соответствует. Так как ОВ₁ = Х_В1 и ОС₁ = Х_С1 , то исходя из приведенного условия, имеем:

Х_В1 > Х_С1 . (2.1)

Тогда В₁ соответствует углу j = p/2, тогда t = p/(2* w),а

Х_В1 = V*p/(2* w) + r₁ ,или:

Х_В1 = r_o * (p/(2*l) + r₁ / r_o ). (2.2)

Приняв число ножей равным Z_H , из выражения (2.2) получим:

Х_С1 = r_o * [p* (4+ Z_H ) / ( 2*Z_H *l) +1]. (2.3)

Заменив в неравенстве (2.1) величины Х_В1 и Х_С1 выражениями (2.2) и (2.3), получим:

l³ 2*p / [Z_H * (r₁ / r_o -1)].

Так как r₁ = r_o + l_H ,тогда показатель кинематического режима будет определяться по формуле:

l³ 2*p* r_о / (Z_H * l_H ), (2.4)

где r_о – радиус диска;

Z_H – число ножей;

l_H – длина ножа.

l³ 2 * 3,14 * 0,105 / 2 * 0,175= 1,88.

Рис. 2.6.Траектория движения точек ножа.

з неравенства (2.4) следует, что для высококачественного среза целесообразно увеличить линейную скорость V_л диска. Но при этом значительно возрастает число растений с повторным срезом, из- за чего повышаются энергозатраты. Обоснование критической скорости резания, обеспечивающей бесподпорное резание свободно стоящего стебля, посвящены исследования В.П. Горячкина, Е.М. Гутьяра, Е.С. Босого, А.Ю. Ишлимского и др. Разные авторы дают различные объяснения физической сущности бесподпорного резания. В основу почти всех теоретических исследований положена схема процесса, отличающаяся значительными упрощениями реальных условий. Это объясняется чрезвычайной сложностью учета всех многосторонних факторов, влияющих на процесс бесподпорного резания. Поэтому обобщения сделанные на основе экспериментальных исследований, имеют большое прикладное значение, чем результаты теоретических исследований. Для обеспечения полноты среза растительности, имеющей небольшую высоту и жёсткость, линейная скорость ножа должна быть не мене 40м/с.

Такую скорость должны иметь, в частности, универсальные ботвоуборочные машины.

Линейная скорость ножа:

V_л = V_м * l, (2.5)

где V_л – линейная скорость ножа, м/с;

V_м – скорость движения машины, м/с;

l – показатель кинематического режима.

Скорость движения машины примем V_м = 12 км/ч. Линейную скорость ножа примем равной V_л = 40м/с. Число ножей примем Z_H = 2.

Тогда показатель кинематического режима найдем из формулы (2.5):

l = 40 / 3,33 = 12,01.

Полученное значение удовлетворяет неравенству (2.4).

Определим угловую скорость вращения рабочего органа:

w_р.о ³V_л / R , (2.6)

где R – радиус вращения ножа, м.

w_р.о ³ 40 / 0,385 ³ 103,9 с^-1 .

Шаг подачи – это перемещение машины за время одного оборота дпска:

Х_т = V_м * 2*p / w, (2.7)

где V_м – скорость движения машины, м/с;

w – угловая скорость рабочего органа, с^-1 .

Подача на нож – это перемещение машины за время поворота диска на угол расстановки ножей:

Х_z = Х_т / Z_H , (2.8)

где Х_т – шаг подачи, м;

Z_H – число ножей на одном диске.

Х_т = 3,33 * 2 * 3,14 / 103,9 = 0,201м.

Х_z = 0,201 / 2 = 0,1005м.

2.5.2 Расчёт редуктора. Расчёт шпоночного соединения. Расчёт вала на прочность

Предварительно выбрав стандартную частоту вращения ВОМ трактора МТЗ – 80/82, n = 545 об./мин. Тогда:

w_вом = p*n / 30, (2.9)

где n – частота вращения ВОМ, об./мин.

w_вом = 3,14*545/30 = 57,04 с^-1 .

Учитывая условие критической скорости резания w_р.о. ³ 103,9 с^-1 , выбираем частоту вращения n = 1000 об./мин.

w_вом = 3,14*1000 / 30 = 104,67 с^-1 .

При данных оборотах ВОМ условие выполняется.

Так как w_вом > w_р.о. > 104,56 с^-1 ,то для нашей конструкции ботводробителя выбираем конический редуктор с передаточным числом u = 1.

Фактический шаг подачи вычислим по формуле (2.7):

Х_т = 3,33*2*3,14/104,67 = 0,199 м.

Подачу на нож определим по формуле (2.8):

Х_z = 0,199/2 = 0,0995 м.

Так же должно выполняться условие:

l³ Х_z , (2.10)

где l – длина удаляющей части ножа (l = 0,175м).

Условие выполняется.

Произведем расчет шпоночного соединения. Здесь ограничиваемся проверкой прочности лишь одного соединения, передающего вращающий момент от одного вала к другому.

Диаметр вала в этом месте 35мм. Сечение и длина шпонки b´h´l = 10´8´40, глубина паза t₁ =5мм. Момент на ведущем валу 50 Н*м.

Допустимое напряжение на смятие:

s_см = 2*Т / [d_в *(h-t₁ )*(l-b) ] £ [s_см ], (2.11)

где Т- передаваемый момент, Н*мм;

d_в - диаметр вала в месте установления шпонки, мм;

l- рабочая длина шпонки, мм;

t₁ - глубина паза, мм;

b- ширина шпонки, мм.

Тогда:

s_см = 2*50000 / [ 35*(8-5)*(40-10) ] = 32 МПа.

[s_см ] для Ст = 6 =50 МПа. s_см < [s_см ], условие выполняется.

Произведем расчет на прочность вала рабочего органа, через который передается вращение от редуктора на ножи. Вал изготовлен из марки стали- Сталь 45. При вращении с частотой n = 1000 об./мин., вал передает мощность 19,2 кВт.

Определим крутящий момент, передаваемый валом:

М_кр = 9736*N / n , (2.12)

где N- передаваемая валом мощность при вращении, кВт;

n- число оборотов вала, об./мин.

М_кр = 9736*19,2 / 1000 = 186,9 Н*м.

Построим эпюру крутящих моментов(рис.2.7). Допускаемое напряжение для Стали 45 – [t ] = 120 МПа. Из эпюры моментов видно, что опасное сечение в точке 1. Условие прочности при кручении:

t = М_кр / W_р £ [t ], (2.13)

где W_р – момент сопротивления, см³ .

W_р = p*d³ / 16 , (2.14)

где d- диаметр вала, см.

Конструктивно диаметр вала принимаем равным 45 мм.

Рис. 2.7.Эпюра моментов.

2.6 Организация уборки ботвы картофеля с использованием проектируемой машины

2.6.1 Комплектование и подготовка агрегата к работе

Новый ботводробитель - навесной, агрегатируются с тракторами "Беларусь" всех модификаций.

Подготовка машины к работе начинается с контроля правильности ее сборки, комплектности и цельности всех узлов, проверки крепления узлов и деталей, подтягивают резьбовые соединения, смазывают узлы и механизмы.

Устанавливают защитные кожухи. Прокручивают механизмы машины сначала вручную, затем от ВОМ, постепенно увеличивая обороты. Перед началом работы необходимо установить колею передних и задних колес трактора. При междурядьях 70 см ширина колеи должна быть 140 см. Затем следует отрегулировать давление в шинах колес трактора. Оно должно быть в задних колесах 1 кгс/см² а в передних - 1,7 кгс/см² .

2.6.2 Организация работы агрегата и оценка качества работы

Длину гона для работы ботводробителя выбирают не менее 500 м, так как при коротких гонах много времени уходит на повороты агрегата.

Для работы ботводробителя картофельное поле делят на участки, а участки на загоны. Ширину загонов выбирают кратной радиусу поворота агрегата.

Для снижения повреждения клубней и увеличения производительности ботводробителя отбивают поворотные полосы шириной до 10 - 15 м.

При заезде на загон ботвоуборочную машину переводят из транспортного положения в рабочее и регулируют рабочие органы в соответствии с характеристикой картофельной ботвы и требованиями агротехники. [см. п.2.2.]

Для нового ботводробителя выбираем челночный способ движения при работе на участке. Рабочая скорость движения агрегата 12 км/ч.

Качество работы ботводробителя оценивают по показателям:

- удаление ботвы - не менее 80%;

-мятие гребней, разрушение клубневых гнезд и извлечение клубней на поверхность - не допускается.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ХОЗЯЙСТВЕ

Сельское хозяйство встало на путь интенсификации на основе научно-технического прогресса, базирующегося на возрастающем применении различных видов энергии, химизации, внедрения интенсивных технологий возделывания различных сельскохозяйственных культур. Одновременно сельское хозяйство обеспечивается современной высокопроизводительной техникой. Все это требует от руководителей, инженерно-технических работников, механизаторов, рабочих усиления внимания к условию труда, обеспечения его безопасности.

Производство продукции в сельском хозяйстве во многом зависит от состояния качества работ, выполняемых по охране труда. Целью этих работ является снижение травматизима, улучшение условий труда в хозяйстве, и тем самым повышения производительности. Для достижения этих целей в хозяйстве должны быть выработаны основные положения по охране труда, за правильностью и своевременностью которых должны следить специально назначенные приказом руководителя хозяйства специалисты. За организацию данных мероприятий назначается инженер по охране труда. Все же ответственность по охране труда возлагается на руководителя хозяйства.

3.1 Организация работ по созданию здоровых и безопасных условий труда

Общее руководство и ответственность за организацию, и проведение работы по охране труда лежит на руководителе хозяйства, который специальным приказом назначает ответственных лиц: по хозяйству – инженер по охране труда, который следит за правильностью и своевременностью проведения работ по созданию здоровых и безопасных условий труда. Указания инженера по охране труда обязаны выполнить все специалисты и рабочие хозяйства.

Инженер по охране труда в ТОО "Россия" занимается разработкой или осуществлением мероприятий по охране труда, разработкой инструкций и комплексных планов по охране труда, обеспечением санитарно-бытового обслуживания работающих, вопросами пропаганды охраны труда и проведением инструктажей, а также учетом и анализом производственного травматизма, участвует в расследовании несчастных случаев.

Курсовое обучение по охране труда руководящих работников и специалистов в хозяйстве организуется ежегодно – зимой, так как в этот период в хозяйстве загруженность работой невелика.

До приема на работу в хозяйстве проводится вводный инструктаж, и проводит его инженер по технике безопасности и охране труда. Однако, в кабинете, где проводится вводный инструктаж недостаточно наглядных пособий, требуемых для проведения такого инструктажа.

Первичный инструктаж проводится непосредственно на рабочем месте, с каждым работником индивидуально с практическим показом безопасных приемов и методов труда. Первичный инструктаж проводит ответственный на данном участке специалист. По истечению 6-месяцев проводится повторный инструктаж на рабочем месте с целью проверки и повышения уровня знаний правил и инструкций по охране труда. Работники хозяйства получают спецодежду, но замена спецодежды, ввиду нестабильного финансового положения хозяйства, проводится по рангу износа ранее выданной. При поступлении на работу рабочие хозяйства обязательно проходят медицинский осмотр. В последующем проводятся периодические медицинские осмотры. В хозяйстве производится строгий контроль по использованию труда женщин и молодежи. Поэтому на тяжелых работах с вредными условиями труда в хозяйстве не имеет место факта работы женщин и молодежи. В хозяйстве нет рабочих по возрасту моложе 14 лет.

3.2 Анализ условий труда и производственного травматизма

Эффективность мероприятий по предупреждению производственного травматизма будет существенной тогда, когда они разработаны на основе глубокого знания стандартов, положений, инструкций, а также когда проводится тщательный анализ травматизма и несчастных случаев на производстве. Анализ производственного травматизма проводят с целью выявления причин его вызывающих, то есть выявляют опасные производственные факторы. Конечная же цель анализа – устранение травматизма посредством лучшей организации охраны труда. Показатель частоты вычисляется по формуле:

К_ч = Т₁ * 1000 / Р, (3.1)

где Т₁ – число пострадавших с временной утратой нетрудоспособности и

со смертельным исходом;

Р – среднесписочное количество работающих.

Показатель тяжести:

К_т = Д / Т₂ , (3.2)

где Д – число человеко- дней нетрудоспособности у пострадавших за

отчетный период;

Т₂ – число пострадавших с временной утратой трудоспособности.

Динамика производственного травматизма приведена в табл.3.1.

Таблица 3.1. Динамика производственного травматизма

Из таблицы 3.1 видно, что показатель частоты в 2000 году вырос по сравнению с 1999 годом, поэтому можно сказать, что состояние охраны труда в хозяйстве ухудшается, несмотря на то, что в 2001 году несчастных случаев не было. Одной из причин такого состояния явилось трудное финансовое положение хозяйства ТОО "Россия". Это можно увидеть из таблицы 3.1, п. 7. Такое состояние по охране труда наблюдается в большинстве хозяйств в России в целом. Средства на мероприятия по охране труда должны выделяться в соответствии установленными нормами.

Распределение несчастных случаев по отраслям производства приведено в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Распределение несчастных случаев по отраслям производства.

Данные табл. 3.2 и табл.3.3 показывают, что наибольшее количество несчастных случаев приходится на такие отрасли, как ремонтные и транспортные работы. В ремонтных мастерских несчастные случаи связаны с несоблюдением техники безопасности и безопасных приемов работы. На транспортных работах несчастные случаи связаны с использованием неисправного инструмента, неисправных подъемных механизмов.

Причины несчастных случаев приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Причины несчастных случаев.

3.3 Мероприятия по улучшению состояния охраны труда

Для снижения производственного травматизма и заболеваемости в хозяйстве необходимо провести такие безотлагательные мероприятия, как повышение дисциплины труда, строгое выполнение и контроль за соблюдением требований безопасности жизнедеятельности, совершенствование и обновление оборудования ремонтных мастерских, а также необходимо провести следующие мероприятия:

· ответственным за безопасность жизнедеятельности в

подразделениях проанализироватьи проверить выполнение

мероприятий по улучшению условий труда;

· полностью целенаправленно использовать средства выделенные на охрану труда;

· обновить наглядную агитацию по безопасности жизнедеятнльности на производстве, проводить инструктажи качественно и своевременно;

· не допускать эксплуатацию машин и механизмов в неисправном состоянии и при отсутствии на них защитных кожухов, предусмотренных заводом - изготовителем;

· укомплектовать пожарные щиты;

· соблюдение техники безопасности;

· улучшение содержания территории и рабочих мест;

· соблюдение техники безопасности;

· максимально использовать средства индивудуальной защиты;

· обучение начинающих безопасным приемам работы

Во всех выявленных случаях нарушений правил техники безопасности проводить расследования и выявлять виновных.

3.4 Инструкция по охране труда при работе с проектируемым ботводробителем

1. Общие требования безопасности

Проектируемый ботводробитель агрегатируется с трактором, но настоящая инструкция распространяется на весь агрегат в целом. Поэтому к работе с таким агрегатом допускаются лица не моложе 17 лет, прошедшие медицинский осмотр, а также первичный и водный инструктаж на рабочем месте по технике безопасности, с ознакомлением правилами эксплуатации ботводробителя, а также имеющего удостоверение тракториста – машиниста на право управление тракторами тягового класса 14 кН.

Необходимо соблюдать внутренний распорядок хозяйства. Не допускать присутствия посторонних лиц на рабочем месте. К работе не допускаются лица, находящиеся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения. Запрещено употребление спиртных и наркотических веществ на рабочем месте.

1.3 Необходимо соблюдать режимы труда и отдыха согласно установленному внутреннему распорядку хозяйства.

1.4. В процессе удаления ботвы картофеля на данном агрегате должна быть обеспечена защита от следующих опасных и вредных факторов:

· все движущиеся и вращающиеся части оборудования (маховики, карданные валы, передачи и т.д.) должны быть надежно ограждены сплошными и сетчатыми ограждениями, съемными и легкоразборными;

· допустимый уровень шума на рабочем месте не должен превышать установленных норм, приведенных в действующих нормативных документах;

· не допускается превышение температуры и давления;

· повышенной вибрации;

· не допускается загорания и взрывов пыли, для этого необходимо выполнять профилактические меры;

· уровень запыленности и загрязненности не должен превышать установленных норм, приведенных в действующих нормативных документах;

1.5. Тракторист должен обеспечиваться средствами индивидуальной защиты: от шума – специальными наушниками, противошумными вкладками "Беруши"; от механических повреждений – защитные очки. Администрация должна обеспечить тракториста спецодеждой, которая включает в себя комбинезон из хлопчатобумажной и пылезащитной ткани на 12 месяцев и каждые шесть месяцев – комбинированные рукавицы.

1.6. При работе с картофеледробителем должны соблюдаться меры пожарной безопасности. В кабине трактора должен находиться исправный огнетушитель. Тракторист должен быть обеспечен штыковой лопатой. В кабине водителя должно быть чисто, предельно допустимая концентрация пыли и взрывоопасных паров не должна превышать допустимых норм.

1.7. О несчастных случаях следует сообщать главному инженеру, а также инженеру по технике безопасности. За помощью обращаться в медпункт. Тракторист должен уметь оказывать первую медицинскую помощь. О неисправности инструментов и оборудования также следует сообщать инженеру.

1.8. Каждый работник должен уметь оказывать первую доврачебную помощь при травмах и несчастных случаях. В кабине тракториста должна находиться медицинская аптечка и термос.

1.9. Тракторист должен соблюдать правила личной гигиены. Спецодежда должна быть чистой, перед обедом перед обедом необходимо мыть руки с содой и мылом. Рабочее место также должно быть чистым. После окончания работы, тракторист должен сменить одежду и провести мероприятия по личной гигиене.

1.10. Лица, не выполняющие требования настоящей инструкции, привлекаются к ответственности в дисциплинарном порядке.

2. Требования безопасности перед началом работы.

2.1. Надеть чистую рабочую одежду, завязать все завязки, чтобы не оставалось свободно свисающих концов. На рабочем месте должен быть порядок. Под ногами тракториста не должны мешаться лишние предметы. Перед началом работы необходимо надеть средства индивидуальной защиты. Проверить работу двигателя на холостом ходу и состояния трактора в целом.

2.2. Перед началом работы ботводробителя необходимо проверить:

· наличие и исправность кожухов вращающихся частей машины;

· наличие смазки в подшипниках машины;

· наличие исправных вспомогательных инструментов;

· целостность деталей и узлов агрегата;

· подтяжку всех болтовых соединений;

· проверить работу навесной системы;

· проверить работу ботводробителя на холостом ходу;

· проверить работу сигнализации.

2.3. Картофельную ботву начинают убирать в соответствии с агротехническими требованиями. На семенном картофеле ботву убирают за 10 – 12 дней, на продовольственную – за 4 – 5 дней.

2.4. Рабочее место должно соответствовать требованиям производственной санитарии и поддерживаться во время работы.

3. Требования безопасности во время работы.

3.1. Во время работы с ботводробителем тракторист должен неотлучно находиться на своем рабочем месте и выполнять правила технической эксплуатации.

3.2. Тракторист должен следить за работой ботводробителя. Ботва должна быть скошена не менее 80%. Тракторист должен следить, чтобы загрузка машины соответствовала ее эксплуатационной производительности.

3.3. Во время работы и переездов вскакивать на машину и сходить с нее на ходу категорически запрещается. Категорически запрещается проводить какие либо операции связанные с эксплуатацией и обслуживанием машин на ходу до полной остановки трактора. Все операции, связанные с эксплуатацией и обслуживанием машин (смазку, подтяжку креплений, регулировку, очистку рабочих органов, и т.д.), необходимо выполнять только при остановленном двигателе трактора. На крутой склон необходимо подниматься только задним ходом, при этом на сиденье должен находиться только тракторист, транспортировать машины со скоростью 13 или 12. Допускается работа на участках, крутизна которых не превышает 8..9 º.

3.4. Тракторист во время работы должен соблюдать правила пожарной безопасности. Курить во время работы запрещается.

3.5. При несоответствии длины резки ботвы следует отрегулировать ее положение опорного колеса при полной остановке агрегата.

3.6. Во время работы агрегата необходимо следить за процессом работы и при обнаружении неисправности немедленно остановить агрегат и устранить неисправность.

3.7. Во время работы использовать необходимые средства индивидуальной защиты.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. В случаях возникновения аварийной ситуации (посторонний шум, стук, вибрация корпуса и т.д.) немедленно остановить трактор и выключить ВОМ. Если возможно устранить неисправность на месте, то необходимо это сделать, соблюдая безопасные методы ремонта машины.

4.2. При травмировании рабочего необходимо оказать первую доврачебную помощь, затем обратиться в медпункт. Первая медицинская доврачебная помощь заключается в следующем:

· остановка кровотечения (при венозном или капиллярном кровотечении на рану накладывают давящую повязку, если кровотечение артериальное, то накладывают тугую повязку, жгут или закрутку выше ранения; затягивать жгут или закрутку следует только до остановки кровотечения);

· перевязка раны (бинт должен быть стерильным);

· наложение шины при переломах и вывихах (к ушибленному месту прикладывают холод);

· перемещение пострадавшего в безопасную зону;

· проведение искусственного дыхания (при необходимости);

· при ожогах первой степени применяют холодную воду, если ожог второй и третьей степени, накладывают стерильную повязку и пострадавшего отправляют медпункт.

5. Требования безопасности по окончании работ

5.1. После окончания работ следует поставить агрегат на место стоянки. Перевозить ботводробитель следует в транспортном положении. Разборка, очистка и смазка агрегата проводится при полной его остановке.

5.2. Сдача рабочего места производится бригадиру в таком виде, в каком машина была принята. На рабочем месте необходимо сделать влажную уборку. Ботводробитель очистить от грязи, пыли и оставшейся ботвы и другой растительности.

5.3. Во время перерывов и по окончании работы производится очистка рабочих органов ботводробителя от намотавшейся на вал ботвы и другой растительности.

5.4. При обнаружении во время работы недостатков, необходимо об этом сообщить главному инженеру хозяйства для своевременного их устранения.

3.5 Пожарная безопасность

На каждом производственном объекте приказом директора назначить лицо, ответственное за пожарную безопасность и вывешивается табличка, указывающая ответственное лицо за пожарную безопасность.

В целях соблюдения пожарной безопасности необходимо: в хозяйстве сформировать дружину из семи человек. На животноводческих фермах, мастерских, в гараже круглогодично выставлять сторожевую охрану, на зернотоках и картофелехранилищах также выставить сторожевую охрану, но только на период уборочных работ. Производственные объекты укомплектовать противопожарным инвентарем: противопожарными щитами, укомплектованными двумя ведрами, топором, ломом, лопатой, двумя огнетушителями; установить емкости с водой, не менее двухсот литров и ящики с песком. Зерноуборочные комбайны, бензозаправщики, автомобили, работающие на уборочных работах должны комплектоваться противопожарным инвентарем. На заправочных автомобилях должно быть постоянное заземление.

При составлении тракторного агрегата, в целях пожарной безопасности, необходимо выполнить следующие меры:

1. При осмотре двигателя обращать внимание на плотность соединения выхлопного коллектора с двигателем и выхлопной трубой.

2. Снабдить выхлопную трубу трактора искрогасителем.

3. Устранить течь топлива, масла.

4.Электропроводку трактора защищают от механических повреждений и попадания на нее масла и топлива, во избежание короткого замыкания.

5. Запрещается пользоваться открытым огнем вблизи емкости топливо -смазочных материалов трактора.

6. В кабине трактора, в обязательном порядке, должен быть исправный углекислотный огнетушитель марки ОУ.

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Охрана природы – актуальная проблема современности, дело большой государственной важности во многом зависит от сельскохозяйственных объединений, организаций, колхозов и совхозов, товариществ, то есть от руководителей, специалистов, рабочих, работающих в этих хозяйствах.

Вопросы охраны окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в настоящее время широко изучается наукой, все больше учитывается при развитии производства. Водная и ветровая эрозия – это самое тяжелые последствия неумелого вторжения человека в окружающую среду.

Анализ показывает, что в нашей стране различным видам эрозии подвержены до 17% сельскохозяйственных угодий или около 100 млн. га, в том числе 50 млн. га пашни. С целью охраны природы и окружающей среды системой земледелия предусмотрены конкретные мероприятия. В основных направлениях экономического и социального развития нашей страны введены специальные разделы "Мероприятия по защите почв от эрозии", "Система обработки почвы и система машин", разработаны агротехнические мероприятия по защите почв от эрозии на пашне, на кормовых угодьях, которые являются важным и доступным для хозяйства фактором охраны труда.

Агротехнические мероприятия в комплексе мер борьбы с водной и ветровой эрозией являются наиболее доступными и дают эффект в первый же год их применения.

На склонах крутизной 1,5º-3,0º вспашку, посев и уход за сельскохозяйственными культурами необходимо проводить только поперек склона и без борон. На более крутых склонах 3º-5º вспашку проводить не рекомендуется, она заменяется плоскорезной обработкой. На склонах неодинаковой по крутизне и направлению применяют контурную вспашку. Также применяется бороздование, лункование, щелевание на поверхности почвы. Возделывать пропашные культуры на склонах крутизной более 1º-2º не допускается из-за эрозионных процессов.

Есть необходимость строить на каждой ферме водохранилище и жижесборник.

Протравливание семян, опрыскивание растений проводить специальными машинами. Тара из-под ядохимикатов подлежит сожжению или обеззараживанию в специально отведенных для этого местах, не ближе 1 км от производственных помещений и жилья.

С целью охраны окружающей среды необходимо обеспечить рациональное использование пестицидов, постепенное совершенствование их ассортимента, введение контроля над содержанием остаточных количеств пестицидов в объектах окружающей среды.

С целью создания санитарных противопожарных и оздоровительных условий между жилой зоной и производственной зоной необходимо насаждать древесно-кустарниковой растительностью.

5. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

5.1 Экономическая эффективность конструкторской разработки

Для сравнения с изготовленной ботвоудаляющей машиной выбираем выпускаемую промышленностью ботвоуборочную машину КИР-1,5 Б Оба сравниваемые варианты (базовый и проектируемый) ботвоудалителей агрегатируются трактором МТЗ-80/82.

Определим часовую производительность ботвоуборочных машин. КИР-1,5Б имеет производительность – 0,7 га/ч.

Часовую производительность проектируемой машины найдем по формуле:

Wч=0,1*Вр*Vр*k, (5.1)

где Вр – рабочая ширина захвата, м;

Vр – рабочая скорость движения машины, км/ч;

k – коэффициент использования рабочей смены (k=0,6…0,95).

Принимаем k=0,95. Рабочая скорость машины 12 км/ч.

Wч=0,1*1,4*12*0,95=1,6 га/ч

Фондоемкость процесса вычислим по формуле:

Fе=Бс/Wч*Тгод, (5.2)

где Бс – балансовая стоимость машины, руб.;

Тгод – годовая загрузка машины, ч;

Wч – часовая производительность, га/ч.

Fе ₀ =45000/0,7*100=642,86 руб./га.

Fе ₁ =8000/1,6*44=113,64 руб./га.

Энергоемкость процесса определим из выражения:

Эе=Nе/Wч, (5.3)

где Nе – мощность машины, кВт;

Wч – часовая производительность, га/ч.

Эе ₀ =10/0,7=14,3 кВт*ч/га.

Эе ₁ =3/1,6=1,87 кВт*ч/га.

Металлоемкость:

Ме=М/(Wч*Тгод*Тсл), (5.4)

где М – масса машины, кг;

Тгод – годовая загрузка, ч;

Тсл – срок службы, лет.

Ме₀ =1800/(0,7*100*2)=12,86 кг/га*лет

Ме₁ =250/(1,6*44*7)=0,51 кг/га*лет.

Трудоемкость определим по формуле:

Те=nобсл/Wч, (5.5)

где nобсл – количество обслуживающего персонала, чел..

Те₀ =1/0,7=1,43 чел*ч/га

Те₁ =1/1,6=0,63 чел*ч/га.

Эксплуатационные затраты вычислим по формуле:

U=ЗП+А+ТР+ТСМ+Пр, (5.6)

где ЗП – заработная плата с начислениями на социальные нужды, руб;

А – амортизационные отчисления, руб;

ТР – отчисления на текущий ремонт, руб;

ТСМ – затраты на топливо-смазочные материалы, руб;

Пр – прочие затраты, руб.

ЗП₀ =70/0,7*13,3*1,261=1677,13 руб.

ЗП₁ =70/1,6*13,3*1,261=733,74 руб.

Амортизационные отчисления:

А=Бс*а/100, (5.7)

где а – норма амортизационных отчислений (а=14,2%)

А₀ =45000*14,2/100=6390 руб.

А₁ =8000*14,2/100=1136 руб.

Текущий ремонт:

ТР=Бс*b/100, (5.8)

где b – норма отчислений на текущий ремонт (b=7.1%)

ТР₀ =45000*7,1/100=3195 руб.

ТР₁ =8000*7,1/100=568 руб.

Топливо смазочные материалы:

ТСМ=(Кдт*Цдт)+(Кдм*Цдм), (5.9)

где Кдт – количество дизельного топлива, л;

Цдт – цена одного литра дизельного топлива, руб;

Кдм – количество дизельного масла, л (7% от Кдт);

Цдм – цена одного литра дизельного масла, руб.

ТСМ₀ =(800*7)+(56*10,5)=6188 руб.

ТСМ₁ =(352*7)+(24,64*10,5)=2722,7 руб.

Прочие затраты:

Пр=(ЗП+А+ТР+ТСМ)*0,05, (5.10)

Пр₀ =(1677,13+3195+6188+6390)*0,05=872,5 руб.

Пр₁ =(733,74+1136+2722,7+568)*0,05=258,02 руб.

U₀ =18322,5 руб.

U₁ =5418,42 руб.

Уровень приведенных затрат:

Zпр=U+Ен*К/Q, (5.11)

где U – эксплуатационные затраты, руб;

Ен – нормативный коэффициент (Ен=0,15)

К – капитало вложения, руб.

Q – объем работ, га.

Zпр₀ =18322,5+0,15*45000/70=358,18руб/га,

Zпр₁ =5418,42+0,15*8000/70=94,55 руб/га.

Годовая экономия эксплуатационных затрат:

Эг=U₀ -U_1. (5.12)

Эг=18322,5-5418,42=12904,08 руб.

Годовой экономический эффект:

Ээф=(18322,5+0/100*0,15)-(5418,42+8000/44*0,15)=12876,8 руб.

Срок окупаемости:

Т=К₁ /Эг (5.13)

Т=8000/12904,08=0,62 года

Срок окупаемости проектируемой ботвоуборочной машины – 7,5 месяцев. Фактический коэффициент эффективности капитальных вложений определяется по формуле:

Е_ф = 1/Т, (5.14)

Е_ф = 1/ 0,62= 1,61.

По полученным результатам видно, что разработанная конструкция способствует уменьшению эксплуатационных затрат, что и требовалось доказать, следовательно конструкцию необходимо внедрять в анализируемое хозяйство.

Экономические расчеты приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1. Экономическая эффективность конструкторской разработки

5.2 Экономическая эффективность дипломного проекта

5.2.1 Расчеты по составлению технологической карты на удаление ботвы картофеля

Количество нормо-смен на объем работы определяется по формуле:

(5.15)

где - объем работы по данной технологической операции, га;

- сменная норма выработки по этой операции, га/см .

.

Объем работ в условных эталонных гектарах:

(5.16)

где - сменная эталонная выработка,

;

- количество нормо-смен, н-см.

Тарифный фонд оплаты труда:

, (5.17)

где -дневная тарифная ставка, соответствующая III разряду работы;

;

- количество нормо-смен, н-см;

- количество людей, обслуживающих агрегат, чел;

- коэффициент, учитывающий единый социальный налог.

Потребность топлива в центнерах:

, (5.18)

где - норма расхода топлива на единицу работы, кг/га;

- объем работы, га.

.

Затраты на топливо и смазочные материалы:

, (5.19)

где - комплексная цена на 1ц сложного топлива, руб;

- потребность в топливе, ц.

Затраты на ремонт и техническое обслуживание тракторного агрегата:

, (5.20)

где - балансовая стоимость трактора и

сельскохозяйственной машины, руб.;

- норма затрат на ремонт и ТО трактора и сельскохозяйственной машины, %;

- физический объем работы, га;

-годовая загрузка трактора, сельскохозяйственной машины, ч.

Определим годовую загрузку трактора и ботвоуборочной машины:

, (5.21)

где - сменная норма выработки, га/см;

- время смены, (7 часов);

- нормативная годовая загрузка машин, ч.

Затраты на ремонт и техническое обслуживание тракторного агрегата:

ХО -

Х1 -

Амортизационные отчисления по тракторным агрегатам:

, (5.22)

где - балансовая стоимость трактора и

сельскохозяйственной машины, руб.;

- норма амортизации трактора и сельскохозяйственной машины, %;

- годовая загрузка трактора и сельскохозяйственных машин, ч;

Q – физический объем работ, га.

ХО -

Х1 -

Затраты труда в человеко-часах:

(5.23)

где - время смены, ч;

- количество норма-смен, н-см;

- количество людей, обслуживающих агрегат, чел.

5.2.2 Расчет дополнительных капитальных вложений и показателей экономической эффективности проекта

Дополнительные капитальные вложения при составлении технологической карты определяются с использованием формулы:

, (5.24)

где - балансовая стоимость конструкций, руб.;

- объем работы в технологической карте, га;

- количество машин в одном агрегате, ед.;

- сменная норма выработки, га/см;

- коэффициент сменности (1…2);

- срок выполнения работы , дней.

Расчет показателей экономической эффективности проекта производится в такой последовательности:

Плотность механизации:

, (5.25)

где - объем работ, усл. эт. га;

- физический объем работ, га.

ХО, Х1 -

Фондоемкость производства, руб/га:

, (5.26)

где - сумма амортизационных отчислений по технологической карте, руб.;

- физический объем работ, га.

ХО -

Х1 -

Энергоемкость производства, кВт-ч/га:

, (5.27)

где - мощность двигателей тракторов, кВт;

- время смен, ч;

- количество нормо-смен, н-см;

- физический объем работ, га.

ХО, Х1 -

Трудоемкость производства, чел-ч/га:

, (5.28)

где - затраты труда, чел-час;

- физический объем работ, га

ХО, Х1 -

Уровень эксплуатационных затрат, руб/га:

, (5.29)

где - тарифный фонд оплаты труда, руб.;

- затраты на топливо и смазочные материалы, руб.;

- затраты на ремонт и ТО, руб.;

- амортизационные затраты, руб.;

- прочие затраты (5…10% от суммы предыдущих элементов), руб;

- физический объем работ, га.

ХО -

Х1 -

Уровень приведенных затрат, руб/га:

(5.30)

где - эксплуатационные затраты, руб/га;

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, (0, 15); - удельные капитальные вложения или фондоемкость производства, руб/га.

ХО -

Х1 -

Годовая экономия:

(5.31)

где - уровень эксплуатационных затрат по базовому и по проекту, руб/га;

- физический объем работ, га

Годовой экономический эффект:

, (5.32)

где - годовая экономия, руб;

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

- дополнительные капитальные вложения, руб.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений:

, (5.33)

где - дополнительные капитальные вложения, руб.;

- годовая экономия, руб.

Коэффициент эффективности дополнительных капитальных вложений:

, (5.34)

где - срок окупаемости капитальных вложений, лет.

Результаты расчетов сведем в таблицу 5.2.

Таблица 5.2. Показатели сравнительной экономической эффективности механизации удаления ботвы картофеля

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен краткий анализ хозяйственной деятельности СПК "Ижевский" Завьяловского района.

2. Проведен сравнительный анализ существующих типов ботвоудалителей и выявлены их недостатки.

3. Разработана новая машина для удаления ботвы картофеля на корню с горизонтально вращющимися рабочими органами. Новый ботводробитель обеспечивает повышение производительности и полноту удаления ботвы картофеля на корню при минимальных повреждениях клубней, за счет улучшения технологического процесса.

4. В результате расчетов установлены геометрические и конструктивные параметры рабочего органа и машины в целом.

5. Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности на производстве.

6. Рассчитан годовой экономический эффект от применения проектируемого ботводробителя и срок его окупаемости.

7. Изложенный материал пояснительные записки сопровождается графической частью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины – 2-ое изд., - М.: Машиностроение, 1984 г.

2. Илларионов А.Н., Ямбаев Л.М. Механизированная уборка картофеля в Нечерноземной зоне, – М.: Россельхозиздат, 1981 г.

3. Фере М.Э., Бубнов В.З. и др. Пособие по эксплуатации машинно- тракторного парка, – М.: Колос, 1971 г.

4. Иофинов С.А., Лытко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка – 2-ое изд., – М.: Колос, 1984 г.

5. Чернавский С.А., Боков К.М., Чернин И.М. Курсовое проектирование деталей машин, – М.: Машиностроение, 1988 г.

6. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А. Комплексная механизация возделывания, уборки и хранения картофеля, – М.: Колос, 1977 г.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: в 7-и томах, – М.: Машиностроение, 1988 г.

8. Власов Н.С. и др. Организация производства в сельскохозяйственных предприятиях, – М.: Колос, 1982 г.

9. Беляев Н.М. Сопротивление материалов, – М.: Наука, 1976 г.

10. Красниченко А.В. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин: в 2-х томах, – М.: Колос, 1962 г.

11. Белкин И.М. Допуски и посадки, – М.: Колос, 1992 г.

12. Михайлов В.Н. и др. Охрана труда в сельском хозяйстве. Справочник, – М.: Агропромиздат, 1989 г.

13. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины, - М: Колос, 1994 г.

14. Босой Е.С. Режущие аппараты уборочных машин. М:Машиностроение, 1967г.

15. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. – М.:Машиностроение, 1979г..

16. Методика изучения физико - механических свойств сельскохозяйственных растений. - М.:ВИСХОМ, 1960г.

17. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.:Машиностроение, 1983г.

18. Дмитриева З.А. Справочник картофелевода. - Мн.:Ураджай, 1989г.

19. Богданов В.Н. Справочное руководство по черчению. – М.:Машиностроение, 1989г.

20. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1986г.