Расчет параметров дискового разбрасывателя минеральных удобрений

Metodika rascheta vzyata iz MU Proektirovanie s kh mashin Ryazan 2016.pdf

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ П.А.КОСТЫЧЕВА»
Факультет инженерный
Кафедра: «Технические системы в агропромышленном комплексе»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ
РАБОТАМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
«Проектирование машин и оборудования для растениеводства »
Уровень профессионального образования
(бакалавриат специалитет магистратура)
Направление(я) подготовки (специальность)
04.06 Агроинжененрия
(полное наименование направления подготовки)
« Проектирование и испытание технических систем» «Эксплуатация и сервис технических систем»
(полное наименование профиля направления подготовки из ОП)
Квалификация выпускника
Методические указания разработаны с учетом требований федерального
государственного образовательного стандарта высшего образования по
направлению подготовки (специальности) 35.04.06 Агроинженерия
утвержденного «23» сентября 2015 г.
(дата утверждения ФГОС ВО)
Правила техники безопасности при выполнении практических
Занятий по блоку: «Проектирование машин и оборудование
для растениеводства»
Работа№ 1. Проектирование плуга с пластинчатыми отвалами 7
1.Виды основной обработки почвы 8
2.Механическая обработка почвы. Физико - механические свойства
почвы как фактор определяющий работу почвообрабатывающих орудий .. 13
3. Назначение навесного плуга с пластинчатыми отвалами
агротехнические требования к вспашке 14
4.Технологический расчет процесса отвальной обработки почвы .. 15
5. Патентный поиск и анализ конструкций корпусов плугов
6. Разработка технического задания на проектирование корпус плуга
с пластинчатым отвалом
7. Обоснование конструкции корпуса плуга с пластинчатыми отвалами .
8. Расчет элементов конструкции плуга ..
9. Расчет болтового соединения опор корпуса плуга ..
10. Расчет продольной устойчивости агрегата в транспортном
11. Устройство и технологический процесс вспашки почвы плугом ..
12. Расчет экономической эффективности разработки пластинчатых
отвалов плуга ПЛН-8-40
Работа № 2. Проектирование дисковых рабочих органов
комбинированного агрегата обработки почвы 54
1. Системы обработки почв под зерновые культуры .
2. Физико - механические свойства почвы как фактор
определяющий работу почвообрабатывающих орудий .
3. Назначение комбинированного агрегата и агротехнические требования
к поверхностной обработки почвы .. 59
4.Технологический расчт процесса обработки почвы
комбинированным агрегатом 60
5. Патентный поиск и анализ сочетаний рабочих органов
комбинированных агрегатов обработки почв .
6. Разработка технического задания на проектирование
рабочего органа комбинированного агрегата . 67
7. Обоснование конструктивно - технологической схемы
культиватора КПК-8А ..
7.1. Расчт основных параметров сферического диска ..
7.2. Силовой расчт дискового рабочего органа
7.3. Подбор гидроцилиндра поднятия секции культиватора .
7.4. Подбор подшипников ..
8. Устройство подготовка к работе регулировки и технологический
процесс комбинированного агрегата .
9. Расчет технико-экономических показателей КПК – 8А
с разработанным рабочим органом
Работа№ 3. Проектирование разбрасывающего барабана твердых
органических удобрений машины РОУ-6М.
1. Технологии внесения органических удобрений .
2. Основные физико-механические свойства тврдых
органических удобрений ..
3. Назначение машины РОУ-6М и агротехнические требования
к поверхностному внесению твердых органических удобрений
4. Технологический расчет процесса внесения органических удобрений..
5. Патентный поиск и анализ конструкций разбрасывающих барабанов
6. Разработка технического задания на машину РОУ-6М
с проектируемым барабаном ..
7. Обоснование конструктивно-технологической схемы барабана .
7.1. Расчет параметров разбрасывающего барабана
7.2. Силовой и энергетические расчеты барабана
7.3.Кинематический расчет привода разбрасывающего барабана.
7.4. Расчет вала разбрасывающего барабана на прочность .
процесс внесения ТОУ машиной РОУ-6М ..
9. Расчет технико-экономических показателей агрегата внесения
органических удобрений МТЗ-80+РОУ-6М
Работа № 4. Проектирование разбрасывающего дискового
устройства минеральных удобрений машины СТТ-10
1. Обзор способов внесения минеральных удобрений
2. Краткая характеристика минеральных удобрений ..
3. Назначение машины СТТ-10 и агротехнические требования
к поверхностному внесению минеральных удобрений ..
4. Технологический расчет процесса внесения минеральных удобрений..
5. Патентный поиск и анализ разбрасывателей минеральных удобрений 135
6. Разработка технического задания на проектирование дискового
разбрасывающего устройства
7. Обоснование конструктивно-технологической схемы дискового
разбрасывающего устройства машины СТТ-10 .
8. Расчет основных параметров разбрасывающего устройства ..
9.Силовой расчет дискового разбрасывающего устройства . 145
10. Кинематический расчет привода разбрасывающего устройства 148
11. Расчет вала диска на прочность .. 149
12. Расчет технико-экономических показателей модернизированного
разбрасывающего устройства машины СТТ-10 для внесения удобрений 152
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
при выполнении практических занятий
Требования настоящей инструкции распространяются на студентов выполняющих лабораторные работы (задания) по дисциплине « Проектирование машин и оборудования для растениеводства».
Допускаются к выполнению работ студенты получившие инструктаж по технике
безопасности и расписавшиеся в журнале регистрации инструктажей.
Выполнение работ проводится по звеньям. Нахождение на рабочих местах студентов других звеньев запрещается.
Приборы лабораторные установки инструменты инвентарь можно использовать
только в лаборатории где проводятся занятия выносить их из учебной лаборатории
(аудитории) запрещается.
1. При выполнение лабораторных работ одежда должна быть без развевающихся
2. При обнаружении возникшей опасности и вредности (запах гари обрыв фазного провода наклоны сельскохозяйственных машин и т.п.) необходимо прекратить выполнение работы и сообщить об этом преподавателю.
3. При всех микротравмах ушибах и других случаях травматизма и заболеваниях
немедленно сообщить преподавателю ведущему занятия и принять меры по оказанию первой помощи пострадавшему.
4. За невыполнение требований инструкции виновные несут дисциплинарную ответственность а в особых случаях административную.
Перед началом выполнения работы необходимо
1. Рабочее место содержать в чистоте нельзя загромождать посторонними предметами (портфелями сумками и т.д.).
2. Изучить содержание и порядок выполнения работы по методическим указаниям.
3. Следует определить опасные зоны машины убедиться в надежности установки
машины и отсутствии возможности опрокидывания наклона или е падения.
4. Убедитесь в исправности штепсельных розеток вилок выключателей проводов на рабочем месте.
1. В случаях отсутствия напряжения в электрической сети запрещается самим
проверять наличие его и производить замену сгоревших плавких вставок предохранителей.
2. Запрещается подходить к электрощитам и производить какие-либо переключения в них.
3. Во избежание поражения электрическим током не пользуйтесь металлическими
предметами (металлическими метрами линейками ножами) вблизи токоведущих
частей находящихся под напряжением.
4. Не касайтесь открытых неизолированных контактов и соединительных проводов когда приборы (оборудование) включены в сеть.
5. Изучая машины в лабораториях и на площадках проявляйте осторожность и
взаимную согласованность действий между членами звена.
После окончания работы
Отключить электропитание оборудования приборов.
2. Произвести тщательную уборку рабочего места и поставить об этом в известность преподавателя.
3. Сдать преподавателю
использовавшиеся при работе приборы методические
Настоящее учебное пособие предназначено для формирования у магистров систему профессиональных знаний умений и навыков по вопросам
основ особенностей проектирования и испытаний машин и оборудования для
растениеводства в частности:
– разработки конструкторской документации необходимой для изготовления монтажа и эксплуатации создаваемой машины;
- осуществлять контроль соответствия разрабатываемых проектов стандартам техническим условиям и другим нормативным документам;
- разработать рекомендации по повышению уровня соответствия испытуемых машин орудий исходным требованиям на базовые машинные технологические операции в растениеводстве.
Работа №1. Проектирование навесного плуга
-изучить стадии проектирования и конструирования корпуса плуга с пластинчатыми отвалами;
- изучить правила подготовки и передачи плуга МИС и методику проведения
- изучить конструкции корпусов плугов и их назначения;
-разработать техническое задание на проектирование корпуса плуга:
- обосновать параметры и скоростные режимы работы навесного плуга с пластинчатыми отвалами;
–оценить экономические показатели эффективности плуга с пластинчатыми отвалами;
Основная обработка почвы во многих странах мира предусматривает вспашку
почвы плугами. Процесс этот настолько трудоемкий что его совершенствованием заняты как ученые так и инженеры - практики инженеры - механики.
Кризис топливно-энергетической отрасли заставляет искать выход в создании
энергосберегающих технологий в том числе и в снижении энергоемкости пахотных
агрегатов за счет создания новых и совершенствования существующих форм лемешно - отвальных поверхностей плужных корпусов. Результатом таких исследований
могут явиться плужные корпусы эффективно и качественно воздействующие на почву при минимальных затратах энергии.
Создание новых форм рабочих поверхностей плужных корпусов представляет собой
длительный процесс. Объясняется это сложностью строения и свойствами почвы а
также многокритериальностью взаимосвязи свойств почвы и формы лемешно отвальной поверхности (ЛОП) корпусов.
Важнейшей задачей сельскохозяйственного производства является повышение
производительности труда снижение материальных затрат на выполнение одной из
самых трудоемких сельскохозяйственных работ – вспашки. Механическая обработка
почвы является важнейшим технологическим процессом в земледелии и проводится
для создания рыхлого слоя перемешивания частиц почвы с удобрениями а также
уничтожения сорной растительности. Наиболее распространенным приемом механической обработки почвы является вспашка
Решению этой задачи в немалой степени способствует качественное выполнение
основной обработки почвы в основном которая зависит от выбора совершенной
геометрической формы лемешно-отвальной поверхности (ЛОП). В настоящее время
создаются варианты корпусов дам работы в определенных почвенных условиях в
том числе и для липких почв. При этом лемешно-отвальная поверхность удовлетворительно обеспечивает агротехническое качество пахоты при очень большой энергоемкости так как отсутствует аппарат поиска компромиссного решения задач энергетического и технологического характеров.
Рабочие поверхности плужных корпусов культурного типа выпускаемые в соответствии с ГОСТом Р50694-94 (ИСО 891094) обеспечивают агротехническое качество пахоты и при скоростях выше 7 кмч их энергоемкость растет что ставит задачу
замены их на новые менее энергоемкие формы.
1. Виды основной обработки почвы
Свойства почвы в различных природно-климатических зонах Российской Федерации весьма разнообразны поэтому следует применять разные способы ее обработки.
В зависимости от природно – климатических условий применяется следующие виды
вспашки: отвальная с полным или частичным оборота пласта гладкая ромбовидная безотвальная и ярусная. В нашей стране в основном используют отвальную
вспашку лемешными плугами в процессе которой происходит рыхление пахотного
слоя оборот пласта и заделка растительных остатков.
Вспашка с полным оборотом пласта (рис. 1.2 а) предназначена для уничтожения
растительного покрова путем заделки его на дно борозды. Во время вспашки
почвы плугом с винтовой формой отвала пласт оборачивается на 180° но
плохо крошится. Данный вид отвальной обработки называют полным
оборотом пласта на 1800
Рисунок 1.2. – Корпус винтового отвала -а: б- схема вспашки почвы с
–лемех; 2 –доска полевая; 3 – отвал винтовой; 4 – стойка; 5 – нож дисковый
Полный оборот пласта осуществляется корпусами с винтовыми отвалами при условии что ширина пласта b
(здесь а — толщина пласта).
Отвальная вспашка является эффективным способом борьбы с вредителями и болезнями растений такими как фузариозом бурой ржавчиной мучнистой росой и корневой гнилью. Такую вспашку рекомендуется использовать при обработке целинных
залежных земель пастбищ и лугов.
Взмет пласта - это прием обработки почвы плугом обеспечивающий крошение
рыхление и оборачивание слоя почвы на угол 1350(рис.1.3 а). Такой вид обработки
получается при использовании корпусов с полувинтовыми отвалами. Взмет пласта
почвы используются осенью при обработке сильно засоренных полей и задерненных почв. При таком виде вспашки образуются пустоты 3 нарушающие водновоздушный режим почвы пашня получается гребнистой с высотой гребней
hгравными7 см. а в местах стыка пластов выступает не заделанная дернина или
стерня. В связи с неполным оборачиванием дернины жизнедеятельность растений окончательно не прекращается. Для устранения этого недостатка используют
углосним (рис. 1.4 в) который отрезает с полевой стороны пласта небольшой трехгранный почвенный пласт и сбрасывает его на дно борозды.
Рисунок 1.3. – Корпус полувинтового отвала: а - схема оборачивания пласта почвы
на угол 1350 - взмет зяби:
– стойка; 2 –отвал; 3 – лемех; 4 – доска полевая; 5 – перо удлинительное
Углоснимы устанавливают на корпуса плуга вместо предплужников при
вспашке почв засоренными камнями (рис. 1.4 а) которые срезают верхний угол
пласта и укладывается на дно борозды (рис.1.4 б).
Рисунок 1. 4. - Схема вспашки почвы корпусом плуга с углоснимом
а – корпус плуга с углоснимом в двух проекциях: 1 –отвал; 2 – углосним; 3 4 –
болты специальные; 5 – лемех.
б- схема отвала пласта почвы корпусом с углоснимом;
Углоснимы устанавливают встык с верхним обрезом отвала. Правильная
установка углоснима предусматривает расположение задней части его крыла от
плоскости отвала на расстоянии не менее 200мм (рис.1.4а).
Культурная вспашка выполняется корпусами с культурными отвалами и
предплужниками (рис 1.5). Ширина захвата предплужника составляет 23 ширина
захвата основного плужного корпусаb. Лемех 4 предплужника отрезает верхнюю часть пласта в виде четырехгранной призмы 6(рис. 1.5 а) а
цилиндрический отвал 3 предплужника сбрасывает ее на дно борозды.
Оставшийся Г-образный пласт подрезается лемехом 5 корпуса и перемещается на
переднюю цилиндрическую часть отвала 7. За счет изгиба пласта почвы
он крошится и продвигаясь на заднюю винтовую часть отвала пласт оборачивается и заделывает пожнивные остатки.
При работе плугов с корпусами культурного отвала с предплужниками подрезаются лемехами корни обеспечивается оборачивание почвенного пласта запахиваются сорняки и их осыпавшиеся семена пожнивные остатки с вредителями и
возбудителями болезней сельскохозяйственных культур органические и минеральные удобрения. Высокое качество вспашки создают необходимые условия
нормального развития культурных растений получения высоких урожаев
улучшения качества последующих работ.
Рисунок 1.5.- Корпус культурного отвала с предплужником и схема культурной
–рама плуга; 2 - стойка предплужника; 3 – отвал предплужника; 4 –лемех
предплужника; 5 -лемех корпуса плуга; 6 - доска полевая; 7 – отвал корпуса плуга; 8
а – схема культурной вспашки почвы; 5 – пласты почвы отваленные корпусом
плуга; 6 – часть пласта почвы в виде четырехгранных призм отваленных предплужниками
Вспашка с почвоуглубителем (рис.1.5)применяется на дерново-подзолистых
почвах с неглубоким расположением подзола который лишь рыхлится почвоуглубителем.
Рисунок 1.5. - Корпус плуга с почвоуглубительной лапой и схема культурной вспашки почвы с рыхлением дна борозды: а - корпус плуга с почвоуглубительной лапой: 14 –стойки; 2 –кронштейн; 3 –лапа; 5 – доска полевая; 6 –
лемех; 7 – отвал; б -схема культурной вспашки почвы с углубление и рыхлением
дна борозды; 1 -часть пласта почвы в виде четырехгранных призм отваленных предплужниками; 2 - пласты почвы отваленные корпусом плуга; 3 – слой дна борозды
разрыхленный почвоуглубительной лапой.
Стрельчатая почвоуглубительная лапа3 установленная на кронштейне 2 позади
корпуса и ниже лемеха (рис.1.5) рыхлит дно борозды или плужную подошву. В стойке 4 почвоуглубительной лапы имеются отверстия позволяющие изменять глубину
рыхления а в пределах 6 15см. В результате такого воздействия в подзолистом
слое возникают почвообразовательные процессы позволяющие через несколько лет
сделать его плодородным. Ширина захвата почвоуглубительных лап равна 26 или
см. Их устанавливают на лемешные плуги общего и специального назначения с
корпусами шириной захвата соответственно 30 и 35см.
Отвальную вспашку производят плугами общего назначения марки ПЛН-3-35
ПЛН-5-35 ПЛП-6-35 ПЛН-8-40 с предплужниками (кроме запашки навоза и перепашки) на глубину 016 030 м.
Ромбовидная вспашка – выполнятся ромбовидными отвалами корпусов плуга
которые хорошо оборачивают и крошат пласт и обеспечивают выравнивание поверхности вспаханного поля. Наличие бокового лемеха 4 (рис. 1. 6) позволяет снизить
удельное сопротивление плуга и уменьшить степень уплотнения отваливаемого пласта колесами трактора.
Основными преимуществами ромбовидных корпусов следует считать: 1 - при
работе плугов пласты отваливаются неодинакового поперечного сечения (рис. 1.6
а) благодаря чему уменьшается забивание отвалов почвой.
- облегчается вождения трактора около косого среза боковой стенки борозды;
- расстояние между корпусами составляет 55см что позволяет увеличить
число корпусов на раме плуга;
Рисунок 1.6.- Корпус плуга с ромбовидными отвалами
– лемех; 2 – отвал; 3 – стойка; 4 –лемех боковой.
а - схема поперечного разреза пластов вспаханных ромбовидными корпусами
Гладкой вспашкой называется вспашка без свальных гребней и развальных
борозд Вспаханное поле имеет выровненную поверхность что создает благоприятные условия для роста растений и работы машин выполняющих следующие за
вспашкой технологические процессы.
Гладкая вспашка полей выполняется оборотными плугами марки ПНО-4-30
ПНП-3-35 и новым плугом полунавесным с регулируемой шириной захвата ППО57-35.
Безотвальная вспашка – выполняется чизельными плугами. Цель такой
обработки – сохранить стерню на поверхности с целью сохранения влаги и защиты почвы от ветровой эрозии. Глубина до 04 м. Такая вспашка способствует
повышению культуры земледелия и увеличивает урожайность до 9 %.
Гладкая вспашка – обработка почвы без разъемных борозд и свальных
гребней. Выполняется оборотными или балансирными плугами на глубину до
Ярусная вспашка - при ярусной вспашке (двух ярусным плугом) обрабатываемые ярусы меняются местами. В этом случае засоренность почвы снижается в 2-3 раза а урожайность повышается до 12 %.
2. Механическая обработка почвы. Физико - механические свойства почвы
как фактор определяющий работу почвообрабатывающих орудий
Механическая обработка почвы играет одинаково важную роль в формировании урожая на всех почвах при обычных погодных условиях. Многолетними наблюдениями установлено что доля механической обработки почвы в урожае сельскохозяйственных культур составляет 12.14% в Центральном Черноземье России.
Механическая обработка почвы - это процесс взаимодействия между рабочими
органами машин (орудий) и почвой.
В общем случае механическая обработка почвы означает что почва деформируется под действием сил возникающих в процессе взаимодействия рабочих органов
орудия с почвой. При создание орудий можно изменять величину и форму поверхности рабочих органов значит и силы действующие на почву.
Реакция почвы на прилагаемое усилие является сопротивлением почвы обработке. Реакция рабочего органа на действие почвы - это силы вдоль поверхности
контакта рабочего органа которые распространяются от поверхности контакта
вглубь вызывая разрушение или уплотнение почвы в зависимости от ее влажности и
механического состава.
Усилия и напряжения во внутренних точках твердого тела возникающие под
действием поверхностных сил можно представить если мысленно выделить из тела
только некоторую часть. На эту выделенную часть со стороны остальных частей тела
будут действовать силы - на поверхности выделенной части имеют место напряжения. Эти напряжения подчинены следующим условиям:
- силы приложенные к выделенному объему должны быть равны нулю в состоянии покоя;
- силы приложенные к выделенному объему должны быть равны произведению массы выделенного объема на его ускорение в случае движения.
Кроме того должны выполняться аналогичные условия для моментов этих сил.
Почва состоит из твердой жидкой и газообразной сред. Твердая фаза почвы включает в себя минеральные и органические вещества различного размера. Различают
следующие группы твердой минеральной фазы:
«физическая глина» - частицы размером менее 001 мм; «физический песок» - частицы размером 001.2 мм; «хрящ» - частицы размером 3.10 мм; «щебень» - элементы
размером 10.100 мм; «камни» - элементы размером более 10 см. В зависимости от
процентного содержания в почве песка и глины различают почвы: песчаные супесчаные суглинистые и глинистые:
В исследованиях взаимодействия рабочих органов с почвой при механической
обработке принято фиксировать некоторые физико- механические характеристики
почвы от которых зависят результативность и характер этого взаимодействия:
- твердость и прочность почвы;
- трение почвы о поверхность рабочего органа при движении;
- трудность обработки почвы;
- абразивные свойства почвы.
Практически все свойства почвы в том числе и перечисленные выше зависят
Абсолютной влажностью почвы называют влажность вычисленную по следующей зависимости:
где Gв - масса образца влажной почвы;
Gс - масса этого же образца почвы после высушивания.
Способность частиц почвы удерживаться в определенном положении относительно друг друга и сопротивляться деформациям определяет прочность почв. В связи с особенностью строения почвы процессы ее разрушения существенно отличаются
от разрушения например металлов имеющих однородное строение.
Для определения возможности крошения почвы с наименьшими затратами надо знать величину предела ее прочности при различных видах напряженных состояний. При этом следует отличать прочность слежавшейся связной почвы из которой
можно вырезать монолит и подвергать его испытаниям и прочность отдельных
структурных элементов часто слабо связанных между собой.
Главным методом снижения тягового сопротивления орудий является обработка почвы в период ее физической спелости. Земледелец не может изменить тип почвы и ее физико-механические свойства но он имеет возможность контролировать
изменение твердости и объемной массы почвы во времени и экономить до 10 15%
горючего при обработке почвы.
3. Назначение навесного плуга с пластинчатыми отвалами агротехнические требования к вспашке
Плуг ПЛН-8-40 является главным орудием для основной обработки почвы вспашки. Плуг предназначен для вспашки под зерновые и технические культуры на
глубину до 30 см различных почв не засоренными камнями с удельным сопротивление до 009 МПа твердостью до 30 МПа и влажностью 12 25%..
Агротехнические требования к вспашке
Рабочая скорость движения пахотных агрегатов с обычными корпусами - 5 8
кмч со скоростными - 8 10 кмч.
Отклонение средней глубины вспашки от заданной допускается на ровных полях
При вспашке должно быть обеспечено полное оборачивание и хорошее крошение пласта. Вспаханный слой должен быть рыхлым жнивье и сорные растения а
также органические и минеральные удобрения запаханы. Все корпуса плуга должны
давать прямолинейные борозды одинаковой ширины и глубины равномерной гребнистостью.
Поверхность вспаханного поля должна быть ровная слитная не должна иметь
глубоких разъемных борозд и высоких свальных гребней а также разъемов между смежными проходами. Скрытые и открытые огрехи и не запаханные клинья не допускаются. Высота гребней допускается не более 5 6 см а высота свальных гребней и глубина развальных борозд - не более 7 см.
При вспашке поверхность поля должна быть мелко-комковатой. Глыбы размером
более 15 см должны покрывать не более 20 % поверхности.
После вспашки загонов поворотные полосы и края поля запахиваются а свальные
гребни и развальные борозды - выравниваются.
Неровность дна борозды в зоне недореза пласта при работе плугов с изменяемой
шириной захвата не должна превышать 2 см.
4.Технологический расчет процесса отвальной обработки почвы
Производительность агрегата за один час рабочего времени рассчитаем по
Wч - производительность агрегата за один час времени смены гач;
Вр - рабочая ширина захвата агрегата м;
Vр - рабочая скорость движения агрегата кмч;
- коэффициент использования времени смены.
Производительность агрегата за смену найдем по формуле:
где Wсм - сменная производительность агрегата гасм;
Тсм - нормативное время смены Тсм = 7 ч.
Для модернизируемого плуга
Массовый расход топлива на единицу выполненной агрегатом работы определим
где gга - массовый расход топлива кгга;
Gр Gх Gо - значения массового расхода топлива соответственно при
рабочем и холостом ходе и во время остановок агрегата с работающим
Тр - продолжительность рабочего времени агрегата за смену ч;
Тх - затраты времени на совершение агрегатом холостых поворотов ч;
То - продолжительность остановок агрегата с работающим двигателем в
Wсм - сменная производительность агрегата гасм.
Т техн Тфиз 05Т ЕТ О
Массовый расход топлива составляет Gр = 250 кгч Gх = 16 кгч и
Для базового плуга g га
Для модернизируемого плуга g га
Затраты рабочего времени на единицу выполненной работы определим по
где Но - затраты рабочего времени на единицу рабочего времени чел-чга;
Мм – количество механизаторов обслуживающих агрегат чел;
Wч - производительность агрегата за один час времени смены гач.
Результаты расчетов показателей работы агрегата трактор
модернизированный плуг ПЛН-8-40МП сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 - Эксплуатационные показатели работы пахотного агрегата
Производительность машины за час сменного
Продолжение таблицы 1.1
модернизированбазовый
Производительность машины за смену Wcм
Массовый расход топлива на единицу выполненной работы gга кгга
Затраты труда на единицу выполненной работы Но чел-чга
5. Патентный поиск и анализ конструкций корпусов плугов
Основным рабочим органом лемешного плуга является корпус. Дополнительными рабочими органами являются предплужник дисковый или черенковый нож
По геометрической форме корпуса бывают:
- культурные (цилиндроидальные скоростные универсальные);
- полувинтовые (универсальные);
Наиболее распространены в России культурные корпуса с шириной захвата 35
Классификация и характеристики плужных корпусов по форме рабочей
мешно - отвальной) поверхности представлены на рис. 1. 7.
Корпус культурный (рис.1.7а) хорошо крошит но плохо оборачивает пласт
почвы. Поэтому его применяют в сочетании с предплужниками на старопахотных
почвах. Относится к плугам общего назначения.
а- корпус луга культурный; б – корпус плуга полувинтовой; 1 –лемех; 2 –отвал; 3 –
стойка; 4 –доска полевая
в - корпус плуга винтовой; 1 –лемех; 2 –отвал; 3 – стойка; 4 –перо удлинительное;
- доска полевая; 6 – пятка доски
г- корпус плуга цилиндрический;
Рисунок 1.7.- Схемы корпусов плугов
Корпус плуга (рис. 1.7 б) полувинтовой хорошо оборачивает но плохо крошит
пласт почвы. Устанавливается на кустарниково – болотных плугах а также на
плугах общего назначения при обработке задернелых и цилинных почв.
Корпус плуга винтовой (рис. 1.7 в) обеспечивает полный оборот пласта почти
без крошения создает хорошие условия для разложения пожнивных остатков и дернины. Устанавливается на плугах общего назначения для перепашки поля после
многолетних трав лугов и целинных почв.
Корпус плуга цилиндрический (рис. 1.7 г) обеспечивает хорошее крошение пласта
но плохо его оборачивает.
По конструкции различают корпуса безотвальные (рис.1.8а); вырезные
(рис.1.8б); дисковые (рис.1.8в); и комбинированные (рис. 1.8 г).
Рисунок 1.8.- Схемы конструкции корпусов
Учитывая то обстоятельство что за рубежом в настоящее время большое применение находят корпуса с пластинчатыми отвалами обеспечивающими снижение
энергоемкости и залипаемости поверхностей была поставлена задача спроектировать и обосновать параметры пластин отвальной поверхности пластинчатого корпуса
обеспечивающие выполнение качественных показателей пахоты при минимальных
энергетических затратах;
5. Разработка технического задания на проектирование корпуса плуга
с пластинчатым отвалом
Разработка технического задания не является формальной процедурой
поскольку оно уточняется в процессе всего периода разработки изделия.
Это один из наиболее ответственных этапов проектирования который в значительной степени предопределяет эффективность разработки.
Плуг восьми корпусной предназначен для отвальной обработки
Основание для разработки пластинчатого отвала плуга – задание на КП.
Цель разработки – снизить металлоемкость плуга и повысить производительность.
Технические требования к плугу с пластинчатыми отвалами:
1. Производительность 192 320 гач.
2. Ширина захвата 32 м
3. Габаритные размеры мм
длина -7080 мм; ширина – 3865 мм; высота – 1700 мм
4. Глубина обработки почвы до 30 см
Способ агрегатирования плуга с трактором – навесной.
Номинальная сила тяги на крюке трактора при рабочих скоростях 6 12 кмч не
должна превышать 48 кН
Удельное сопротивление до 009 МПа
Навесное устройство трактора должно выполнено по международному государственному стандарту ГОСТ 10677-2001.
Плуг агрегатируется с тракторами сх назначения тягового класса 5 6.
6. Обоснование конструкции корпуса плуга с пластинчатыми
производительности труда п снижение материальных затрат на выполнение одной из
самых трудоемких сельскохозяйственных работ - вспашки.
На основании анализа конструкций корпусов плуга нами предлагается пластинчатый отвал корпуса плуга схема которого представлена на рис. 1. 9. Корпус
плуга включает стойку 1 отвал выполнен из четырех подковообразных пластин 6
и 9 расположенные они относительно каждой с зазором лемех 13 башмак и
полевую доску. Лемех и отвал составляют лемешно-отвальную поверхность геометрическая форма которой определяет качество вспашки.
Стойка корпуса представляет собой сварно-штампованную деталь в нижней
части которой расположено седло (башмак). Конструкция плуга предусматривает
оборудование его различными корпусами поэтому заменяют только башмаки с собранными на них лемехами отвалами и полевыми досками.
Вместо отвала традиционной конструкции мы предлагаем установить отвал
выполненный в форме четырех отдельных полос. Полосы корпуса изготовлены из
закаленной специальной высококачественной стали 65Г. Полосы можно менять
каждую отдельно независимо от других.
Соединительные винты глубоко утоплены чтобы гарантировать тугую посадку
полос после долговременного использования. Полосы без проблем можно заменять
обычными отвалами потому что основа корпуса одинакова. Все изнашиваемые части отдельно и легко меняются.
Рисунок 1.9.- Схема пластинчатого корпуса плуга
Лемех подрезает пласт снизу приподнимает его и направляет на отвал. Отвал
сдвигает поднятый пласт крошит его и переворачивая сбрасывает в борозду. Сбоку
к нижней части стойки крепится полевая доска которая служит опорой корпуса и
предотвращает смещение его в сторону непаханого поля под действием сопротивления почвы.
7. Расчет элементов конструкции плуга
7.1. Расчет полосы отвала
Расчетная схема полосы отвала представлена на рисунке 1.7.1
Расчет будем вести для максимально возможной нагрузки для принятого
режима работы. Примем следующее допущение: полагаем что нагрузка приходящаяся на корпус плуга равномерно распределяется между всеми четырьмя
полосами отвала. Величину распределенной нагрузки действующей на полосу
определим по выражению:
где q - распределенная нагрузка со стороны почвы действующая на верхнюю
R пл - тяговое сопротивление плуга Н;
n к - количество корпусов;
m - количество полос на отвале;
l - длина верхней полосы по центрам болтов крепления м.
Подставим имеющиеся данные в выражение (1.7.1) получим
Рассматриваемая расчетная схема является статически неопределимой системой. Вместе с тем она одновременно является и типовой схемой для которой установлены выражения для нахождения опорных реакций [1].
Момент в левой опоре А [1]
М А - момент в левой опоре Н·м.
Реактивные силы в опорах [1]
Подставим имеющиеся данные в выражения (1.7.3) и (1.7.4)
Проверим правильность определения реактивных сил в опорах суммированием всех сил на ось ординат
Yi R A R Б ql 81813 49088 2975 044 0 .
Следовательно опорные реакции определены верно.
Изгибающий момент в точке С (см. рисунок 3.7) найдем по формуле [1]
где М С - изгибающий момент в точке экстремума (максимума) Н·м;
q - распределенная нагрузка действующая на полосу отвала Нм;
Рисунок 1.10. - Схема к расчету полосы отвала и эпюра изгибающего момента
Условие прочности полосы для рассматриваемого случая имеет вид [4]
где и - расчетное напряжение изгиба МПа;
W - момент сопротивления поперечного сечения мм3;
и - допускаемое напряжение изгиба МПа.
Принимаем материал полосы сталь 65Г закаленную для которой
Из выражения (1.7.6) следует что
W - момент сопротивления поперечного сечения мм3.
Опасным является сечение в точке А – см. рисунок 1.10.
Полоса в поперечном сечении представляет собой прямоугольник для которого
b - ширина полосы мм;
h - толщина полосы мм.
Исходя из конструктивных соображений принимаем ширину полосы b =55 мм
Расчетное значение момента сопротивления превышает минимально необходимое. Следовательно полоса отвала удовлетворяет условию прочности
8. Расчет болтового соединения опор корпуса плуга
Выполним расчет болтового соединения опор с проушиной – см. лист 3 (рабочие чертежи) приложения А.
Болт поставлен в отверстие с зазором т. е. внешняя нагрузка на болт отсутствует.
Во избежание сдвига соединяемых деталей должно соблюдаться следующее
Fтр - сила трения Н;
f - коэффициент трения f = 02 [4];
Q 0 - начальная сила затяжки болта Н;
S - сдвигающая сила Н.
Откуда необходимая сила затяжки составит
k T - коэффициент запаса k T = 12 [4].
Усилие со стороны верхней опоры на болтовое соединение принимаем
равным реактивной силе RA определенной нами ранее по выражению (1.7.3).
Усилие со стороны нижней опоры полагаем равным усилию в верхней опоре с
учетом угла наклона опоры равном α = 350 .
где S - сдвигающая сила Н.
Подставим имеющиеся данные
S = 8781 + 8781·Сos350 = 15974 Н.
Подставим полученные данные в выражение (1.8.2)
При осевом нагружении условие прочности имеет вид [4]
- расчетное напряжение МПа;
Q - расчетное усилие в стержне болта Н;
d 1 - внутренний диаметр резьбы мм;
- допускаемое напряжение МПа.
где d 1 - внутренний диаметр резьбы мм.
где Q - расчетное усилие в стержне болта Н;
Q 0 - начальная сила затяжки болта Н.
Q = 13·47922 = 6230 Н.
Допускаемое напряжение при неконтролируемой затяжке и наружном диа
метре болта менее 16 мм определяется по выражению [4]
- допускаемое напряжение МПа;
Т - предел текучести материала болта МПа.
Принимаем материал болта сталь 30Х для которой Т = 630 МПа [1].
Т = 02·630 = 126 МПа.
Подставим полученные данные в выражение (1.8.5)
Принимаем резьбу М10×125 у которой d 1 = 8647 мм [1].
9. Расчет продольной устойчивости агрегата в
В транспортном положении вес навесного плуга полностью переносится на
трактор что значительно изменяет нагрузку на движители трактора. Чтобы избежать
перегрузки ходовой части и потере управляемости агрегатом проверим продольную
устойчивость агрегата в транспортном положении.
Критерием оценки продольной устойчивости навесного орудия с колесным трактором является коэффициент смещения центра давления трактора Vн который определяется по формуле
где d дн - предельное смещение центра давления трактора относительно его центра
тяжести под давлением сил сопротивления плуга;
а - предельное расстояние от центра тяжести трактора до середины опорной
поверхности гусениц;
- продольная база трактора.
Предельное смещение центра давления трактора определим из выражения[15]
где GT - вес трактора;
M - расстояние от центра тяжести навесной машины до оси ведущих (задних)
Т - расстояние от центра тяжести трактора до оси ведущих (задних) колес трактора.
Схема для расчета продольной устойчивости представлена на рисунке 1.10.
Рисунок 1.10. - Схема агрегата для продольной устойчивости.
- трактор; 2 –тяга верхняя навески трактора; 3 – навеска плуга; 4 –механизм установки глубины обработки почвы; 5 –раскос навески; 6 –рама; 7 –корпус задний; 8 – нож; 9 –предплужник.
Устойчивость агрегата обеспечивается при VH 009 мм т.е. агрегат устойчив.
10. Устройство и технологический процесс вспашки почвы плугом
Корпус плуга включает стойку отвал лемех башмак и полевую доску
(лист №2 приложение А). Лемех и отвал составляют лемешно-отвальную поверхность геометрическая форма которой определяет качество вспашки. Лемех
подрезает пласт снизу приподнимает его и направляет на отвал. Отвал сдвигает
поднятый пласт крошит его и переворачивая сбрасывает в борозду. Сбоку к
нижней части стойки крепится полевая доска которая служит опорой корпуса и
оборудование его различными корпусами поэтому заменяют только башмаки с
собранными на них лемехами отвалами и полевыми досками.
выполненный в форме четырех отдельных полос. Полосы корпуса изготовлены
из закаленной специальной высококачественной стали 65Г. Полосы можно менять каждую отдельно независимо от других.
Соединительные винты глубоко утоплены чтобы гарантировать тугую посадку полос после долговременного использования. Полосы без проблем можно
заменять обычными отвалами потому что основа корпуса одинакова. Все изнашиваемые части отдельно и легко меняются.
Работа плуга происходит следующим образом. Предплужник отрезает часть
пласта и сбрасывает его на дно борозды образованной впереди идущим корпусом. Передний предплужник сбрасывает пласт в борозду образованную задним
корпусом при предыдущем проходе. Корпус отрезает основную часть пласта почвы оборачивает крошит и сбрасывает пласт в борозду засыпая им сверху пожнивные остатки и дернину сброшенные в борозду предплужником.
Нож разрезает дернину перед задним корпусом и предплужником облегчая
тем самым отделение пласта от массива. При пахоте задернелых почв нож устанавливается впереди каждого корпуса.
11. Расчет экономической эффективности разработки пластинчатых
отвалов плуга ПЛН-8-40
Сезонная производительность агрегата определится из выражения
где Д сез - нормативная загрузка плуга чсез.
Затраты труда на операции рассчитаем по выражению
где Н у - затраты труда чел.-чга;
- персонал обслуживающий агрегат чел;
Wч - часовая производительность агрегата гач.
Экономия удельных затрат труда составит
где Э ну - экономия удельных затрат труда чел.-чга.
Эну 025 021 004 чел.-чга.
Сезонную экономию затрат труда рассчитаем по выражению
Эксплуатационные затраты на операцию включают следующие статьи
Sу Сз Са Ср.то С тсм Спр
– эксплуатационные затраты руб.га;
– заработная плата персонала обслуживающего агрегат руб.га;
– амортизационные отчисления на агрегат руб.га;
Ср.то – затраты на ремонты и ТО агрегата руб.га;
Стсм – стоимость топливо-смазочных материалов руб.га
– прочие затраты руб.га.
Заработную плату механизатора рассчитаем по формуле
где С з - заработная плата механизатора руб.;
mч - – тарифная ставка руб.ч;
Кд – коэффициент учитывающий доплаты за классность стаж работы Кд = 145;
Ксоц – коэффициент учитывающий отчисления в фонд социального страхования; Ксоц = 1206
Операция «пахота» относится к V тарифному разряду mч = 3834 руб.ч.
.Амортизационные отчисления на агрегат рассчитаем по формуле
где Са - амортизационные отчисления руб.ч;
Кт Км - балансовая стоимость трактора с.-х. машины руб.;
ат ам - норма амортизационных отчислений на трактор с.-х.
- нормативная загрузка трактора чгод.
Из балансовой ведомости хозяйства К т = 3811800 руб К м = 364210 руб
ат = 104 % ам = 125 % Тт = 2000 чгод
Дополнительные капиталовложения в переоборудование плуга ПЛН-8-40 рассчитаем методом калькуляции
где К д - дополнительные капиталовложения руб.;
КМ Кгд - стоимость расходуемых материалов готовых деталей руб.;
- стоимость работ руб.
Таблица 1.11.1. - Стоимость материалов и готовых изделий
Наименование материалов изделий
Круг 16 мм сталь 10 кг
Труба катанная 76х4 мм сталь 10 кг
Накладные расходы 40 %
Таблица 1.11.2. - Стоимость работ модернизации плуга
0 2000 103 100Продолжи26195
Затраты на ремонты хранение и техническое обслуживание агрегата рассчитаем по выражению
где С р.то - затраты на ремонты и техническое обслуживание агрегата руб.га;
чт чм - норма отчислений на ремонты и техническое обслуживание
трактора плуга проц.
чт = 155 % чм = 118 %
Стоимость расходуемого топлива и смазочных материалов (ТСМ) определим
С тсм - стоимость расходуемых ТСМ руб.;
- норма расхода топлива кгга;
- комплексная цена топлива руб.кг.
qс = 201 кгга (технологическая карта);
qп = 177 кгга (результаты графоаналитического расчета );
Zк = 329 руб.кг (рыночная цена).
Прочие затраты планируем в размере 40 % от заработной платы механизатора
Подставив значения в формулу (6.5) получим
66 20982 30322 66129 067 119166 руб.га;
77 18422 26647 58233 055 104734 руб.га.
Экономия эксплуатационных затрат
Экономию удельных эксплуатационных затрат определим по
ЭS У - экономия удельных эксплуатационных затрат руб.га.
9166 104734 14432 руб.га.
Сезонная экономия эксплуатационных затрат рассчитывается по выражению
ЭS"СЕЗ - сезонная экономия эксплуатационных затрат руб.сез.
432 1760 2540032 руб.сез.
Срок окупаемости дополнительных капвложений
Срок окупаемости дополнительных капвложений находится по
to - срок окупаемости дополнительных капвложений сез.
Удельные капиталовложения
Удельные капиталовложения в операцию «пахота» рассчитаем по формуле
- капиталовложения руб.га.
Приведенные затраты на операцию рассчитаем по формуле
С min у Sур Е н К у
Ен – предельный коэффициент эффективности капвложений
9166 012 198943 143039 руб.га;
4734 012 174742 125703 руб.га.
Коэффициент эффективности дополнительных капиталовложений
где Ед - коэффициент эффективности дополнительных капиталовложений
Металлоемкость операции
где М у - металлоемкость операции кгга;
М т Мм - масса трактора машины кг.
655 кг (таблица 1.11.1).
Энергоемкость операции
А у - энергоемкость операции кВт-чга;
N д - мощность двигателя трактора кВт; N д 1104 кВт
(паспортные данные);
Рассчитанные показатели сведем в таблицу 1.11.3 и сравним.
Таблица 1.11.3 - Экономическая эффективность механизации вспашки
Производительность гач
Затраты труда чел.-чга
Эксплуатационные затраты руб.га
Экономия эксплуатационных
Приведенные затраты руб.га
Срок окупаемости дополнительных
Металлоемкость операции кгга
Энергоемкость кВт.-чга
Расчеты подтверждают эффективность использования модернизированного
плуга ПЛН-8-40МП. Так увеличение производительности агрегата на 014 гач приведет к снижению удельных затрат труда (на 012 чел.-чга) удельных эксплуатационных и приведенных затрат (соответственно на 14432 руб.га и 17336 руб.га). Дополнительные капиталовложения на модернизацию плуга составляют 1072974 руб.
Они окупаются от экономии эксплуатационных затрат в течение года. Таким образом внедрение модернизированного плуга в технологический процесс является целесообразным.
Расчетом установлено что часовая производительность пахотного агрегата составила 265 гага а сменная -186 га. при расходе топлива 177 кгга. Величина
номинальной силы на крюке трактора не превысила 48 кН при удельном сопротивлении 009 МПа.
В результате проведенного анализа существующих конструкции лемешных корпусов нами разработан корпус плуга с пластинчатым отвалом. Отвальная поверхность состоит из отдельных подковообразных пластин являются: рабочая длина
отвала - 0780 м установочное расстояние между пластинами лемешно-отвальной
поверхности - 0045 м ширина пластин - 0050 м.
В результате полевых испытаний установлены оптимальные параметры лемешного корпуса с пластинчатым отвалом: угла охвата пласта отвалом -42 60
° длины относительной траектории -1084 1386 м ее средней кривизны 1215
96 1м. угла закручивания пласта получен в диапазоне 756 1248 крошащих
Внедрение плуга с корпусами пластинчатого типа позволило увеличить производительность труда на основной обработке почвы на 10 12%. Годовой экономический эффект составил 527 руб. на агрегат или 363 руб. на корпус. Годовой
экономический эффект за срок службы на корпус составил 1318 руб.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. - Т. 1. М.: Машиностроение 1982.
Вайнруб В.И. Мишин П.В. Хузин В.Х. Технология производственных процессов и операций в растениеводстве.- Чебоксары: Изд. «Чувашия» 1999.- 456 с.
Гольтяпин В.Я. Колчина М.Н. Соловьева Н.Ф. Сельскохозяйственная техника
ведущих зарубежных фирм Каталог. – М.: ФГНУ Росинформагротех 2001.
Исходные требования на базовые машинные технологические операции в
растениеводстве Сост. Елизаров В.П. Антышев Н.М. Бейлис В.М. др.- М.: ФГНУ
Росинформагротех 2005. –270 с.
Детали машин и основы конструирования Под ред. М.Н. Ерохина. – М.:
КолосС 2004. – 462 с.: ил.
Методические указания к решению задач по теории расчетов почвообрабатывающих машин- Под. ред. А.Б.Лурье.- Л.: 1983. - 29с.ил.
Новая сельскохозяйственная техника за рубежом (По материалам Международной выставки «Аgritechnika-2010» Ганновер): Науч. ан. обзор.- М.: ФГНУ «Росинформагротех» 2010. – 132 с.
Полунавесной оборотный плуг Вари-Диамант 160 с регулируемой шириной
захвата Проспект фирмы Lemken.
Полунавесные оборотные плуги Проспект фирмы Eberhardt.
Сопротивление материалов Н.М. Беляев Главная редакция физикоматематической литературы издательства «Наука» 1976 г.- 608с.
Медетов Шамиль Самедович. Разработка методики проектирования и обоснования параметров пластинчатого отвала плужного корпуса для липких почв : автореферат. дис. кандидата технических наук: 05.20.01Науч-производ.объед.по с.-х. машиностроению. - М.: 1990.-24с
Справочник инженера- механика сельскохозяйственного производства:Учеб.
пособие.- М.: ФГНУ Росинформагротех- Ч.1.- 2003.-340с.
. Халанский В.М. Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. – М.: КолосС 2004. .- 324 с
Работа №2. Проектирование дисковых рабочих органов
комбинированного агрегата обработки по чвы
Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур выполняются многократными проходами машинно-транспортными агрегатами
пришли в противоречие с естественными природоохранными процессами: наблюдается прогрессирующее распыление верхнего и уплотнение нижнего слоев почвы.
Вследствие этого расширяются зоны ветровой и водной эрозии; изменяются агрофизические свойства почвы и в первую очередь ее агрегатный состав и плотность
сложения; ухудшается водный и воздушный пищевой и тепловой режимы; снижается эффективность вносимых удобрений и падает урожайность сельскохозяйственных культур.
При этом на первый план выдвигаются вопросы связанные с экологией расширенным воспроизводством почвенного плодородия снижением энергоемкости
процесса обработки: сокращение количества проходов совмещение нескольких
операций в едином технологическом процессе. Чрезвычайно важны вопросы совершенствования технологических приемов обработки и комплексного окультуривания почвы сочетающие активизацию агробиологических процессов в почве использование перспективных почвообрабатывающих обеспечивающих оперативное
проведение полевых работ в лучшие агротехнические сроки [1].
Цель предпосевной обработки почвы — создать условия для качественного сева стимулировать рост и развитие корневой системы обеспечить доступ к ней питательных веществ и максимально сохранить влагу. Обработка должна не разрушать оптимальную структуру почвы а сохранить почвенное плодородие предохранить почву от
эрозийных процессов.
Первостепенное значение при освоении новых технологий возделывания сельскохозяйственных культур безусловно отводится обработке почвы так как от ее
качества в значительной степени зависит получение высоких и стабильных урожаев.
В связи с таким положением стали реальной необходимостью уточнение и пересмотр приемов обработки почвы применительно к прогрессивным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур севооборотам различной специализации
современным задачам по охране окружающей среды возникла потребность рационального чередования обработки почвы с оборотом и без оборота пласта.
Более остро встали вопросы обеспечения и улучшения физических и агротехнических свойств посевного и корнеобитаемого слоев оптимизации влагообеспеченности и содержания гумуса защиты почв от эрозии снижения энергетических и
В настоящее время разработаны и широко используются различные комбинированные агрегаты для предпосевной обработки почвы. Применение составных агрегатов позволяет за один проход по стерне занятого пара готовить почву под посев
сократить число проходов по полю уменьшить уплотнение почвы повысить производительность труда ускорить сроки проведения сева озимых культур.
1. Системы обработки почв под зерновые культуры
Ряд приемов обработки почвы выполняемых в определенной последовательности для решения тех или других задач составляет систему обработки почвы.
Система обработки почвы при возделывании зерновых культур по интенсивной
технологии основывается на базовых технологиях. Но поскольку успех применения интенсивной технологии в значительной степени зависит от густоты
стояния растений и продуктивности стеблестоя то значительно усиливаются
требования к срокам обработки и качеству разделки почвы. Качественно подготовленная почва обеспечивает оптимальные условия для проведения посева
появления всходов и формирования высокого урожая.
Система обработки почвы должна улучшать ее физические свойства т. е. восстанавливать утраченное плодородие. Кроме этого она должна способствовать
предотвращению избыточного увлажнения и эрозии уничтожению сорняков
подавлению болезней и вредителей.
Дифференциация пахотного слоя по плодородию обусловливает необходимость периодически перемешивать пахотный слой поэтому вспашка остается
основным приемом обработки почвы в зоне.
В системе обработки почвы отводится место приемам смягчающим отрицательное влияние природных факторов таких как недостаток тепла в ранневесенний и осенний периоды сравнительно короткий вегетационный и безморозный периоды. К этим приемам можно отнести лущение жнивья вслед за уборкой урожая зерновых вспашку зяби и подготовку почвы под озимые культуры
в ранние сроки своевременность ухода за посевами. Ранние сроки обработки
почвы положительно сказываются на уровне урожайности культур. В интенсивных технологиях эти приемы должны быть максимально испол ьзованы.
Вместе с этим необходимо учитывать что интенсификация зернового пр оизводства не означает обязательное усиление интенсивности обработки
почвы. Необходимо использовать те приемы которые в сочетании с хим изацией обеспечивают повышение урожайности и снижение энергетических
и трудовых затрат. Например большие возможности в сокращении затрат
на обработку имеются в использовании комбинированных агрегатов обеспечивающих за один проход по полю несколько технологических операций.
Обработка почвы под яровые культуры. Зяблевая обработка почвы состоит
из двух приемов — лущения жнивья (после зерновых) и вспашки плугами с предплужниками на глубину пахотного слоя. В практике используют и другие эффективные системы в зависимости от характера засоренности поля предшественника метеорологических почвенных и других условий. В южных областях а также
на переувлажняемых весной землях применяют раннюю зяблевую вспашку с последующими осенними культивациями. Она эффективна в борьбе с сорняками
способствует более раннему весеннему созреванию почвы.
Лущение жнивья наиболее эффективно на полях где можно сделать перерыв
между уборкой и зяблевой вспашкой особенно засоренных корневищными и
корнеотпрысковыми сорняками а также одновременно или вслед за уборкой зер-
новых. Лущение в другие сроки как правило менее эффективно. Вспашка зяби в
ранние сроки обеспечивает повышение урожайности на 10—15 %. По обобщенным экспериментальным данным ранними сроками зяблевой вспашки являются
для северных и восточных областей зоны — до 5IX центральных — до 15IX и
южных — до 20IX. В опытах НИИСХ ЦРНЗ по августовской зяби урожай ячменя
был 461 цга сентябрьской — 428 и октябрьской — 405 цга.
Лущение способствует снижению засоренности пахотного слоя жизнеспособными семенами сорняков за счет подрезания сорняков остающихся после уборки
и уменьшению прорастания семян сорняков из запасов прошлых лет и некоторых
видов осыпавшихся в год лущения. Взлущенное поле подлежит вспашке при появлении всходов сорняков но не позже чем через 15— 20 дней после лущения.
Вспашку зяби осуществляют плугами с предплужниками. На склонах вспашку
проводят поперек склона с устройством водозадерживающих преград и водоотводных борозд с целью уменьшения водной эрозии. На переувлажннных землях
положительные результаты дает узко загонная вспашка с нарезкой водоотводных
борозд. В этих же условиях эффективно глубокое чизелевание. В исследованиях
НИИСХ ЦРНЗ была эффективна обработка переувлажненной почвы глубокорыхлителями. За годы исследований урожай ячменя на фоне вспашки повышался на
—4 цга и озимой пшеницы на фоне поверхностной обработки и вспашки на 2—
цга при уровне урожайности на контроле соответственно 40 и 50 цга.
На полях после картофеля и корнеплодов если поле не засорено сорняками и
не уплотнено необходимость в зяблевой вспашке отпадает. Ее можно заменить
рыхлением на 10—12 см. Исследования НИИСХ ЦРНЗ и Тульской опытной станции показывают что на средне - и хорошо окультуренных дерново-подзолистых
почвах и черноземах при возделывании овса возможна замена вспашки поверхностной обработкой. Без снижения урожайности поверхностная обработка обеспечивает уменьшение затрат на обработку на 30 % при уровне урожайности овса
Пласт многолетних трав поднимают плугами с предплужниками или двухъярусными плугами без предварительного дискования. Оптимальный срок подъема
пласта под яровые культуры для юго-восточных районов — первая половина сентября для центральных — середина сентября и северо-западных районов — вторая половина сентября.
Ранневесеннее боронование зяби — обязательный прием обеспечивающий
уменьшение потерь влаги и ускорение созревания почвы. После боронования под
ранние яровые зерновые проводят культивацию. На тяжелых бесструктурных
почвах более эффективна глубокая культивация (12—14 см).
Между последней предпосевной обработкой и посевом недопустим разрыв во
времени так как это способствует засорению посевов сорняками.
Для равномерной глубины посева последнюю обработку целесообразно проводить поперек направления сева а при рыхлой и комковатой почве использовать
кольчато-шпоровые катки. Более качественная разделка почвы после культивации
обеспечивается последующей обработкой почвы комбинированным агрегатом РВК36. В опытах НИИСХ ЦРНЗ урожайность пшеницы от обработки почвы агрегатом
РВК-36 повышалась в среднем до 432 цга или была выше по сравнению с контролем (культивация с боронованием) на 42 цга.
Обработка почвы под озимые культуры. Основная задача обработки почвы
под озимые культуры — обеспечить сохранение и накопление влаги в пахотном
слое ко времени посева благоприятное сложение и качественную разделку почвы
выравнивание поверхности а в системе паровой обработки и эффективную борьбу с
После уборки парозанимающих культур и непаровых предшественников поле
дискуют в 1—2 следа до полного уничтожения растительности. Этот прием обеспечивает сохранение а при выпадении осадков и накопление влаги. Продискованная
почва более качественно разделывается при последующих обработках. После внесения удобрений проводят основную обработку. Обычно пашут комбинированными
пахотными агрегатами состоящими из плуга выравнивателя и секции катка; лучше
применять специальные приспособления к плугам ПВР-23 ПВР-35. Вспашку проводят как можно раньше так как в этом случае за период между обработкой и посевом озимых за счет осадков накапливается нужное количество воды создаются условия для лучшего разложения пожнивных остатков эффективнее уничтожаются
сорняки и обеспечивается необходимое сложение почвы. При пересохшей почве после дискования следует воздержаться от вспашки до выпадения осадков так как
вспашка пересохшей почвы приводит к глыбистой разделке.
В период между основной обработкой и посевом для поддержания поля в чистом
от сорняков состоянии его боронуют или культивируют на 6—8 см.
При излишней рыхлости почвы или глыбистой пашне проводят прикатывание
кольчато-шпоровыми катками.
В случае размещения озимых после поздноубираемых культур (картофеля кукурузы гороха) и после паровых предшественников особенно при иссушении почвы
вместо вспашки целесообразно проводить дискование с последующей культивацией
на глубину дискования а перед посевом — обработку комбинированными агрегатами РВК-36. При отсутствии агрегатов применяют культивацию с прикатыванием
Пласт многолетних трав под озимые культуры поднимают плугами сразу после
первого укоса. Перед вспашкой пласт предварительно дискуют. Это обеспечивает
качественную заделку дернины. В случае вспашки без катка почву прикатывают с
целью уплотнения и выравнивания почвы создания благоприятных условий для
разложения дернины. Уплотнение почвы обеспечивает прибавку урожая в размере
—20 %. Перед посевом озимых поднятый пласт обрабатывают лаповыми культиваторами а при мелком пахотном слое - дисковыми лущильниками с одновременным боронованием. Перед посевом почву прикатывают кольчато-шпоровыми
катками с выравнивателями. Направление движения комбинированного агрегата а
также катков при прикатывании должно совпадать с направлением вспашки так как
в этом случае обеспечивается хорошее выравнивание поверхности поля.
Основная обработка чистого пара не отличается от основной обработки других
полей севооборота. Специфическая для парового поля обработка почвы начинается
после весеннего боронования.
Основная задача паровой обработки — очищение поля от сорняков. Наиболее
целесообразна послойная обработка лемешными лущильниками. Цель каждого лущения — не только уничтожить появившиеся сорняки но и создать благоприятные
условия для прорастания следующей партии семян сорняков находящихся в пахотном слое. Глубина первого лущения - 7-8 см его проводят при прорастании основной массы семян сорняков. Запаздывание с лущением нежелательно так как появляющиеся сорняки потребляют почвенную влагу. Поэтому как только паровое
поле после первой обработки начинает «зеленеть» его вновь лущат. Эта обработка
совпадает со временем перепашки (двойки) пара
(если паровое поле удобрено органическими удобрениями с осени) или временем
вывозки и запашки навоза. Двойку пара и запашку органических удобрений проводят плугами без предплужников чтобы удобрения размещались равномерно.
При двойке пара пашут на всю глубину пахотного слоя или на 1—2 см глубже.
При запашке органических удобрений глубина обработки зависит от мощности пахотного слоя. Если пахотный слой меньше 20 см то удобрения запахивают на 1—2
см глубже если 20 см и более — на 1—2 см мельче основной обработки. Глубина
второго лущения — 8—10 см. Его проводят в момент прорастания основной массы
сорняков. В промежутках между отдельными обработками возможно уплотнение
или заплывание почвы при выпадении осадков. В этом случае поле культивируют
на глубину лущения чтобы спровоцировать прорастание сорняков. После второго
лущения до посева озимых часто возникает необходимость еще одной обработки
пара. При уплотнении почвы или появлении сорняков поле обрабатывают культиваторами на глубину хода сошников сеялки с одновременным боронованием. В день
посева озимых проводят предпосевную обработку пара агрегатами РВК-36 или
культиваторами на ту же глубину с боронованием и прикатыванием. В засушливые
годы двойка пара нецелесообразна.
Решающее значение в борьбе с сорняками имеют сроки проведения обработки
пара или запашки навоза. Ранняя обработка пара позволяет дважды провести обработку почвы до посева озимых и тем самым лучше очистить ее от сорняков.
2. Физико - механические свойства почвы как фактор определяющий
работу почвообрабатывающих орудий
Механическая обработка почвы играет одинаково важную роль в формировании урожая на всех почвах при обычных погодных условиях. Многолетними наблюдениями установлено что доля механической обработки почвы в урожае сельскохозяйственных культур составляет 12 14% в Центральном Черноземье России.
Механическая обработка почвы - это процесс взаимодействия между рабочими органами машин (орудий) и почвой.
В общем случае механическая обработка почвы означает что почва деформируется под действием сил возникающих в процессе взаимодействия рабочих органов орудия с почвой. При создание орудий можно изменять величину и форму поверхности рабочих органов значит и силы действующие на почву.
вглубь вызывая разрушение или уплотнение почвы в зависимости от ее влажности
и механического состава.
действием поверхностных сил можно представить если мысленно выделить из тела только некоторую часть. На эту выделенную часть со стороны остальных частей
тела будут действовать силы - на поверхности выделенной части имеют место напряжения. Эти напряжения подчинены следующим условиям:
Кроме того должны выполняться аналогичные условия для моментов этих
Почва состоит из твердой жидкой и газообразной сред. Твердая фаза почвы
включает в себя минеральные и органические вещества различного размера. Различают следующие группы твердой минеральной фазы:
«физическая глина» - частицы размером менее 001 мм; «физический песок» - частицы размером 001.2 мм; «хрящ» - частицы размером 3.10 мм; «щебень» - элементы размером 10.100 мм; «камни» - элементы размером более 10 см. В зависимости
от процентного содержания в почве песка и глины различают почвы: песчаные супесчаные суглинистые и глинистые:
В исследованиях взаимодействия рабочих органов с почвой при механической обработке принято фиксировать некоторые физико- механические характеристики почвы от которых зависят результативность и характер этого взаимодействия:
Способность частиц почвы удерживаться в определенном положении относительно друг друга и сопротивляться деформациям определяет прочность почв. В
связи с особенностью строения почвы процессы ее разрушения существенно отличаются от разрушения например металлов имеющих однородное строение.
Для определения возможности крошения почвы с наименьшими затратами надо знать величину предела ее прочности при различных видах напряженных состояний. При этом следует отличать прочность слежавшейся связной почвы из которой можно вырезать монолит и подвергать его испытаниям и прочность отдельных структурных элементов часто слабо связанных между собой.
Главным методом снижения тягового сопротивления орудий является обработка почвы в период ее физической спелости. Земледелец не может изменить тип
почвы и ее физико-механические свойства но он имеет возможность контролировать изменение твердости и объемной массы почвы во времени и экономить до
15% горючего при обработке почвы.
к поверхностной обработки почвы
Культиватор КПК-8А укомплектован дополнительно сферическими дисками
предназначен для предпосевной обработки почвы. Сферические дисковые диски
измельчают неперевернутый пласт разрыхляют и частично переворачивают почву.
За один проход почва будет иметь рыхлое состояние на глубину заделки семян поле будет выровнено уплотнено и замульчировано. В зависимости от состояния поля состава травостоя и срока использования многолетних трав наличия корнеотпрысковых сорняков времени и качества вспашки обработку желательно проводить: при качественном обороте пласта отсутствии не заделанной
дернины (обработкой она не должна выворачиваться) рекомендуемые те же агрегаты которые используются на паровом поле. Для обеспечения наиболее благоприятных условий посева эффективного подавления сорняков предпосевную
культивацию проводят в день посева.
К работе культиватора предъявляются агротехнические требования.
Отклонение глубины обработки почвы при культивации от заданной допустимо в пределах ± 1 см.
Для лучшего выравнивания поля и подрезания сорняков сплошную культивацию проводят поперек или под углом к направлению вспашки а повторные обработки - поперек направления предшествующих культивации. На склонах культивацию проводят поперек направления склона что способствует снижению водной
Поверхность обработанного поля после прохода культиватора должна быть
ровной высота гребней и глубина борозд взрыхленного поля - не более 3-4 см.
Сорняки уничтожаются стрельчатыми лапами полностью рыхлящими - не
Перекрытие смежных проходов культиватора на обычных почвах - в пределах 10-15 см при обработке слабо засоренных сорняками полей - не более 5 см и
на сильно засоренных полях - не более 8 см.
Пропуски и огрехи не допускаются. Поворотные полосы обрабатывают в поперечном направлении.
комбинированным агрегатом
В зависимости от наличия сорняков на поле рекомендовать отказ от вспашки при подготовке поля под посев в зерно-травяном 7-польном севообороте с зерновым клином площадью 650 га за год ротации. Для подготовки почвы под посев
использовать широкозахватные комбинированные агрегаты с дисковыми и плоскорежущими рабочими органами на базе культиватора КПК-8.
обрабатываемая площадь 500 га;
глубина обработки 12 см.
рабочая ширина захвата машины ВР - 794 м;
рабочая скорость движения Vp= 10 кмч;
Определяем часовую производительность
WЧ = 01× ВР × VP× гач
где ВР - рабочая ширина захвата машины м;
Вр= 794 м ( из технической характеристики);
VP- рабочая скорость агрегата кмч;
– коэффициент учитывающий время смены выполняемого процесса = 085
WЧ =01 × 794 × 10 × 085 = 675 гач
Сменная производительность определяется из выражения
WСМ = WЧ ×Zх tСМ гач
где tСМ - время смены ч
WСМ =675 ×2 х 8 = 108 гач
Потребная сменная производительность агрегата на определнной площади
где S – площадь поляS=500 га.
А – агротехнические сроки выполнения операции.
Необходимое число агрегатов для выполнения технологического процесса
64 n 108 108агрегата
Для подготовки поля площадью 500 га под посев зерновых в оптимальные
агротехнические сроки и с учетом 90% коэффициента готовности необходимо
один комбинированный агрегат работающий в две смены.
комбинированных агрегатов обработки почв
Многократные проходы почвообрабатывающих агрегатов по полю связанные с
необходимостью выполнения нескольких операций неизбежно приводят к чрезмерному уплотнению и распылению почвы.
При вспашке пятикорпусным плугом трактор укатывает 40 - 50% поверхности поля.
Под действием гусениц трактора и колес машин агрегатные комочки почвы разрушаются распыляются плотность почвы повышается а капиллярность и влагопроницаемость уменьшаются. Все это ведет к снижению урожая. Многократная предпосевная обработка затягивает сев что также неблагоприятно сказывается на урожае.
Особенно вредна многократная обработка в зонах недостаточного увлажнения и
на легких бесструктурных почвах. При интенсивной обработке теряется органическое вещество вследствие выветривания и водной эрозии ухудшается структура
почвы возрастает потеря влаги и образование глыб. Поэтому современные методы
обработки почвы все активнее предусматривают использование комбинированных
машин и агрегатов позволяющих за один проход выполнять несколько операций в
различных сочетаниях.
В настоящее время выпускаются агрегаты для поверхностной обработки почвы
как с пассивными так и активными рабочими органами. По качеству разделки
почвы и уничтожению сорняков фрезы в значительной мере превосходят пассивные рабочие органы. Однако эти машины имеют существенные недостатки: слож
ны по конструкции низка производительность обладают высокой энерго- и металлоемкостью; у них часты поломки и быстро изнашиваются рабочие элементы.
Рабочие органы таких агрегатов нуждаются в приводе от ВОМ трактора.
Агрегаты с пассивными рабочими органами характеризуются большим разнообразием конструкций рабочих органов значительно отличающихся как по принципу действия так и по устройству. Для более обоснованного выбора перспективных органов необходима их систематизация по основным критериям выполнения технологического процесса и конструктивно-кинематических особенностей.
В общем случае рабочие органы агрегатов с пассивными рабочими органами
образуют три основные группы: пассивные ротационные и комбинированные. К
пассивным рабочим органам относятся: плоскорежущие долотообразные стрельчатые лапы односторонние бритвы и шлейфы-загортачи. Ротационные рабочие
органы могут быть подразделены:
— по форме рабочей поверхности;
— по способу расположения оси ротора относительно направления поступательного движения агрегата;
— по конструкции рабочих элементов ротора.
Весьма перспективным направлением при поверхностной обработке почвы является широкое использование пассивных рабочих органов в сочетании с дисковыми. Такая комбинация рабочих органов классифицируется как по конструкции
рабочих органов так и по способу расположения и составляет первую группу
комбинированных рабочих органов в сочетании стрельчатых лап с зубовыми боронами кольчато-шпоровыми катками и дисковыми рабочими органами. Ко второй группе относится сочетание плоскорежущих лап с дисковыми сферическими
(гладкими вырезными) игольчатыми и кольчато-шпоровыми катками шлейфзагортачами.
Общая классификация рабочих органов агрегатов для поверхностной обработки почвы под посев представлена в таблице 2.1. Она может служить основанием
как при конструировании этих органов так и при определении основных направлений в их развитии.
Таблица 2.1.- Технологические схемы и основные показатели комбинированных агрегатов для
поверхностной обработки почвы
Тяговый Выполняемые техно- Часовая
Изготовиобработ- класс
логические операции произво- тель
дробление прикатывание
Продолжение таблицы 2.1.
выравнивание уплотне-
сорняков перемешивание почвы дробление
Культивация подрезаКЛД-30
ние сорняков измельчение пожнивных остатков прикатывание
Лущение рыхление подКМ-8
резание сорняков измельчение комков уплотнение
сорняков мульчирование
дробление комков прика-
Рыхление измельчение
комков выравнивание и
сорняков мульчированиедробление комков
дискового рабочего органа комбинированного агрегата
Основой при разработке новой сельскохозяйственной техники является высокая производительность универсальность и агрегатирование при минимуме
затрат без снижения агротехнических показателей (степень крошения почвы ее
плотность полнота уничтожения сорных растений и др.)
В связи с этим разработка комбинированного агрегата применяемого в технологиях сберегающего земледелия увеличивает производительность труда
снижает себестоимость продукции позволяет улучшить качественные показатели обработки почвы.
Комбинированный агрегат предназначен для предпосевной обработки почвы
с одновременным боронованием или прикатыванием
Основание для разработки комбинированного агрегата – задание на КП.
Цель разработки – повысить производительность и снизить удельный расход
Технические требования к комбинированному агрегату:
1. Производительность 76 11 гач.
2.Рабочая скорость км 7 10
3. Ширина захвата культиватора ВР - 794 м
4. Габаритные размеры мм
5. Глубина обработки почвы до 10 см
6.культиватора 1926 ± 32кг
Способ агрегатирования культиватор с трактором – прицепной.
Номинальная сила тяги на крюке трактора при рабочих скоростях 6 12 кмч
не должна превышать 48 кН
Удельное сопротивление до 49050 Н
Твердость почвы до 35 МПа влажность до 22 %
Крошение почвы обеспечивающее содержание фракций размером до 50
мм не менее 65 % в слое 0-14 см и не менее 80 % в верхнем слое 0-8 см. Наличие глыб размером более 100 мм в слое 0-8 см не допускается. Полное
подрезание сорных растений. Измельчение на отрезки длиной до 15 см не
менее 25 % имеющихся на поле растительных остатков.
Уплотнение обработанного слоя почвы от 09 до 11 кгдм3.
Допустимая гребнистость поверхности поля не более 4 см.
Прицепное устройство трактора должно выполнено по международному
государственному стандарту ГОСТ 10677-2001.
Культиватор агрегатируется с тракторами сх назначения тягового класса 3.
Дорожный просвет мм не менее 300
Рабочая ширина агрегата
Габаритные размеры сцепки мм не более
в рабочем положении более
в транспортном положении
Число стрельчатых лап шт
Транспортная скорость кмч
Радиус поворота агрегата по на10
Обслуживающий персонал чел.
Целесообразность совмещения технологических операций определяется
применяемыми системами земледелия и обработки почвы засоренностью полей
сорняками и их видовым составом метеорологическими условиями параметрами энергетических средств агрономическими технико-экономическими и
Совмещение технологических операций и применение комбинированных
машин определяется следующими факторами:
- совпадением сроков проводимых работ предпосевной культивации посева
прикатывания внесения удобрений гербицидов;
- необходимостью проведения работ в сжатые сроки — подготовка
промежуточных культур или озимых после непаровых
- неустойчивостью метеорологических условий которые при раздельном выполнении предусмотренных операций снижают эффективность последних. Например выпадение осадков после предпосевной культивации ведет к растягиванию сроков проведения комплекса работ;
- наличием энергонасыщенных тракторов соответствующих тяговых классов
пригодных для агрегатирования с комбинированными машинами;
- приспособленностью рабочих органов для одновременного выполнения технологических операций например культивации и посева.
Возможные сочетания операций при обработке почвы можно подразделить на три основные группы:
- совмещение нескольких технологических операций например вспашки
выравнивания поверхности рыхления прикатывания;
- обработка почвы с одновременным внесением удобрений и химикатов (гербицидов пестицидов мелиорантов);
- совмещение обработки почвы с посевом возделываемой культуры.
Целесообразность совмещения операции подтверждается материалами
исследований и производственным опытом.
Во-первых в большинстве случаев совмещение операции позволяет
обеспечивать качественную подготовку почвы за более короткое время чем при
выполнении этих операций раздельно одно-операционными машинами. Это позволяет заделывать семена возделываемых культур во влажную свежеобработанную почву и в результате обеспечивать более высокую и дружную полевую всхожесть лучшие условия для первоначального роста и развития что
гарантирует более высокие и стабильные урожаи.
Во-вторых совмещение технологических операций позволяет резко сократить число проходов агрегатов по полям и снизить вредное воздействие ходовых
систем тракторов и сельскохозяйственных орудий на почву.
В-третьих совмещение технологических операций снижает общую энергоемкость обработки почвы и посева в результате чего повышается производительность труда снижается удельный расход топлива и сокращаются затраты
В-четвертых совмещение операций уменьшает влияние неблагоприятных
погодных условий на завершение технологических процессов.
В-пятых применение комбинированных машин и агрегатов позволяет лучше загрузить мощные энергонасыщенные тракторы особенно на небольших
участках где применение широкозахватных агрегатов затруднено.
Имеется ряд работ выполнение которых возможно только комбинированными машинами. К ним относятся: внесение в почву удобрений и мелиорантов
а в отдельных случаях и пестицидов аммиачной воды при предпосевной культивации безводного аммиака. Для резкого сокращения утечки минеральных
удобрений со сточными водами в водоемы и реки желательно вносить их непосредственно в почву вместо поверхностного разбрасывания применяемого в настоящее время.
Отсюда следует что совмещение технологических операций наиболее выгодно при интенсивном земледелии на полях чистых от сорняков.
Модернизация заключается в установке перед рядами лап на дополнительном брусе дисковых корпусов на индивидуальных стойках. Задачами конструкторской разработки является определение расстояний между рядами лап и рядом
дисковых корпусов расчет основных параметров дискового рабочего органа.
Обоснование и расчет основных параметров комбинированного агрегата
В рассматриваемых условиях когда взаимодействуют только пассивные рабочие органы с целью снижения тягового сопротивления и предотвращения сгруживания почвы целесообразно выявить минимально допустимое расстояние между ними.
Производственные испытания комбинированных почвообрабатывающих агрегатов с дисковыми и плоскорежущими рабочими органами показали что одной
из причин роста тягового сопротивления агрегата является образование почвенного вала перед стойками плоскорежущих рабочих органов подрезающих пласт
разрыхленный дисковыми батареями. Поэтому целесообразно определить минимально возможное расстояние Lmin между рабочими органами при отсутствии
Для определения Lmin выделим элементарный почвенный объем ΔVQI В точке
О1 и рассмотрим его в моменте схода с диска (рис. 2.3 и 2.4).
Так как вертикальная составляющая скорости объема ΔVQI в точке О1 равна
нулю его абсолютную скорость определяем по уравнению
Свободному перемещению объема ΔVQI после схода с диска препятствует
только сопротивление силы трения
Рисунок 2.3.- Расчетная схема для определения расстояния между дисковыми и плоскорежущими рабочими органами
Дифференциальное уравнение движения объма ΔVQI в направлении оси
Решая это уравнение с учетом исходных параметров окончательно получают формулу для определения минимального расстояния между стрельчатой
лапой и сферическим диском.
Расчеты показывают что при глубине обработки почвы сферическими
дисками на 8 см и обработке стрельчатыми лапами на 12 см при максимальной рабочей скорости орудия 3 мс минимальное расстояние между
диском и лапой составит 210 мм. Для предотвращения забивания стоек растительными остатками следует принять это расстояние L=300 мм.
Рисунок 2.4.- Схема для определения расстояния Lmin между дисками и плоскорежущей лапой
7.1. Расчт основных параметров сферического диска
Выбор размеров и формы диска для заданных условий работы производится обычно на основании некоторых геометрических соотношений между параметрами диска и выработанных практикой допустимых их значений.
В зависимости от глубины обработки почвы - a выбираем предварительный диаметр диска - D .
Рисунок 2.5. - Определение геометрических характеристик
Предполагаемая глубина обработки 150 мм тогда диаметр диска 600 900
мм. Так как каждый диск выполнен на индивидуальной стойке и имеет дополнительный наклон в вертикальной плоскости то диаметр диска можно уменьшить.
Из ряда стандартных диаметров дисков выбираем диск диаметром 560мм.
Диск выполняется сферическим. Радиус сферы R определяется по формуле
- угол наклона образующей конуса заточки диска к плоскости режущей
i для разных орудий 10 - 250 . Принимаем i =150.
определяется по выражению:
a - затылочный угол на глубине обработки;
- затылочный угол в диаметральной плоскости диска.
Для нормальной работы Г.И. Синеоков рекомендует принимать a 3 50
конструктивно принимаем -60.
Тогда определим хорду погружения диска Da на глубину a из геометрического соотношения:
Da 2 150(560 150) 496 мм
Из выражения 3.6 имеем R
Рисунок 2.6. – Схема к расчету параметров наклонного сферического
Так как диск имеет отклонение от вертикали на угол
визны диска уточняется по формуле с параметром диска k .
Тогда радиус кривизны
Принимаем радиус кривизны диска определнный ранее – 560 мм.
Толщина сферического диска определяется из эмпирической зависимости:
08 560 1 548 мм принимаем диск толщиной 6 мм.
Важным параметром машины является расстановка рабочих органов по
длине и ширине. Они устанавливаются таким образом чтобы при максимальном
угле атаки 300 дно борозды имело гребни допустимые по агротехническим требованиям.
Рисунок 2.7. - Профиль дна борозды
Рассчитаем расстояние между дисками в ряду для гребней высотой
50 560 50 tg 30 1183 мм
Так как рабочие органы расположены на раме машины в четыре ряда то
расстояние между точками крепления стоек:
A 1183 cos30 1025 мм конструктивно принимаем 100 мм. Тогда расстояние между рабочими органами в одном ряду:
где пр – число рядов
Учитывая ширину захвата машины Вр и число рядов общее число рабочих
Расстояние между рядами должно обеспечивать не заклинивание почвы
между рабочими органами и отсутствие контакта дисков при
С учтом D=560 мм принимаем Н – расстояние между рядами 700 мм
- рама; 2 - стойки; 3 - болты крепления; 4 - корпусы; 5 - диски сферические.
Рисунок 2.8.- Схема расстановки сферических дисков на раме культиватора
7.2. Силовой расчт дискового рабочего органа
Сферический диск в работе испытывает действие элементарных сил сопротивления почвы возникающих на лезвии фасках и рабочей поверхности.
Элементарные силы могут быть приведены к силе и моменту или к двум
перекрещивающимся силам. Одна из этих сил Rzy лежит в вертикальной плоскости
и проходит примерно через ось вращения диска.
Другая Rx параллельна оси вращения дисков и находится на расстоянии Z от
дна борозды равном примерно половине глубины хода дисков. От двух перекрещивающихся сил целесообразно перейти к характеристике из трех сил Rx Ry и Rz
так как сила тягового Р сопротивления может быть определена линейным динамометрированием или по справочным данным а остальные силы Rx Ry и Rz — по
экспериментально установленным соотношениям с Р силой.
Рисунок 2.9.- Схема сил действующих на диск
Для определения тягового сопротивления воспользуемся формулой:
где к П - удельное сопротивление почвы
S C - площадь сечения пласта обрабатываемого диском.
В поперечной плоскости диск представляет собой эллипс с двумя полуосями:
Площадь сечения пласта при максимальной глубине обработки составляет
примерно 30 % от площади эллипса.
Для обработки средне-тяжлых суглинков после пласта многолетних трав
Тогда тяговое сопротивление диска:
Р 0 717 10 1 106 03 0123 2 64 кН
Для определения остальных сил используют следующие зависимости:
где m - опытный коэффициент зависящий от типа почвы угла атаки и глубины обработки;
φ – угол трения почвы о металл диска
для тяжелых суглинистых почв φ=220 420; Принимаем φ=300.
Для надежного заглубления дисков в почву необходимо чтобы вес орудия
и балластных грузов в 12-15 раза превышал среднюю вертикальную реакцию
Общее тяговое сопротивление агрегата
Общее тяговое сопротивление комбинированного агрегата складывается из
тягового сопротивления дисковых секций и плоскорежущих стрельчатых лап
R ОБЩ = RДИСК.Б + RК. РЫХ.
где RДИСК.Б – тяговое сопротивление дисковых батарей;
RК. РЫХ. – тяговое сопротивление стрельчатых лап;
Определяем тяговое сопротивление дисковых батарей
где qдб - удельное сопротивление дисковой батареи;
ВД.Б. – ширина захвата дисковой батареи.
RД. Б = 500 · 10 · 981= 49050 Н
Определяем тяговое сопротивление лап глубокорыхлителей
где qкл - удельное сопротивление лап;
ВК.Л. – ширина захвата культиваторных лап комбинированного агрегата.
RК. Л = 150 · 10 · 981 = 14710 Н
Сложив сопротивление всех лап и дисков получим общее сопротивление
RОБЩ. = 49050 + 14710 = 63760 Н.
7.3. Подбор гидроцилиндра поднятия секции культиватора
Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры
поршня D и штока d рабочее давление P и ход поршня S.
Рассмотрим поршневой гидроцилиндр ЦГ-80.40х400.22 с односторонним
штоком (рисунок 2.10). [5]
Технические характеристики гидроцилиндра
Диаметр поршня 80 мм;
диаметр штока 40 мм;
рабочее давление 16 МПа.
По основным параметрам можно определить следующие зависимости:
площадь поршня в поршневой полости 1 и в полости штока 2 соответственно
где F1 - площадь поршня мм
D - диаметр поршня мм
F1 = 314 802 4 = 5024 мм2 = 0005 м2
где F2 - площадь штока мм
d - диаметр поршня мм.
F2 = 314 (802 - 402) 4 = 3768 мм2 = 0004 м2
усилие развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении
P = 16 МПа = 16 106 Па - рабочее давление (согласно технической харак-
kтр = 09 098 - коэффициент учитывающий потери на трение
R1 = 0005 16106 09 = 72000 Н = 72 кН = 7200 кг ;
Усилие развиваемое штоком гидроцилиндра при его втягивании определяется
R2 = 0004 16106 09 = 57600 Н = 57 кН = 5700 кг.
Рисунок 2.10. - Основные и расчетные параметры гидроцилиндра. [5]
7.4. Подбор подшипников
Подшипник выбираем по суммарной радиальной нагрузке (рис.2.11).
Рисунок 2.11. - Схема к расчту подшипникового узла.
На подшипники действует суммарная радиальная нагрузка
Для выбора типа подшипников рассчитаем отношение осевой нагрузки к ра-
Выбираем конический роликовый подшипник. Эквивалентная нагрузка на него определяется по формуле
RЭКВ = (XVFR + YFa) kБkT
где X и Y – коэффициенты приведения осевой и радиальной сил
V – коэффициент вращения
kб – коэффициент безопасности учитывающий влияние на долговечность
подшипников характера внешних нагрузок
k T – температурный коэффициент.
Y определяется из выражения:
где eK - параметр осевого нагружения
Для конического роликоподшипника
RЭКВ = (04 125+069264) 141 = 395 кН
Определим расчетную грузоподъмность подшипника:
где q – показатель степени для роликовых подшипников (q=333)
L – расчетный ресурс.
где n – частота вращения мин-1
Lh – рекомендованная долговечность подшипника ч.
L 6 10 5 18 20000 216 млн. об.
По справочнику выбираем подшипник роликовый 7509 с динамической грузоподъмностью С=108 кН.
процесс комбинированного агрегата
Тяжелый культиватор серии КПК-8А предназначен для сплошной предпосевной обработки почвы с одновременным боронованием. Оснащен сферическими
дисками универсальными стрельчатыми лапами и прутковыми катками (Приложение Б).
Культиватор состоит из основных частей: рамы; колес боковых; колес опорно-транспортных; сницы; подставки; подвески рабочих органов; гидротрассы .
Рама культиватора шарнирно-секционная сварной конструкции.
В транспортном положении боковые рамы укладываются на специальные опоры установленные на центральной раме.
Механизм опорно-транспортных колес предназначен для перевода культиватора из рабочего положения в транспортное и наоборот осуществления транс78
портирования культиватора а также регулировки глубины хода рабочих органов установленных на центральной раме.
Гидротрасса культиватора обеспечивает с рабочего места оператора подъемопускание культиватора в транспортное положение и наоборот и складываниераскладывание рамы.
Рабочие органы имеют индивидуальное крепление к брусьям рамы посредством стойки.
Стойка рабочего органа - кованная из пружинной стали. Наличие упругой кованой стойки в сочетании с пружиной сжатия позволяет совершать в почве колебания и позволяет рабочему органу самоочищаться от сорных растений и налипшей почвы.
Подготовка к работе. Готовят трактор и соединяют его с культиватором.
При подготовке к работе проверяют исправность культиватора расстановку его
рабочих органов и установку на заданную глубину хода.
Подготовка трактора МТЗ-82 к работе со сцепкой и двумя культиваторами
включает установку колеи передних и задних колес проверку давления воздуха
в шинах и соответствующую наладку навесной системы. Давление воздуха в
шинах передних колес должно быть 017 МПа задних — 01 МПа.
Технологический процесс
комбинированного агрегата осуществляется следующим образом. Сферические дисковые диски измельчают неперевернутый пласт разрыхляют и частично переворачивают почву. В зависимости от
состояния поля состава травостоя и срока использования многолетних трав наличия корнеотпрысковых сорняков времени и качества вспашки обработку желательно проводить: при качественном обороте пласта отсутствии не заделанной дернины. За один проход почва будет иметь рыхлое состояние на глубину
заделки семян поле будет выровнено уплотнено и замульчировано. Для обеспечения наиболее благоприятных условий посева эффективного подавления
сорняков предпосевную культивацию проводят в день посева.
с разработанным рабочим органом
Основными показателями оценки экономической эффективности внедрения машины с разработанным рабочим органом являются следующие:
-удельные затраты на 1 га;
-величина эксплуатационных затрат руб.
Объектом расчета является КПК - 8 с рабочими органами которые
обеспечивают лучшую обработку почвы.
Определяем балансовую стоимость БМ рабочих органов с учетом накладных расчетов.
где ЦКул - цена культиватора
БКул = 20000013=260000 руб.
где Ц = ЦД цена диска + ЦК корпуса (в сборе) + ЦС стойки руб.
ЦК - цена корпуса (в сборе)
Ц = 1100 + 2500 + 2600 = 6200 руб.
Е - коэффициент учитывающий затраты на транспортировку монтаж и
Z - количество дисков корпусов стоек
БМ = 260000+257920= 517920 руб.
Эксплуатационные затраты на выполнение проектируемого процесса определяются из выражения
Эн З0 Ам РТОРХ С ГСМ руб ;
где З0 – затраты на оплату труда рабочих руб.;
Тарифные ставки (руб.см): тракторист – машинист 4-го разряда составляет
01 руб.см; 5-го разряда – 3968 руб.см; 6-го разряда – 4453 руб.см.
Ам – амортизационные отчисления от балансовой стоимости машины на
тракторы Т-150 - 10%.
РТОРХ – отчисления на обслуживание текущий ремонт и хранение машин. Норма отчисления на эти расходы представлена в приложении Б и составляет 14% БМ.
С ГСМ – затраты на приобретение горюче – смазочных материалов руб.
Затраты на покупку горюче - смазочных материалов рассчитываются из выражения
С ГСМ = g т Ц ГСМ Wг
где gт -удельный расход топлива кгга;
Ц ГСМ - стоимость центнера дизтоплива = 3430 руб.ц ;
Wг -объм планируемых работ га; Wг = 500 га.
Расход топлива gт на единицу выполненной работы агрегатом определяется
ношением количества израсходованного за смену топлива G т (кгсмену) к
изводительности W см.
gТ = Gт tСМ WСМ кгга
где Gт - часовой расход топлива при работе агрегата с номинальной тяговой
нагрузкой кгч. Часовой расход топлива тракторов и комбайнов представлен в
приложении Г. Возьмем 35 кгч.
tсм - рабочее время смены ч.
gт = 35 8 54 = 52 кгга.
С ГСМ = 52 3430500 = 89180 руб.
ЭН = 350110 + 51792 + 72508 + 89180 = 216981руб.
Затраты на оплату труда рабочих определяются по формуле
где п р – количество трактористов работающих в одну смену чел.;
А – календарные дни выполнения проектируемого процесса;
СТ- тарифная ставка руб см
ЗР = 110103501 = 35 010 руб.
Знач – начисления к основному фонду зарплаты З0 (социальное и медицинское страхование оплата отпусков и др.)
ЗНАЧ = 35010302% =10573 руб.
Основной фонд зарплаты:
ЗО = 35010 + 10573 = 45583 руб.
Себестоимость 1 га выполняемых работ рассчитываются из соотношения
Ссебист.=216981500 = 434 руб.га.
Технологическим расчетом установлено что часовая производительность агрегата составила 675 гач. а сменная – 54 га. Удельный расход топлива на всех
видах работ не превышают допустимых 332 и 335 кгга при требованиях ТУ –
Разработана конструктивная схема комбинированного агрегата для подготовки почвы под посев мелкосеменных культур включающая пассивные рабочие
органы - вырезные сферические диски с регулировкой угла атаки от 0 до 8° и
Полевыми испытаниями установлено.
Показатели качества работы показывают что агрегат по рабочей скорости
соответствует требованиям ТУ (7 10 кмч).
Рабочая ширина захвата соответствовала конструкционной с допустимыми
Нарушений выполнения технологического процесса не происходило. Заметно хуже по сравнению с другими приспособлениями выравнивается поверхность почвы в варианте с зубовыми боронами на культивации зяби (гребнистость – 24 см).
Наилучшее значение этого показателя получено в варианте с катками на
предпосевной культивации (11 см). Орудие качественно разделывает почву.
Содержание фракций почвы до 25 мм соответствует ТУ (70% 80%) однако
лучшее качество получено в варианте с катками (927%). Вынос влажного слоя
почвы на поверхность в слое до 6 см составляет 22% 32% что характерно
для стрельчатых лап (2% 4%). Следует отметить что с катками этот показатель не превысил 07%. Сорные растения после прохода агрегата уничтожаются
полностью. Испытываемая машина соответствует экологическим требованиям.
Уплотнение почвы не превышает оптимальных значений для данных почв
Культиватор КПК-8Б по агротехническим показателям соответствует
предъявляемым требованиям ТЗ как в типичных так и в экстремальных условиях. Культиватор соответствует экологическим требованиям по удельным энергозатратам культиватор КПК-8Б удовлетворительно использует мощность
тракторов Т-150К и ВТ-150Д
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. - Т. 1. М.: Машиностроение 1982. – 736 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 2
- М.: Машиностроение 1982. - 584 с.
Босой Е.С. Верняев О.В. Смирнов Ш.И. Султан-Шах Е.Г. Теория конструкция и расчет сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение 1977. 568 с.
Гольтяпин В.Я. Колчина М.Н. Соловьева Н.Ф. Сельскохозяйственная техника ведущих зарубежных фирм Каталог. – М.: ФГНУ Росинформагротех
Дворядкин Н.И. Гумбарова Л.В. Методика определения экономической эффективности применения мобильных и стационарных сельскохозяйственных
машин и их комплексов: Краснодар. - КГАУ 1998. – 10 с.
Иванов М. Н. Детали машин Под ред. В.А. Финогенова - М. Высш. шк.
Рыбалкин П.Н. Васюков П.П. Сохт К.А. Агротехнические требования к основным технологическим операциям и новые технические средства для их выполнения. – Краснодар: Агропромполиграфист 2000. – 143 с.
Сидоренко С.М. Петунин А.Ф. Безопасность и экологичность дипломного
проекта: Методическое пособие. – Краснодар: КГАУ 2003. – 84 с.
Сорокин В.Г. Волосников А.В. Вяткин Д.А. Марочник сталей и сплавов. М.:
Машиностроение 1983. – 640 с.
Трубилин Е. И. Северин Ю.Д. Кравченко В. С. и др. Сельскохозяйственные машины. - Краснодар: КГ АУ 2001. – 111 с.
Халанский В.М. Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. – М.: КолосС 2004. – 624 с.
Якимов Ю.И. Осадчий А.В. Маслов Г.Г. Практикум по эксплуатации
машинно-тракторного парка. – Краснодар: КГАУ 2004. – 388 с.
Елизаров В.П. Антышев Н.М. Бейлиз В.М. и др. под редакцией Аниськин
В.И. и Артюшина А.А. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. – М.: ФГНУ «РосИнформАгроТех» 2005.270 с.
Фере Н.Э. Пособие по эксплуатации машинотракторного парка. - М: Колос
Бель А.И. Латышенок М.Б. Методическое указание по выполнению раздела «Охрана труда». Рязань 2004 г.
Чепик С.Г. Мокроусов Н.И. Методическое указание по экономическому
обоснованию дипломного проекта. Рязань 2002 г.
Листопад Г.Е. «Сельскохозяйственные и мелиоративные машины» -М:
Агропрмиздат 1986г.- 686с.
КП 15.070.04.05.00.00
Пояснительная записка
КП15..070.04.05. 01. 00
КП 15.070.04.05. 02. 00
КП 15..070.04.05. 00. 03
КП 15..070.04.05. 00. 04
КП 15.070.04.05. 00. 05
КП 15.070.04.05. 00. 06
КП 15.070.04.05. 00. 07
КП 15.070.04.05. 00. 08
КП 15.070.04.05. 00. 09
КП 15.070.04.05. 00. 10
КП 15.070.04.05. 00. 11
КП 15.01.04.05.00.00
Болт М6-6qx16.58.019
Болт М12-6qx145.58.019
Гайка М42х3-6Н.6.019
Работа № 3. Проектирование разбрасывающего барабана
твердых органических удобрений машины РОУ-6М
При использование достаточных норм навоза содержание гумуса в почве
поддерживается обычно на исходном уровне а при внесении больших норм несколько увеличивается. Однако накопление гумуса в почве идет быстрыми темпами лишь в первые годы систематического применения навоза затем наступает
равновесное состояние – сколько гумуса накапливается столько же примерно разрушается.
При длительном применении навоз существенно улучшает физико-химические
свойства почвы – увеличивает запас питательных веществ понижает кислотность
повышает содержание поглощенных оснований поглотительную способность и
буферность влагоемкость скважность и водопроницаемость обогащает почву
микрофлорой усиливает биологическую активность и выделение углекислоты
уменьшает сопротивление почвы при механической обработке создает оптимальные условия для минерального питания растений. Установлено также положительное навоза и других органических удобрений на закрепление в малоподвижных и не доступных растениям формам радиоактивного стронция тяжелых металлов на очищение почвы от химических препаратов и улучшение ее фитосанитарного состояния. 1 с. 7
Органические удобрения не только обогащают почву основными элементами
(азот фосфор калий) питания растений но и улучшают ее физико-химические
свойства. К органическим удобрениям относят навоз навозная жижа торфонавозные компосты фекалий отходы растительного и животного происхождения. 2 с.
Практикой доказано что процесс внесения ТОУ осуществляется машинами
РОУ-6 РОУ-6М ПРТ-10 ПРТ-10-1 ПРТ-16М а от конструкции разбрасывающих
барабанов зависит равномерность внесения. Поэтому целью курсового проекта
является модернизация разбрасывающего барабана.
Раздел 3. Проектирование разбрасывающего барабана машины РОУ-6М
1. Технологии внесения органических удобрений
В зависимости от отдалнности поля от места хранения навоза
грузоподъмности разбрасывателя или машины применяют три технологии: 1прямоточную; 2 -перевалочную; 3 – двухфазную.
Прямоточную технологию целесообразно применять при грузоподъемности
прицепов-разбрасывателей 3 4 т. При этой технологии (ферма - поле) удобрения
от мест накопления к местам внесения доставляют одними и теми же машинами в
едином неразрывном потоке. В связи с тем что разбрасывание навоза следует
непосредственно за транспортированием то для выполнения всего объма работ в
агротехнические сроки (особенно при больших расстояниях свыше 6 км) требуется
значительное число машин что не всегда может быть приемлемо с точки зрения
рационального использования машин.
Она включает погрузку удобрений в прицепы-разбрасыватели;
транспортировку удобрений до поля; внесение удобрений разбрасывателями. Если
удобрения разбрасываются сразу после доставки их в поле то прямоточная
технология включает: погрузку удобрений в кузовные разбрасыватели;
транспортировку удобрений до поля; разбрасывание навоза по поверхности поля.
Перевалочная технология (ферма - бурт – поле) операции по выполнению
технологического процесса разделяются на два этапа с разрывом по времени 1- погрузка навоза доставка выгрузка удобрений и складирование их в полевые бурты;
-погрузка из буртов и внесение удобрений в заданные агротехнические сроки.
Она включает в себя дополнительные операции (перегрузку удобрений
складирование их в бурты и погрузку из буртов в период внесения). В результате
увеличиваются затраты труда и средств на процесс внесения ТОУ. Однако при
таком способе сокращаются сроки внесения так как возрастает производительность машин непосредственно на внесении за счт уменьшения радиусов перевозки и сглаживается период напряженных сельскохозяйственных работ.
Двухфазная технология включает следующие операции: погрузку ТОУ в
самосвальные транспортные средства транспортировку и укладку навоза в
определнном порядке в кучи исходя из заданной дозы внесения а затем
распределяют кучи по полю разбрасывателем РУН-15Б. 3
органических удобрений
К основным физико-механическим свойствам тврдых органических
удобрений (ТОУ) оказывающие влияние на эффективность действия рабочих
органов машин для погрузки приготовления и внесения их по поверхности поля
относят влажность объмную массу плотность липкость прочность
коэффициенты внешнего и внутреннего трения.
Свойства ТОУ неоднородны и зависят от вида животных (навоз крупного
рогатого скота конский овечий свиной птичий помт) условий содержания
животных (количество и вид подстилки) способов и сроков хранения и
приготовления удобрений (навоз свежий перепревший перегной компосты) В
связи с этим при проектировании рабочих органов машин необходимо учитывать
многообразие свойств навоза особенности и закономерности изменения свойств
Влажность и объмная масса навоза в основном зависит от вида подстилочного
материала плотности и влажности. Солома хорошо впитывает влагу но из –за
своей упругости в навозной массе образует пустоты и уменьшает объмную массу.
Предварительное измельчение соломы увеличивает объмную массу навоза
незначительно. При использовании подстилки торфяной крошки пустот в навозе
образуется меньше жидкости хорошо впитываются и при значительной
влажности объмная масса такого навоза будет наибольшей. Сведения о
влажности и объмной массе навоза приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.- Влажность и объмная масса слежавшегося навоза
Вид навоза Количество подстилоч- Влажность отно- Объмная масса
ного материала от об- сительная %
Практикой установлено масса одного кубического метра соломистого и
торфосоломистого навоза колеблется в пределах 780 980 кг при влажности
Плотность навоза зависит от вида подстилочного материала значение
которой колеблется в пределах от 400 до 1100 кгм3. Наибольшую плотность
имеют глубоко-стойловый навоз и компосты. Добавка соломы в навоз
уменьшает плотность. Плотность компостов по мере их созревания
увеличивается. Сведения о плотности органических удобрений приведены в
Таблица 3.2.- Плотность органических удобрений
Свежий конский навоз
Перепревший навоз КРС
Продолжение таблицы 3.2
Полуразложившийся навоз
Низинный торф при степени разложения
60% и влажности до 40%
Верховой торф при степени разложения
60% и влажности 40 86%
Торфонавозный компост (ТНК) зрелый
(четыре-шесть месяцев хранения) при влажности 61 .68 %
Навоз с выгульных площадок КРС и молодняка
Липкость органических удобрений оказывает существенное влияние на наджность выполнения технологического процесса и качественные показатели
работы машины. Липкость зависит от влажности навоза и материала рабочих
органов и качества их обработки. Данные о липкости приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3.- Липкость навоза при контакте с различной поверхностью
Вид поверхности Влажность навоза % Сила прилипания Па
Из таблицы 3.3 видно что наименьшая липкость соответствует контакту навоз
– полиэтилен. Поэтому при проектировании рабочих органов следует
изготавливать их из пластмассы или на контактируемые с навозом поверхности
Прочность навоза на разрыв оказывает влияние на энергомкость процесса
распределения удобрений. Установлено что прочность навоза на разрыв в
горизонтальной и вертикальной плоскостях не одинакова. Этот показатель имеет
значение главным образом при проведении погрузочных работ и разбрасывании
органических удобрений.
Под горизонтальной прочностью подразумевается прочность зафиксированная
при разрыве слов навоза вертикальной силой. А под вертикальной - прочность
при разрыве массы навоза по вертикальной плоскости то есть под действием
Данные о прочности навоза представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4.- Прочность слежавшегося навоза на разрыв
Прочность в верти- Прочность в горизонталь92
навоз с соотношением
Трение скольжение навоза в основном зависит от чистоты поверхности
трения вида и влажности навоза и от величины нормального давления. Данные
скольжения навоза при контакте с различными
поверхностями представлены в таблице 3.5.
Таблица 3.5.- Коэффициенты трения навоза
Знание конкретных значений коэффициентов внутреннего трения и угла
естественного угла откоса навоза позволяет правильно подойти к проектированию
рабочих органов машин для внесения ТОУ и выбрать такой принцип действия
который обеспечит выполнение технологического процесса при наименьшей
затрате энергии. Коэффициент внутреннего трения навоза равен тангенсу угла
естественного откоса. Угол естественного откоса ТОУ зависит от вида и
влажности навоза. Значения коэффициентов внутреннего трения приведены в
Таблица 3. 6.- Коэффициенты внутреннего трения ТОУ
В целом значения угла естественного откоса ТОУ (навоз перегной компост)
в интервале влажности от 65 до 78% составляет 40..650.
3. Назначение машины РОУ-6М и агротехнические
требования к поверхностному внесению твердых
Разбрасыватель органических удобрений РОУ-6М предназначен для измельчения навозной массы и разбрасывания по полю.
Агротехнические требования к процессу разбрасывания
Разбрасыватели органических удобрений должны качественно разрыхлять
измельчать и с неравномерностью не более ± 15% распределять всю массу по поверхности поля.
Норму внесения удобрений устанавливают в зависимости от потребности и
содержания в почве питательных веществ для выращиваемой культуры. Она
должна сохраняться независимо от количества удобрений в бункере и колебаний
машины при движении агрегата по неровной поверхности поля.
Среднее отклонение дозы внесения от заданной на замеряемых участках
площади не должно превышать ±5 % по массе. Неравномерность распределения
удобрений по ширине разбрасывания должна находиться в пределах ±25% а по
длине рабочего хода — ±10 % нестабильность дозы по ходу движения агрегата —
Перекрытие смежных полос внесенных удобрений не должно превышать 05
м разрывы между ними по длине гона и необработанные поворотные полосы не
4. Технологический расчет процесса внесения органических удобрений
Исходными параметрами для расчета являются: доза внесения удобрений
=20 тга площадь удобряемого поля S=200 га.
Потребность в удобрениях
– доза внесения удобрений тга;
S – площадь удобряемого поля га.
Сменная норма внесения
где А - календарные сроки
Рассчитываем часовую производительность в гектарах:
где Вр – ширина полосы на которую производится разбрасывание;
Vр – скорость разбрасывания
Сменная производительность:
t – продолжительность смены принимаем t=8 ч
Суточная производительность:
Сменная производительность в гектарах:
Производительность за час:
масса удобрений в кузове т;
время одного цикла ч;
коэффициент учитывающий использование времени на выполнение
процесса разбрасывания ТОУ.
Расчет массы ТОУ в кузове:
коэффициент учитывающий заполнения кузова удобрениями
Расчет времени цикла:
– время загрузки кузова разбрасывателя навозом ч;
– время транспортировки навоза до поля ч;
– время разбрасывания навоза ч;
– время холостого проезда агрегата к месту загрузки кузова навозом ч.
Время загрузки кузова:
– производительность загрузчика тч.
Время транспортировки ТОУ:
где L – расстояние от места погрузки ТОУ до поля км;
– средняя скорость движения агрегата кмч.
Время разбрасывания ТОУ:
– скорость разбрасывания.
Расчет длины участка на которую разбрасывается ТОУ из кузова:
Минутная подача машины:
Так как на машине установлено 2 барабана то тогда минутная производительность будет равна
5. Патентный поиск и анализ конструкций разбрасывающих барабанов
В качестве разбрасывающих рабочих органов применяются разнообразные барабаны. Их основные типы представлены на рис. 3.1.
Рабочие органы разбрасывания ТОУ по конструкции подразделяются на три
типа; 1 – шнеко-лопастной; б - ленточный с определенным углом ее навивки; в –
лопастной. В основном используются барабаны
шнеко-лопастного типа кото-
рые располагаются на горизонтальном или вертикальном валах.
Ленточный барабан с определенным углом ее навивки плохо разбрасывает
ТОУ при наличии в навозе соломы она наматывается что препятствует процессу отделения порции навоза из кузова.
Лопастной барабан используется для перемешивания сыпучих материал для
получения однородной смеси.
Одним из недостатков барабан
шнеко-лопастного типа является то что при
отделении порции ТОУ часть навоза сползает с поверхности навивки обратно в
кузов. Поэтому производительность разбрасывателя снижается.
а – шнеко-лопастной; б- ленточный с определенным углом ее навивки;
Рисунок 3.1.- Схемы барабанов
Поэтому нами предлагается в середине шага витка установить лопасть гобразной формы.
6. Разработка технического задания на машину РОУ-6М с проектируемым
Наименование и область применения. Разбрасыватель органических удобрений РОУ-6М предназначен для измельчения навозной массы и разбрасывания по полю.
Основание для разработки - задание на КП
Цель и назначение разработки – повысить производительность
Источники разработки не известны
Технические требования.
Техническая характеристика разбрасывателя органических удобрений РОУ-6:
Тяговой класс трактора от
Грузоподъемность (максимум)
Скорость вращения измельчительного
Скорость (транспортная)
Ширина разбрасывания удобрений
Высота (погрузчоная по полу платформы) 125 м
Объем кузова (борта стандартные)
Продольная база 373 м
Вес (с механизмом разбрасывания) 2т
Вес (без механизма разбрасывания)1835 т
Высота (по механизму разбрасывания) 185 м
1. Состав барабана описан в пояснительной записке а общий вид представлен на чертеже (см. приложение В)
2. Показатели назначения. Барабан должен отделять и подавать порции
ТОУ верхнему барабану в количестве 515 кгмин при дозе 20 т га.
3. Требования к надежности. Испытания для оценки надежности барабана
- анализ результатов технической экспертизы;
- эксплуатационные испытания на надежность;
- оценку показателей характеризующих свойства надежности:
а) оценку безотказности;
б) оценку долговечности;
в) оценку приспособленности к техническому обслуживанию
г) оценку противокоррозионной защиты.
Анализ результатов технической экспертизы при испытаниях машин на
надежность проводят с целью:
- определения технического состояния деталей сборочных единиц;
- определения причин возникновения отказов;
- прогнозирования показателей долговечности деталей;
- определения соответствия объема ремонтных работ по восстановлению
работоспособности изделия требованиям установленным действующей
нормативной документацией;
- определения степени отработки элементов конструкции опытных образцов
по уровню надежности.
4. Требования к технологичности.
5. Требования к уровню унификации и стандартизации.
6. Требования к безопасности
7. Требования к эстетичности и эргономичности.
8. Требования к патентной чистоте.
9. Требования к составным частям изделия сырью исходным и эксплуатационным материалам.
10. Условия эксплуатации.
11. Требования к маркировке и упаковке.
12. Требования к транспортированию и хранению
13. Дополнительные требования.
Экономические показатели.
Стадии и этапы разработки.
Порядок контроля и приемки.
7. Обоснование конструктивно-технологической схемы барабана
На основании патентного поиска и анализа конструкций разбрасывающих
барабанов предлагается схема разбрасывающего барабана представленная на
–лопатка; 2 - корпус барабана; 3 – витки левосторонние витки левосторонние; 4 – цапфа опорная; 5 – подшипник 6- цапфа ведущая; 7 –звездочка.
Рисунок 3.2. - Схема разбрасывающего барабана твердых органических
Разбрасывающее устройство состоит из двух барабанов расположенных в
задней части кузова. Каждый барабан имеет шнековую навивку от центра к его
концу. Витки шнека имеют вырезы которые хорошо захватывают слой навоза и
интенсивно измельчают соломистые включения. Для предотвращения сползания
навоза по гладкой поверхности навивки нами предложен вариант увеличения
силы трения на длине шага витка за счет установки лопасти г-образной формы.
7.1. Расчет параметров разбрасывающего барабана
Исходя из исходных данных для проектирования разбрасывающего барабана
представленного на рисунке 3.2. являются: длина барабана Lб диаметр барабана Dб
шаг навивки S секундная подача удобрений qc число оборотов n.
Принимаем длину барабана Lб=2м равной ширине кузова.
Диаметр барабана определяется по формуле
- коэффициент заполнения =03
n - число оборотов n=70
- объемная плотность навоза =07тм3
- коэффициент характеризующий угол наклона барабана к горизонту =1
- отношение шага винта к диаметру барабана =06
Производительность транспортера:
где H B – высота и ширина кузова РОУ – 6
Vтр – скорость транспортера
Т.к. барабаны стандартные то принимаем Dб=250мм.
где - коэффициент характеризующий физико-механические свойства разбрасываемого материала навоза=06
Определяем число оборотов:
где А – коэффициент перемещаемого материала для навоза А=160
Dб – диаметр разбрасывающего барабана
Найдем секундную подачу разбрасывающего барабана:
где m – масса удобрений захватываемых за один оборот барабана
где Vk – объем навоза который перемещается между навивкой барабана за один
где L – длина барабана м;
d – диаметр трубы м.
7.2. Силовой и энергетические расчеты барабана
Силы действующие на один виток:
Центростремительная сила:
где m – масса удобрений на 1 виток m= 37 кг
- угловая скорость =335 радс
r – радиус барабанаr=0125 м
Рисунок 3.3.- Схема сил действующих на витки барабана при разбрасывании ТОУ
где g – ускорение свободного падения
где - угол наклона винтовой линии витка по внутреннему диаметру
Силы действующие на барабан:
Общее сопротивление барабана при захвате слоя навоза и его разбрасывании:
Fобщ=Fц+Fk+Fтр+Fотр+G
Fобщ = 62285 + 3719 + 6972 + 942 + 4356 = 78274Н
Изгибающий момент вала барабана:
Мощность необходимая на привод барабана:
Мощность холостого хода:
7. 3. Кинематический расчет привода разбрасывающего барабана
Кинематическая схема привода барабана представлена на рисунке 3.4.
-карданная передача; 2 5 - цепные передачи; 3-доизмальчающий барабан; 4разбрасывающий барабан; 6-конический редуктор.
Рисунок 3.4. – Кинематическая схема привода барабана.
Определяем уточненное значение межосевого расстояния:
Lt – число звеньев цепи;
-ведущая звездочка; 2-цепь; 3-ведомая звездочка. а - межосевое
расстояние;F1F2- натяжение ведущей и ведомой ветви цепи; f- провисание ветви
цепи; z1z2- число зубьев ведущей и ведомой звездочек; n1n2-частота вращения
ведущей и ведомой звездочек.
Рисунок 3.5.– Схема цепной передачи привода вала барабана
z1 и z2 – число зубьев ведущей и ведомой звездочки;
at – межосевое расстояние выраженное в шагах at=30 40
Полученное значение округляем до стандартной т.е. а = 760мм.
Определяем длину цепи:
Диаметр делительной окружности звездочки:
– диаметры делительной окружности ведущей и ведомой звездочек
Диаметр окружности выступов зубьев:
Диаметр окружности впадин зубьев:
7.3.1. Расчет кинематических параметров цепи
Передаточное число цепной передачи:
Средняя скорость цепи:
где z1- число зубьев ведущей звездочки;
n – число оборотов ведущей звездочки
Окружная сила передаваемая цепью:
где Р – передаваемая мощность
V – скорость вращения барабана
Натяжение обусловленное действием силы тяжести:
где Kf – коэффициент провисания;
а – межосевое расстояние;
q – масса метра длины цепи кгм;
g – ускорение свободного падения
Натяжение от центробежных сил:
где V – средняя скорость цепимс.
Натяжение наиболее нагруженной ведущей ветви цепи:
кД – коэффициент динамичности
Натяжение ведомой ветви с запасом:
Нагрузка действующая на валы цепной передачи:
7.4. Расчет вала разбрасывающего барабана на прочность
Чтобы подобрать диаметр вала необходимо произвести расчет его на прочность. Вертикальная плоскость (рис. 3.6):
Определение значений опорных реакций:
Построение эпюры изгибающих моментов:
Горизонтальная плоскость
Определение опорных реакций:
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y:
Рисунок 3.6.– Эпюры крутящих и изгибающих моментов вала разбрасывающего барабана машины РОУ-6М
Определение суммарных радиальных реакций:
Из расчета на прочность при кручении определяем диаметр вала из соотношения
Из расчета на прочность принимаем диаметр вала d = 50 мм.
Общий вид разбрасывающего барабана представлен в приложении В
процесс внесения ТОУ машиной РОУ-6М
Разбрасыватель органических удобрений РОУ-6М предназначен для измельчения
навозной массы и разбрасывания по полю.
Машина РОУ-6М состоит из платформы кузова ходовой системы силовой
передачи с транспортром и разбрасывающим устройством заднего борта
гидравлического электрооборудования пневматического привода тормозов
привода стояночного тормоза и дополнительного оборудования для перевозки
Транспортр состоит из четырех цепей со скребками закрепленными на хомутах. Натяжение каждой линии цепного механизма регулируется специальными
натяжными болтами перемещающими валы с роликами. Вал отбора мощности
приводит транспортер в движение. Карданный вал – телескопического типа. Редуктор коническо-цилиндрического типа закрепленный на раме с помощью. Дви111
жение от вала разбрасывателя (соединенного с редуктором цепной муфтой) передается сначала на измельчающий барабан а потом – на разбрасывающий. Для этого
Ходовая часть (типа «тандем») включает в себя две раздельные пары колес с
балансирами и подшипниковыми опорами. Тормозная система работает от тракторной пневмомагистрали через специальный переходник шток которого срабатывает при нажатии водителем педали. В цилиндры на колесах подается тормозная
8.1. Подготовка машины РОУ-6М к работе и основные регулировки
Подготовка к работе. Включает проверку правильности сборки и технического
состояния узлов и механизмов соединение с трактором с помощью гидрокрюка
обкатку машины и установку нормы внесения органических удобрений.
На кузов устанавливают разбрасывающее устройство. Регулируют натяжение
цепей транспортера-питателя и затяжку пружины предохранительной муфты.
Скребки транспортера-питателя должны прилегать к настилу дна кузова а стрела
прогиба нижней ветви цепи должна быть равна 20—30 мм. Цепи натягивают
винтами перемещая ведомый вал транспортера. Цепи привода разбрасывающего и
измельчающего барабанов должны иметь прогиб не более 15—20 мм при нажатии
на них с усилием 40—50 Н. Пружину предохранительной муфты главного кардана
сжимают до длины 140 мм. Устанавливают минимальную подачу транспортера.
Манометром проверяют давление в шинах колес разбрасывателей. У машины
РОУ-6М оно должно составлять 025 МПа Ручным прокручиванием карданного
вала проверяют легкость вращения рабочих органов и механизмов.
Соединяют тормозную электрическую и гидравлические системы трактора с
соединительными элементами машин для внесения органических удобрений. Осматривают кузов разбрасывателя освобождают его от посторонних предметов если они имеются. Включают ВОМ и на малых оборотах проверяют работоспособность узлов. При необходимости подтягивают приводные и тяговые цепи. Обкатывают машины при средних и полных оборотах двигателя в течение 10—15 мин.
После обкатки перед началом опробования в работе проверяют работу тормозной
системы регулируют механизм привода транспортера на заданную норму внесения. Норма внесения органических удобрений зависит от скорости движения агрегата и скорости перемещения транспортера.
При установке заданной нормы внесения органических удобрений на
разбрасывателе РОУ-6 с левой резьбой болт отворачивают на 4 5 оборотов а
диск поворачивают до совпадения риски на нем с делением на шкале корпуса
соответствующей заданной дозе. После установки гайку наджно затягивают.
Производительность разбрасывателя П ф за час эксплуатационного времени
определяют из выражения
где М у - масса удобрений в кузове т;
t р - время разбрасывания удобрений с;
8. 2. Технологический процесс разбрасывателя тврдых
органических удобрений РОУ-6М
Органические удобрения в кузов РОУ-6М загружаются из бурта погрузчикомэкскаватором ПЭ-08 и агрегат везт их к месту разбрасывания. Заехав на поле
тракторист из кабины включает ВОМ трактора. Разбрасывание органических
удобрений производится при частоте вращения ВОМ 540 мин-1.
При движении агрегата по полю транспортр 4 (лист №1 приложения) перемещает удобрений к разбрасывающему устройству. Барабан 5 вращающиеся снизу вверх кромками витков с вырезами при входе в слой удобрений отрезает и
измельчает соломистые включения. При взаимодействии с удобрениями витки
шнека при выходе из них отрывают слой определнный толщины и подат его на
верхний разбрасывающий барабан 6. Этот барабан подхватывает удобрения и разбрасывает их по поверхности поля. Вследствие того что витки шнека на барабанах от центра расходятся к их концам то ширина разброса удобрений значительно превышает ширину кузова и составляет 6 .7 м.
органических удобрений МТЗ-80+РОУ-6М
Основными показателями оценки экономической эффективности внедрения
машины являются следующие:
-себестоимость 1 га выполненного объма работ;
где З0 – затраты на оплату труда рабочих руб.; Тарифные ставки (руб.см): тракторист – машинист 6-го разряда – 4453 руб.см
Ам – амортизационные отчисления на большинство сх машин составляет
5 % от балансовой стоимости машины.
РТОРХ – отчисления на обслуживание текущий ремонт и хранение машин.
Норма отчисления на эти расходы представлена в приложении Б.
РТОРХ =126000*013 = 16380 руб.
С ГСМ – затраты на приобретение горюче – смазочных материалов; стоимость
дизельного топлива – 2430 руб.ц.
Затраты на покупку горюче-смазочных материалов рассчитываются из выражения
где gт- удельный расход топлива кгга;
Ц ГСМ - стоимость центнера дизтоплива руб.;
Wг -объм планируемых работ га
отношением количества израсходованного за смену топлива G т (кгсмену) к производительности W см.
нагрузкой кгч. Часовой расход МТЗ-80 =11 кгч. (приложение Г)
Т - рабочее время смены ч.
С гсм =17*2430*980 = 4048380 руб.
где п р – количество трактористов или операторов работающих в одну смену чел.;
С- тарифная ставка рубсм
Знач – начисления к основному фонду зарплаты З0 (социальное и медицинское страхование оплата отпусков и др.) Знач
З=4*2*4453*4=142496 руб. – затраты на оплату труда рабочих без учета налогов;
Знач=0386*142496=55003руб
Зо=4*2*4453*4+55003=197496руб.
Амортизационные отчисления определяем из соотношения:
где Сб – балансовая стоимость проектируемого рабочего органа рассчитывается с
учетом металлоемкости из выражения
где G – масса конструкции рабочего органа кг;
Ц –средняя цена 1 кг металла руб.
сталь конструкционная полосовая листовая -63 руб. Цены приведены с учтом
НДС (ориентировочно).
где К а – годовая норма амортизационных отчислений руб.
Норма амортизационных отчислений для составляет 125%.
Ам=125*126000100 = 15750 руб
Эн=197496+15750+16380 +4048380=41002596руб
Отчисления на текущий ремонт и обслуживание машины определяется из
где К0 – норма отчислений на техническое обслуживание и текущий ремонт машин представлен в приложении Б.
Р=13*126000100 = 16380 руб.
Себестоимость центнера продукции рассчитываются из соотношения
гдеWг– годовая (сезонная) выработка машины;
где ТСМ – сезонная загрузка машины ч;
Wч – часовая производительность машины. Она известна из технологического
Расчт удельных затрат труда на 1.га определяется из выражения
где Т 0 – затраты труда на выполнение проектируемого процесса.
Т0=4*2*8*4 = 256 чел.ч
Технологическим расчетом установлено что агрегат состоящий из трактора МТЗ-80 и машины РОУ-6М привозит к полю и разбрасывает 62 тонн за час.
Производительность можно увеличить за счет применения перегрузочной технологии.
Спроектированный разбрасывающий барабан имеет следующие параметры:
рабочую длину 2000 мм диаметр - 250 мм частоту вращения 320 мин-1.
В левой и правой половине барабана установлены по шесть лопаток г- образной формы.
Общее сопротивление барабана на отрыв подъем порции твердых минеральных удобрений к верхнему барабану составило 783 кН а расходуемая мощность
на привод нижнего барабана -481 кВт.
Результаты испытания машины РОУ-6М следующие:
Ширина разбрасывания органических удобрений составила 75 м. неравномерности разбрасывания 263% при рабочей скорости 12 кмч. что соответствует
требованиям агротехники и технологии.
Мощность на привод транспортера и барабанов составила 32 кВт
Расход топлива составил 48 кгга при рабочей скорости 12 кмч. Выработка за
нормативную смену составила 938 т.
Удельная суммарная трудоемкость ТО составила 013 чел.чч. Руководство по
эксплуатации содержит достаточно информации для правильного обслуживания
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. - Т. 2 - М.:
Машиностроение 1982. - 584 с.
Босой Е.С. Верняев О.В. Смирнов Ш.И. Султан-Шах Е.Г. Теория конструкция
и расчет сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение 1977. -568 с.
ведущих зарубежных фирм Каталог. – М.: ФГНУ Росинформагротех 2001. – 84с.
Дворядкин Н.И. Гумбарова Л.В. Методика определения экономической эффективности применения мобильных и стационарных сельскохозяйственных машин и
их комплексов: Краснодар. - КГАУ 1998. – 10 с.
Иванов М. Н. Детали машин Под ред. В.А. Финогенова - М. Высш. шк. 1998. 383 с.
Сидоренко С.М. Петунин А.Ф. Безопасность и экологичность дипломного проекта: Методическое пособие. – Краснодар: КГАУ 2003. – 84 с.
Халанский В.М. Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. – М.: КолосС
Елизаров В.П. Антышев Н.М. Бейлиз В.М. и др. под редакцией Аниськина В.И.
и Артюшина А.А. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. – М.: ФГНУ «РосИнформАгроТех» 2005.- 270 с.
Работа № 4. Проектирование дискового разбрасывающего
устройства минеральных удобрений машины СТТ-10
Удовлетворение потребности населения в продуктах питания и промышленности в сырье связано с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Практика показывает что более 50 % прибавки урожая получают за счет
внесения удобрений а известкование кислых и гипсование солонцовых почв наиболее эффективный способ восстановления их плодородия и повышения коэффициента использования удобрений от характера распределения дозы удобрений по полю зависит средняя урожайность сельскохозяйственных культур.
Анализ работ по технологии внесения минеральных удобрений и известковых материалов показывает что рабочие органы существующих машин не в
полной мере отвечают агротехническим требованиям по равномерности распределения туков по поверхности почвы Неравномерное распределение удобрений
и известковых материалов по поверхности почвы приводит к значительному
снижению урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур.
Поэтому задача совершенствования технологических средств для поверхностного внесения минеральных удобрений и известковых материалов является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.
Цель работы - изыскание рациональных параметров центробежного рабочего
органа разбрасывателя для поверхностного внесения минеральных удобрений
1. Обзор способов внесения минеральных удобрений
При рассеве удобрений разбрасыватели регулируют на заданную дозу внесения. Доза внесения – это количество удобрений запланированное для распределения на площади 1 га. Дозу внесения устанавливает агроном.
В зависимости от времени внесения различают предпосевной при посевной и
подкормочный способы.
Предпосевной способ называемый основным применяют для внесения основной массы туков мелиорантов. Равномерно разбросанные по полю во время
вспашки или предпосевной культивации удобрения заделывают в почву на глубину
15 см. При предпосевном способе внесения в основном используются машины
МВУ-05А МВУ-6 которые представлены на рисунках 4.1 и 4.2 5.
Навесная машина МВУ-05А предназначена для рассева на поверхность
минеральных удобрений и семян сидератов (растений используемых в ка125
зеленого удобрения). Недостатками машины являются малый объем бун-
кера - 05 м3 и незначительная ширина рассева – 16 м.
Машина МВУ-6 предназначена для транспортировки и рассева по поверхности почвы минеральных удобрений и слабо пылящих известковых материалов.
К недостаткам машины следует отнести небольшую грузоподъемность – 6 т и
ширину рассева удобрений - 16 м 5.
– крышка бункера; 2 – гидроцилиндр; 3 – рукоятка; 4 –упор передвижной;
–сектор; 6 – редуктор; 7 – навеска; 8- передачи ременные; 9 – рама; 10 – тяга;
–аппарат рассеивающий; 12 –устройство подающее; 13 – окно; 14 – сводоразрушитель; 15 – бункер.
Рисунок 4.1. – Общий вид машины МВУ-05А
– тент; 2 – кузов; 3 – привод; 4 –аппарат рассеивающий; 5 – туконаправитель;6
– привод дисков; 7 – конвейер-питатель; 8 – окно; 9 – заслонка; 10 – штурвал
механизма перемещения заслонки.
Рисунок 4.2. – Общий вид машины МВУ-6
При посевное внесение минеральных удобрений выполняют одновременно с
посевом зерновых культур. Удобрения вносят в почву вместе с семенами или
вблизи них сеялками СЗ-36А СЗТ-36А СЗУ-36. Сеялка СЗ-36А представлена
– аппарат семявысевающий; 2 – ящик зернотуковый; 3 – аппарат туковысевающий; 4 - семяпроводы; 5 – колесо опорно-приводное; 6- подножка; 7 - загортачи;
- сошник; 9 - штанга с пружиной; 10 -спица; 11 - прицеп; 12 - винт регулировки заглубления; 13 - гидроцилиндр; 14 – стяжка винтовая.
Рисунок 4.3. – Зернотуковая сеялка СЗ-36А
Во время вегетации растений проводят подкормку культур сплошного посева при помощи наземных агрегатов СТТ-10 МВУ-6 МВУ-12. Когда работа наземных машин затруднена из-за повышенной влажности почвы то чтобы уложиться в оптимальные агротехнические сроки целесообразно применять самолеты вертолеты и легкие летательные аппараты.
-бак химикатов; 2- агрегат насосный; 3-штанга боковая; 4 - штанга хвостовая;
Рисунок 4.4. – Опрыскивающая аппаратура вертолта Ка-26.
2. Краткая характеристика минеральных удобрений
Отечественная промышленность производит простые минеральные удобрения содержащие один питательный элемент и сложные содержащие 2 3 питательных элемента 4. К числу простых минеральных удобрений имеющих наибольшее распространение относятся:
- из фосфорных – суперфосфат (простой и двойной) и фосфорная мука;
- из калийных – хлористый калий – 30 40% калийные соли сырые
удобрения (сильфинит и калнит) калимагнезия и сернокислый калий;
- из азотных – аммиачная селитра сульфат аммония хлористый аммоний.
Сложные удобрения в сельском хозяйстве получили наибольшее распространение в виде нитрофосок и аммофоса. Нитрофоски содержат: азот калий
фосфор. Аммофос – фосфор азот.
В минеральных удобрениях содержится различное количество действующего
вещества (Р2О5 К2О N в %). Так например в фосфорных от 18.7% – суперфосфат
простой до 48 50% - суперфосфат двойной; в калийных от 25 28% - калимагнезий до 54.2 60% – хлористый калий; в азотных от 21% - сульфат аммония до 46%
Нитрофоски подразделяются на три марки (А В Б.) также в зависимости
от процентного содержания действующих веществ. Кроме того отечественная
промышленность выпускает и жидкие удобрения к которым относится жидкий
аммиак (около 83% N). Аммиаки содержат 28-40 % N в зависимости от сорта
водный аммиак (аммиачная вода) содержит также в зависимости от сорта 25 или
Сведения о физико-механических свойствах некоторых минеральных удобрений
представлены в таблице 4.1.
Обычно в почву вносят удобрение не одного а двух или даже трх видов.
Чтобы не применять их раздельно по очереди целесообразно минеральные
удобрения смешивать.
Однако следует учитывать что при смешивании некоторых удобрений
снижается их питательная ценность для растений. Это происходит либо из-за
улетучивания аммиачного азота в случае смешивания аммоний-содержащих
удобрений с удобрениями обладающими щелочными свойствами (фосфат шлаками известковыми материалами) либо из-за перехода воднорастворимого
фосфора удобрений в труднодоступное для растений состояние например при
смешивании суперфосфата с известью. Иногда при смешивании ухудшаются
физико-механические свойства туков что сильно затрудняет их внесение в почву.
Таблица 4.1. - Физико-механические свойства минеральных удобрений 4.
Наименование удобрений
Угол естественного откоса
Для определения возможности смешивания удобрений разных видов можно пользоваться схемой приведенной в таблице 4.2 4.
Соотношение компонентов в произвольных точках смеси является случайной величиной поэтому в большинстве случаев оценка качества смеси
(степени смешивания) основана на методах статистического анализа.
Смесь минеральных удобрений считается однородной по составу если в
любой е навеске (пробе) соответствующей площади занимаемой одним растением данной культуры соотношение элементов равно среднему во всей
Таблица 4.2 - Допустимость смешивания минеральных удобрений
Условные обозначения: М - смешивать можно; У - смешивать можно непосредственно перед внесением; Н - смешивать нельзя
к поверхностному внесению минеральных удобрений
Машина СТТ-10 предназначена для поверхностного внесения минеральных
Слежавшиеся удобрения перед использованием необходимо измельчить и
просеять. Размер частиц после измельчения должен быть не более 5 мм содержание частиц размером менее 1 мм допускается не более 6 %.
При смешивании удобрений влажность исходных компонентов не должна
отличаться от стандартной более чем на 25 %. Отклонение от заданного соотношения питательных элементов в тукосмеси допускается не более ±5 %
Неравномерность распределения удобрений по ширине захвата при внесении оптимальных доз – не более ±15 % а при внесении умеренных доз – до
Необработанные поворотные полосы и пропуски между соседними проходами агрегата не допускаются. Время между внесением удобрений и их заделкой не должно превышать 12 ч.
При подкормке удобрения должны быть заделаны в почву на 2 3 см
глубже и на 3 4 см в стороне от рядка семян. Допустимое отклонение фактической дозы внесения удобрений комбинированными сеялками от заданной
должно быть не более ± 10%.5.
4. Технологический расчет процесса внесения минеральных удобрений
Исходными данными для расчета являются: культура – пшеница озимая
площадь – 1700 га доза внесения азотного удобрения (по рекомендации агронома
хозяйства с учетом данных агротехнических картограмм хозяйства) – 022 тга
расстояние от склада до поля – 9 км.
Определяем потребность в удобрениях Qу по формуле
где Д – доза внесения удобрения Д=0.22 тга;
S – площадь S=1700 га.
Определяем часовую производительность агрегата Wч состоящего из
где Вр – рабочая ширина захвата машины м;
Vp – рабочая скорость машины кмч;
– коэффициент учитывающий время одного часа на выполнение процесса
Для машины СТТ-10 эти величины имеют следующие значения:
Вр = 10 15 м (принимаем Вр =15 м); Vp = 10 15 кмч (принимаем Vp =10 кмч);
Wч 01 15 10 075 1125 гач
Рассчитываем теоретическую дневную производительность Wднев принимая
работу агрегата в 2 смены
Wднев Wч tсм zсм гасмена
где tсм – время смены tсм =8 ч;
zсм – число смен zсм =2 смены.
Определяем агротехнологические сроки А выполнения технологического
Принимаем агротехнические сроки A=9 дней.
Определяем производительность транспортных средств Птр подвозящих
удобрения за час работы
где Г – грузоподъемность транспортного средства т (для подвоза удобрений
используем КамАЗ 5513 с грузоподъемностью платформы Г=125 т);
nгр- коэффициент учитывающий вместимость кузова;
Wзагр – фактическая производительность загрузчика тч.
Погрузку осуществляет погрузчик ПЭА-1 Wзагр =80 тч);
L – среднее расстояние перевозки км ( L=9 км);
Vср – средняя скорость транспортного средства (Vср= 40 кмч);
tразгр – время разгрузки tразгр =0273 ч.
Определяем коэффициент вместимости кузова nгр
где Мм – масса всех мешков Мм =109 т;
Определяем массу всех мешков Мм
где М1 – масса одного мешка М1 =034 т;
n – количество всех мешков (исходя из конструктивных размеров платформы и с учетом требований транспортировки n=32).
Определяем массу одного мешка М1
где V1m – объем одного мешка V1m =0196 м3;
ρ– плотность удобрения ρ =1725 тм3 (аммиачная селитра).
Определяем объем одного мешка V1м учитывая что форма мешка близка к
цилиндрической 05х1 м.
Определяем часовую производительность агрегата Wчу с учетом дозы внесения
5. Патентный поиск и анализ разбрасывателей минеральных удобрений
Анализ процесса разбрасывания удобрений центробежным диском конусной
формы показал что равномерность их внесения в наибольшей степени зависит
от формы потока удобрений падающих на диск и места его падения а также изменения формы потока в момент встречи с лопастью и поверхностью диска 3.
Авторы патента 4 предложили рабочий орган для разбрасывания удобрений включающий концентрично установленные два вращающихся диска 1и 2 с
лопастями и отличающийся тем что направление вращения внутреннего 1 и
внешнего 2 дисков совпадает причем внешний диск вращается с угловой скоростью в 11 раза больше чем внутренний при этом оба диска выполнены плоскими
установлены каждый на своих валах 5 и 6 и рабочие поверхности 7 и 8 дисков находятся в одной плоскости а диаметр внешнего диска в 16 раза больше диаметра
внутреннего на рабочей поверхности которого соосно с осью вращения расположен направитель 9 выполненный в виде усеченного конуса имеющий в основании цилиндрическую часть 11 диаметром соответствующим диаметру зоны с ок133
ружной скоростью 5-6 мс и высотой равной высоте лопасти при этом конусно
образующая поверхность выполнена под углом 45° к плоскости основания а в
вершине направитель имеет форму части
Анализируя предложенную конструкцию рабочего органа можно сделать вывод что ее недостатками являются высокая степень столкновения удобрений с
лопастями на обоих дисках что разрушает фрагментацию гранул и как следствие
ухудшает качество удобрений и снижает равномерность распределения удобрений
по поверхности поля сложность изготовления и большая металлоемкость.
4 – лопасти; 7 – поверхность рабочая диска внутреннего; 8 – поверхность рабочая диска внешнего; 9 – направитель.
Рисунок 4.5. – Схема рабочего органа для разбрасывания удобрений (вид сверху).
Авторами патента 5 предложен рабочий орган разбрасывателя минеральных
удобрений включающий центробежные диски 1и 8 с лопастями 2 и закрепленные
на раме 3 разбрасывателя дефлекторы 4 и 9 состоящие из плоских щитков 5 и 11
сопряженных с ними выполненного в виде цилиндрической поверхности криволинейного участка который охватывает диск и размещен концентрично с зазором
относительно диска причем торцы 7 и 12 криволинейного участка дефлекторов
расположены со стороны противоположной направлению вращения дисков и отличающийся тем что щитки дефлекторов отклонены в горизонтальной плоскости
от продольной оси разбрасывателя со стороны его рамы на угол 50-60о.
Анализируя предложенную конструкцию рабочего органа разбрасывателя минеральных удобрений можно сделать вывод что ее недостатками являютсянебольшая ширина разбрасывания отсутствие возможности разбрасывания удобрений в
местах установки дефлекторов и невысокая равномерность распределения удобрений по поверхности поля.
Авторами патента 6 предложен рабочий орган разбрасывателя минеральных
удобрений состоящий из двух метателей струйно-веерного типа расположенных справа и слева от оси симметрии машины и отличающийся тем что каждый метатель состоит из жестко соединенных соосно расположенных лопастного ротора и решетчатого барабана охваченного плоской стороной поликлинового ремня 1 с направляющими 2 и натяжным 3 роликами.
– диски центробежные; 2 - лопасти; 3 - рама; 49 - дефлекторы; 511 - щитки;
10 – поверхности дефлекторов; 712 – торцы дефлекторов.
Рисунок 4.6. – Схема рабочего органа разбрасывателя удобрений (вид сверху).
Лопастной ротор состоит из соосно расположенных внутреннего 4 и наружного 5 колец жестко соединенных между собой лопастями 6. На боковой
поверхности наружного кольца 5 установлены дополнительные лопасти 7. Решетчатый барабан состоит из соосно расположенных внутреннего кольца 4 и
диска 8 жестко соединенных между собой перемычками 9.
Регулировка соотношений подач в веер и в струю осуществляется при помощи особой конструкции туконаправителя 10.
-ремень поликлиновой; 2 – ролик направляющий; 3 – ролик натяжной; 4 – внутреннее кольцо; 5 – внешнее кольцо ротора; 6 – лопасти ротора основные; 7– лопасти ротора дополнительные; 8 – диск барабана; 9 – перемычки; 10 – туконаправитель.
Рисунок 4.7. – Схема рабочего органа разбрасывателя удобрений.
Анализируя предложенную конструкцию рабочего органа разбрасывателя минеральных удобрений можно сделать вывод что ее недостатками являются небольшая ширина разбрасывания низкая ветроустойчивость при выбросе
из середины веера под положительным углом к горизонту и большая металлоемкость
5.1.Анализ существующих конструкций разбрасывающих устройств
машин для внесения минеральных удобрений
Минеральные удобрения сплошным методом в основном вносятся машинами
МВУ-0.5А МВУ-6 и СТТ-10. Рассмотрим и проанализируем конструкции разбрасывающих устройств данных машин.
Центробежное разбрасывающее устройство машины МВУ-05А состоит из
вращающегося диска 2 закрепленного на вертикальном валу 1 и расположенных
на диске радиальных лопастей 3 изготовленных из равнобокого уголка
(рис.4.4.)4. Недостатками конструкции являются слеживаемость удобрений на
лопастях такого типа и незначительная ширина рассева.
Разбрасывающее устройство машины МВУ-6 состоит из двух дисков. Диск 2 с
установленными на нем лопастями 3 в виде желоба закреплен на вертикальном
Недостатком конструкции является незначительная ширина рассева.
Разбрасывающее устройство машины СТТ-10 включает в себя два ротора
которые вращаются вокруг горизонтальной оси. Ротор 2 закреплен на горизонтальном валу 1 и снабжен внутренними 3 и наружными 4 лопастями
Недостатками конструкции являются неравномерность при внесении
удобрений отсутствие технической возможности изменения места подачи
удобрений и большая металлоемкость.
Подробная информация о конструкциях представлена графической части.
Принцип действия устройств: поступающие частицы удобрений под действием центробежной силы перемещаются по поверхности и лопастям диска доходят до его внешней кромки и рассеиваются веерообразным потоком (вправоназад-влево) по поверхности почвы.
– вал вертикальный; 2 – диск; 3 - лопасть ; α -угол установки лопастей.
Рисунок 4.8. – Схема разбрасывающего диска машины МВУ-05А
– вал вертикальный; 2 – диск; 3 - лопасть
Рисунок 4.9. – Схема разбрасывающего диска машины МВУ – 6
– вал горизонтальный; 2 – диск; 3 – внутренняя лопасть; 4 – наружная лопасть.
Рисунок 4.10. – Схема разбрасывающего ротора машины СТТ-10
Представленные на рисунках разбрасывающие диски не обеспечивают равномерность внесения удобрений.
разбрасывающего устройства
Наименование и область применения. Машина СТТ-10 предназначена для
внесения минеральных удобрений с повышенной равномерностью распределения туков по площади. Показатель неравномерности при этом не превышает
±15 %. СТТ-10 применяют для подкормки зерновых культур возделываемых по
интенсивной технологии а также для перевозки удобрений зерна и других сыпучих материалов с разгрузкой их через окно в задней стенке кузова.
Цель и назначение разработки – повысить производительность и равномерность внесения удобрений
Источники разработки инициативные
Техническая характеристика машин для внесения твердых минеральных
удобрений приведена в таблице 4.3.
Таблица 4.3. - Технические характеристики машин для внесения твердых минеральных удобрений
МВУ СТТ - МВУ - КСА МХА -7 АПМ -5Б ААП -5
Т- МТЗ ЗИЛ - УРАЛ Агрегатируется
Рабочая ширина распределе- 145- 10510085135125- 220
транспортная (макси30
0- 006010010045Доза внесения тга
Неравномерность внесения
1. Состав разбрасывающего устройства описан в пояснительной записке а общий вид представлен на чертеже (см. приложение Г)
2. Показатели назначения. Диск должен раномерно рапределять порции
минеральных удобрений по поверхности поля в требуемом количестве.
3. Требования к надежности. Испытания для оценки надежности
разбрасывающего устройства машины СТТ-10
На основе анализа существующих конструкций разбрасывающих устройств и патентного поиска предложена конструкция правого диска разбрасывающего устройства которая представлена на рисунках 4.11 и 4.12. Устройство
включает в себя следующие узлы: 1 - левый и правый редукторы; 2 - два конусных диска с лопастями различной длины.
Конусный диск 5 установлен и закреплен на вертикальном валу 2 с помощью крепления 9. Диски вращаются навстречу друг другу. На поверхности диска
размещены П-образные лопасти 7 и 8 с возможностью изменения угла установки
относительно радиуса диска с помощью креплений 6 лопастей. Лопасти не одинаковы по длине и обозначены «левая» Lл и «правая» Lп.
– шестерня; 2 – вал; 3 – подшипник; 4 – втулка; 5 – диск; 6 – крепление; 7 –
правая лопасть Lп; 8 – левая лопасть Lл; 9 – крепление диска; 10 – колесо; 11 –
Рисунок 4.11. – Схема модернизированного правого разбрасывающего диска
машины СТТ-10 (вид сбоку).
Рисунок 4.12. – Схема модернизированного разбрасывающего диска машины СТТ-10 (вид сверху).
Доза удобрения установленная с помощью штурвала заслонки через окно
в задней стенке бункера транспортром подается в на правитель потока удобрений
двухдискового разбрасывающего устройства. При попадание частиц удобрения на
вращающиеся навстречу друг другу конусные диски с разным углом установки
лопастей осуществляется разбрасывание частиц удобрения на поверхность поля.
8. Расчет основных параметров разбрасывающего устройства
В технологическом расчете определена часовая производительность разбрасывающего устройства Wчу=25 тч (формула 4.10). Определяем производительность
одного разбрасывающего диска Wд из соотношения
где n – число разбрасывающих дисков n=2.
Определяем секундный расход удобрений q поступающих на диск 10
q 10 4 Д B p V р кгс
где Д – доза внесения удобрений Д=220 кгга;
Вр – рабочая ширина захвата машины Вр =15 м;
Vp – рабочая скорость машины Vp =277 мс.
Определяем диаметр D разбрасывающего диска 8
n – число оборотов диска 700 мин-16;
К1 – коэффициент учитывающий влияние угла наклона диска на заполнение
гранулами межлопастного пространства К1=148 11;
K2 – установочный коэффициент влияния угла установки лопасти и физикомеханических свойств материала K2=28 11;
g – ускорение свободного падения g=981 мс2;
– угол трения аммиачной селитры о сталь неокрашенную =305 град.12;
α – угол конусности диска α=4 град (рис. 4.13.)
Определяем расстояние la между разбрасывающими дисками 10
Определяем угловую скорость вращения разбрасывающего диска
Определяем переносную скорость Vе диска
где R – радиус диска R=023м.
Рисунок 4.13. – Схема траектории движения частицы удобрения выброшенной
Относительная скорость Vr полета гранулы удобрения не превышает 20% Vе 7.
Определяем Vr как 18% от переносной скорости Vе
Определяем абсолютную скорость Vа гранулы удобрения по краю диска
где – угол отклонения правой лопасти Lп от радиуса диска = 15о.
Определяем начальное положение lo частицы на лопасти 11
где ro – расстояние от центра диска до начала лопасти ro = 006 м.
Определяем высоту hл лопасти 11
где Кн – коэффициент общей неравномерности загрузки лопастей Кн = 12 11;
Принимаем высоту лопасти hл=0040 м.
Определяем угол подъема траектории полета гранулы удобрения 10
arcsin( 02 sin ) град
arcsin( 02 sin 4o ) 08 град
где Кп – коэффициент парусности аммиачной селитры Кп=022 11
f – коэффициент трения аммиачной селитры о сталь неокрашенную
Hl – высота установки диска над уровнем поля Hl =08м
Определяем рабочую ширину разброса Bр удобрений двухдискового
Определяем значение действительной толщины hу слоя удобрений
вносимых разбрасывающим устройством с шириной разброса Bр
где γ – объемная масса аммиачной селитры γ = 800 кгм3.
9. Силовой расчет дискового разбрасывающего устройства
Согласно экспериментальным данным упавшая на вращающийся диск гранула движется по некоторой кривой близкой к логарифмической спирали
пока не встретится с лопастью (рис. 4.10). После этого начинается второй период
движения по диску – вдоль лопасти. Благодаря лопастям изменяется направление
движения гранул возрастает их скорость увеличивается дальность полета. При
движении вдоль лопасти на гранулу массой mч действуют сила тяжести G центробежная сила Fц сила Кориолиса Fк сила трения о диск Fтрд сила трения о лопасти.
Расчет производится по правой лопасти сила трения о правую лопасть Fтрпл.
Рисунок 4.14. – Схема движения частицы удобрения по лопасти конусного
Определяем значение силы тяжести G
где m – масса удобрений падающих на диск m=208 кг
Определяем значение центробежной силы Fц
Определяем значение силы Кориолиса Fк 12
Определяем значение силы трения о диск Fтрд 12
где z – число лопастей z=2
Определяем массу удобрений m1 которая рассевается одной лопастью
Определяем массу m1л удобрений которая рассевается одной лопастью за
Определяем значение силы трения о правую лопасть Fтрпл 8
Определяем значение общей действующей силы P
Вращающий момент на диске Мд составит
Определяем осевой момент сопротивления Mх на диске 9
где Lл – длина левой лопасти Lл = 0295 м.
Определяем осевой момент сопротивления Mу на диске 9
Определяем толщину диска a из условия прочности 9
где - микротвердость поверхностного слоя стали диска подвергнутого
цементации с последующим хромированием =1850 HRC 13
Изгибающий момент на правой лопасти Мпл составит 8
где Lп – длина правой лопасти Lп = 043 м
Определяем толщину лопасти из условия прочности9
Определяем мощность Nо подводимую к диску 7
No N1 N 2 N3 N xx кВт
где N1 – мощность затрачиваемая на сообщение кинетической энергии частицам
удобрения при сходе с диска;
N2 – мощность необходимая на преодоление сил сопротивления при движение
частиц удобрения вдоль лопасти;
N3 – мощность необходимая на преодоление энергии удара частиц удобрения о
Nхх – мощность затрачиваемая на холостой ход.
Определяем мощность N1 7
Определяем мощность N2 11
Определяем мощность N3 7
Определяем мощность Nхх
N xx 015 ( N1 N 2 N3 ) кВт
10. Кинематический расчет привода разбрасывающего устройства
Привод разбрасывающего устройства осуществляется отвала отбора мощности трактора схема которого представлена на рисунке 4.15 а редуктора на рисунке 4.11.
– вал карданный; 2 – подшипник; 3 – вал с предохранительной муфтой; 4 –
вал промежуточный с предохранительной муфтой; 5 – вал задний; 6 – редуктор центральный; 7 – редуктор правый; 8 – диск разбрасывающий правый; 9
– редуктор левый; 10 – диск разбрасывающий левый.
Рисунок 4.15. – Кинематическая схема привода разбрасывающего устройства.
Определяем вращающий момент на валах:
вращающий момент на валу шестерни
где Nо – мощность подводимая к диску Nо=34 кВт;
о – КПД конической передачи о=09;
– угловая скорость вращения вал-шестерни.
Вращающий момент на валу колеса
где 2 – угловая скорость вращения вал-колеса.
Определяем окружную силу Ft в зацеплении
Определяем окружную скорость
Определяем межосевое расстояние
11. Расчет вала диска на прочность
Расчет вала конусного диска на прочность выполняется по методике 16.
Схема к расчету вала представлена на рисунке 4.16.
Рисунок 4.16. – Расчетная схема вала разбрасывающего диска.
Определяем реакции опор Rу и
Fr1 004 Ry1 008 Fk 008 Fц 0155 sin 08 G 0155 Fкор 0155 Ft1 004 cos 45 0
Fk 008 Fц 0155 sin 08 G 0155 Fкор 0155 Ft1 004 cos 45
Rу определим из суммы проекций сил на ось
F ( y) Fr1 R y R y1 Fk Fц sin 08 G Fкор Ft1 sin 45 0
Fr1 Ry1 Fц sin08 Fкор Fк G Ft1 sin 45
Определяем момент в сечении 1-1
m1 1 M1 1 Fr1 004 Ft1 sin 45 004 0
M1 1 (004) 56213 004 1343 07 004 61H м
Определяем момент в сечении 2-2
Fr1 012 Ft1 sin 45 012
M 2 2 (008) 67 113 229
Строим эпюру момента My
Определяем реакции опор Rх и Rх1
Fa1 004 Rx1 008 Fц 0155 cos 08 Ft1 004 sin 45 0
Fa1 004 Fц 0155 cos 08 Ft1 004 sin 45
Rx определим из суммы проекций сил на ось x
Rx1 Fц cos 08 Ft1 sin 45 0
Ft1 sin 45 Fц cos 08
m1 1 M1 1 Fa1 004 Ft1 cos 45 004 0
Fa1 004 Ft1 07 004 31 38 69H м
Fa1 012 Ft1 sin 45 012 Rx 008 0
M 2 2 (008) 92 113 1515
Строим эпюру момента Mx
Определим диаметр вала из расчета на прочность 16
Рисунок 4.17. – Схема действующих сил и эпюр моментов.
Условие прочности 16
10 7 м 3 следовательно
7 10 2 м 297 мм 30 мм
Необходимый диаметр выходного конца вала d1=30 мм.
Окончательно принимаем диаметр конца выходного вала d1=30мм; назначаем
диаметр под уплотнение dу1=32мм; диаметр под подшипник dп1=35мм; диаметр
упорного буртика dб1=42мм.
Подбор подшипников осуществляем с учетом наибольшей силы и вида нагрузки на вал. По расчету на вал действует центробежная сила Fц=2549394 Н.
Принимаем подшипники шариковые радиально-упорные однорядные 46207 по
ГОСТ 831-75 с габаритными размерами d=35мм D=72мм b=17мм; динамическая
грузоподъемность С =29000 Н; статическая грузоподъемность Со=16400 Н 10.
разбрасывающего устройства машины СТТ-10 для внесения удобрений
Экономическая эффективность модернизации разбрасывающего устройства
определяется системой показателей: технико-экономических производительности
труда и трудоемкости эксплуатационных затрат эффективности инвестиций.
На основе анализа существующих конструкций разбрасывающих устройств
установлено что ширина полосы разбрасываемых ими минеральных удобрений
составляет от 8 до 16 м. В данном проекте предложен вариант модернизации существующего разбрасывающего устройства машины для внесения минеральных
удобрений СТТ-10 который увеличивает ширину полосы разбрасываемых удобрений до 244 м за счет установки вместосуществующих горизонтально установленных разбрасывателей роторного типа двух вертикально установленных конусных дисков с регулируемыми лопастями.
Данная модернизация позволит снизить уплотнение почвы от механического давления массы движителей и уменьшить затраты на ГСМ за счет уменьшения
При обосновании технико-экономических показателей модернизированного
разбрасывающего устройства сравниваем с существующим разбрасывающим
устройством машины СТТ-10.
Определяем балансовую стоимость Бм модернизируемого разбрасывающего
устройства с учетом накладных расходов 21
где Ц – цена модернизируемого разбрасывающего устройства руб.;
Е – коэффициент учитывающий дополнительные затраты на транспорти
ровку монтаж и снабженческо-торговые расходы (для машин требующих
Определяем цену Ц модернизируемого разбрасывающего устройства
где В – стоимость работ по изготовлению деталей В=25000 руб. 22
Д – стоимость покупных деталей руб.;
М – затраты на изготовление деталей руб.;
Т – затраты на транспортные расходы руб. Принимаем Т=25% от (Д+М)
Определяем стоимость Д покупных деталей
где Двт – цена втулки Двт=100 руб;
Дп – цена подшипника Дп = 280 руб.
Д=2*100+8*280=2440 руб.
Определяем затраты М на изготовление заготовок деталей
М=2*(mд+mпл +mлл+ mред)*Цлист+2*( mв1+mв2+mв3)* Цкруг+n*X руб. (4.64)
где mд – масса диска mд=78 кг;
mпл – масса правой лопасти mпл =118 кг;
mлл – масса левой лопасти mлл =081 кг;
mв1 – масса вала mв1=619 кг;
mв2 – масса вала mв2= 28 кг;
mв3 – масса вала mв3=29 кг;
mред – масса редуктора mред=917 кг;
Цлист – средняя цена 1 кг листа стали нержавеющей Цлист=1518 рубкг;
Цкруг – средняя цена 1 кг круга стали нержавеющей Цлист=156 рубкг;
n - число смен за которые будут изготовлены необходимые детали n=4;
X – тарифная ставка мастера X=1958 рубсмена.
М=2*(78+118+081+917)*1518+2*(619+28+29)*156+4*1958=1729798
Подставляем полученные значения в формулу (4.62)
Ц=25000+1729798+2440+4934= 4523138 руб.
Бм=4523138*13=5880079 руб.
Технико-экономические показатели машины СТТ-10
К технико-экономическим показателям относят показатели экономичности вытекающие из технических параметров: производительность материаломкость и т.д.
трактора МТЗ-82 и машины СТТ-10 с существующим разбрасывающим устройством
Wч = 01*Вр* Vp * гач
где Вр – рабочая ширина захвата машины с существующим разбрасывающим
устройством Вр =15 м;
Vp – рабочая скорость машины Vp =10 кмч;
Wчи = 01*15* 10 * 075=1125 гач
Определяем часовую производительность агрегата Wч состоящего из трактора МТЗ-82 и машины СТТ-10 с модернизированным разбрасывающим устройством
Wчм = 01*Врм* Vp * гач
где Врм – рабочая ширина захвата машины с модернизированным разбрасывающим
устройством Вр =244 м;
Wчм = 01*244* 10 * 075=183 гач
Производительность агрегата Wднев за дневную смену составит
Wднев = W * Тсм *z гасмена
где Тсм - время (продолжительность) смены (ч) Тсм=8 ч.
Производительность агрегата с существующим разбрасывающим устройством Wднев за дневную смену
Wднев.и. = 1125*8*2 = 180 гасмена
Производительность агрегата с модернизируемым разбрасывающим устройством Wднев.м. за дневную смену
Wднев.м. = 183*8*2 = 2928 гасмена
Годовая (сезонная) выработка машины СТТ-10 Wгод определяется по формуле
где Тгз - годовая (сезонная) загрузка машины (ч) Тгз = 160 ч.
Wгод.и. = 160*1125 = 1800 га.
Wгод.м. = 160*183 = 2928 га
Рост производительности Р разбрасывающего устройства определяется по
Р = (Wчм - Wч) Wчм *100 %
Р= (183 – 1125)183*100=385%
Производительность труда и трудоемкость
Важнейшими показателями экономической эффективности производства
сельскохозяйственной продукции и отдельных работ являются производительность труда и трудоемкость.
Затраты труда Зт на 1 га определяются по формуле
где Н - количество обслуживающего персонала Н=2.
Зти = 21125 = 0177 чел-чга
Зтм =2183 = 0109 чел-чга
Степень снижения затрат труда 21
Ст = (Зт – Зтм)Зт*100 %
где Зт Зтм - затраты труда на 1 га в исходном и модернизируемом вариантах
Ст = ((0177 – 0109)0177)*100 = 384 %
Рост производительности труда
Пт = 01770109 = 162 раз
Удельная экономия в затратах труда 21
Зэ = Зт - Зтм чел-чга
Зэ = 0177 – 0109 = 0068 чел-чга
Экономия в затратах труда на сезон
Зэс=(Зт-Зтм)* Wгод м чел-ч
где Wгoд м - годовой объем работ машины с модернизированным разбрасывающим устройством га.
Зэс= (0177 – 0109)*2928 = 1991 чел-ч
Расчт эксплуатационных затрат
Так как технико-экономические показатели показатели трудоемкости и
производительности груда не дают полной экономической характеристики
сравниваемых машин то для более полной экономической оценки применяются стоимостные показатели важнейшим из которых является эксплуатационные затраты. При сравнение достаточно ограничиться определением прямых затрат в расчете на единицу работы.
Они определяются по формуле 21
где И - прямые производственные затраты на выполнение единицы
Зу - оплата труда в расчете на 1 га (руб.га);
А - амортизационные отчисления в расчете на 1 га (руб.га);
ТОРХ - отчисления на капитальные текущие ремонты техобслуживание и
хранение в расчете на 1 га (руб.га);
Г - затраты на горючее и смазочные материалы в расчете на 1 га (руб.га)
Заработная плата в расчете на 1 га
Зу = Тст*НWднев руб.га
где Тст - средняя величина тарифной ставки (дневной) обслуживающего
персонала по специальностям руб.;
Для тракториста-машиниста VI разряда дневная тарифная ставка составляет
Wднев - производительность агрегата гасмена.
Зуи =6494*2180 = 721 руб.га
Зум = 6494*22928 =444 руб.га
Амортизационные отчисления в расчете на 1 га определяются по агрегату
A = ((Бм*ам) (Wгод*100)+(Бт*ат*Тм Тт (Wгод*100))
где Бм Бт - балансовая стоимость соответственно машины трактора
Тм- сезонная загрузка трактора в часах на данной операции Тм =160 ч.
Тт – годовая загрузка трактора в часах Тт =1410 ч.
ам ат - нормы ежегодных амортизационных отчислений в процентах от
балансовой стоимости машины трактора
Aи=((186000*125)(1800*100)+(240000*91*1601410)(1800*100))=1427
Ам= ((18480079*125)(2928*100)+(240000*91*1601410)(2928*100))=874
Отчисления на ремонты хранение и техуходы в расчете на 1 га (ТОРХ)
Р = ((Бм*Рм)+(Бт*Рт*Тм Тт))(Wгод*100)
где Рм Рт - нормы ежегодных отчислений на ТОРХ в процентах от балансовой
стоимости машины и трактора соответственно (приложение)
Ри = ((186000*13)+(240000*12*1601410))(1800*100) = 1525 рубга
Рм = ((18480079*13)+(240000*12*1601410))(2928*100) = 932 рубга
Затраты на горючие и смазочные материалы определяются по формуле
где g – удельный расход топлива лга;
Цк –комплексная цена ГСМ Цк =25руб за литр.
Ги =157*25=3925 руб.га
Гм=144*25=360 руб.га
Подставив известные величины в выражение (4.15) получим прямые затраты на один гектар 21
Ии = 721+ 1427+1525+3925 =42923 руб.га
Им = 444+874+932+360 = 3825 руб.га
Удельная экономия эксплуатационных затрат определяется как разность эксплуатационных затрат исходного и модернизируемого вариантов на гектар внесенных удобрений
ЭУ = (Ии – Им) руб.га
ЭУ = 42923-3825 = 4673 руб.га
Степень снижения эксплуатационных затрат:
Си = (Ии - Ип Ии)*100 %
Си = (42923 – 3825 42923)*100=109 %
Годовая экономия от сокращения эксплуатационных затрат определяется по формуле
Эги = (Ии – Им)*Wгод м руб.
Эги = (42923 – 3825)*2928= 13682544 руб.
Показатели эффективности инвестиций
Удельные капиталовложения 21
Ку = (Бм Wгод)+(Бт*ТмТтWгод) рубга
Куи = (1860001800)+(240000*16014101800) = 11843 руб.га
Кум = (184800792928)+(240000*1601410 2928) = 724 руб.га
Годовой экономический эффект по приведенным удельным затратам
более точно выражает эффективность новой машины так как приведенные
(суммарные) затраты представляют собой сумму текущих (эксплуатационных) затрат и инвестиций приведенных к одинаковой соразмерности т.е. в
расчетах на 1га или 1 час работы.
Приведенные затраты на 1 га можно определить по формуле
где ЕЭ – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений
(для сельскохозяйственной техники ЕЭ = 015). Тогда годовой экономический эффект по приведенным затратам составит
Пи = 42923 + 11843*015 = 44699 руб.
Пм = 3825 + 724*015 = 39336 руб.
Тогда годовой экономический эффект по приведенным затратам будет равен
Эг =(Пи-Пм)*Wгод.м. руб
Эг =(44699-39336)*2928= 15702864 руб.
Результаты расчта технико-экономических показателей существующего
и модернизируемого разбрасывающих устройств представлены в таблице
Таблица 4.12. 1.– Показатели разбрасывающих устройств минеральных
разбрасываюемое разбрасыва
щее устройство ющее устройство
Балансовая стоимость разбрасывающего устройства руб.
Балансовая стоимость машины руб.
Производительность за сезон га
Рост производительности разбрасыва-ющего устройства %
Затраты труда чел-ч.га
Рост производительности труда раз
Степень снижения эксплуатационных затрат %
Амортизационные отчисления
Удельные капиталовложения руб.га
Годовой экономический эффект руб.
Анализируя данные таблицы 4.12.1 можно сделать вывод что машина СТТ10 с модернизированным разбрасывающим устройством имеет лучшие значения
по всем показателям. Модернизация позволит сократить приведенные затраты на
% затраты труда на 384 % увеличить производительность на 385 %. Годовой
эффект от снижения приведенных затрат составит 15702864 рублей.
На основании анализа разбрасывающих устройств машин для внесения минеральных удобрений предложена конструктивно-технологическая схема двухдискового разбрасывающего устройства машины СТТ-10М.
Предлагаемое разбрасывающее устройство обеспечивает процесс внесения
минерального удобрения аммиачной селитры на площади 1700 га с дозой 220
кгга. Процесс внесения удобрений осуществляется за 9 дней при часовой производительности агрегата 183 гач.
Разбрасывающее устройство включает два диска диаметром 460 мм каждый
с частотой вращения 73 с-1. Каждый конусной диск имеет две лопасти различной
длины Lл=295 и Lп=430 мм с возможностью изменения угла установки относительно радиуса диска. Привод разбрасывающего устройства осуществляется от
ВОМ трактора МТЗ-82 и двух боковых конических редукторов с передаточным
Общее сопротивление преодолеваемое одним диском равно 2697927 Н.
Мощность на привод разбрасывающего устройства составляет 68 кВт.
Произведн анализ потенциальной травмоопасности при эксплуатации агрегата состоящего из трактора МТЗ-82 и машины СТТ-10 предложены мероприятия
по улучшению безопасности труда при работе с ней.
Технико-экономическим расчтом установлено что внедрение модернизированного двухдискового разбрасывающего машины СТТ-10 обеспечивает снижение
затрат труда на 384 % при сменной производительности 183 гасм снижении эксплуатационных затрат на 109 % и годовом экономическом эффекте - 15702864
Для проведения испытаний был выбран ровный горизонтальный участок поля размеры которого позволили выполнить всю программу экспериментов. Экспериментальные исследования распределения минеральных удобрений и известковых материалов по поверхности поля проводили при положительной температуре воздуха отсутствии атмосферных осадков и скорости ветра не более 3 мс
Фактическая скорость установившегося движения агрегата определялась во
время опыта по определению качественных показателей работы разбрасывателя
Фактическую подачу определяли по суммарной массе материала в протвернях.
Проведенные полевые исследования показали что распределение минеральных удобрений по ширине захвата у серийного и экспериментального разбрасывателей очень близки к нормальному распределению. В средней части полосы рассев
туков значительно больше чем по краям. Это приводит к большой неравномерности рассева что снижает эффективность использования минеральных удобрений.
Спректированный рабочий орган резко изменил характер распределения удобрений по ширине захвата.
Это достигнуто за счет перераспределения удобрений со средней части полосы к
краям за счет увеличения ширины разброса
Как было установлено ранее на качество поверхностного распределения минеральных удобрений оказывают влияние такие факторы как гранулометрический
состав норма внесения ширина захвата рабочая скорость разбрасывателя
Технология производства продукции растениеводства Фирсов И.П.
Соловьев А.М. Раскутин О.А и др.; Под редакцией И.П. Фирсова. – М.: Агропромиздат 1989.- 432с.
Кленин Н.И. Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные маши- ны
М.: Колос 2008.-751 с.
Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства: Учеб.
пособие.- М.: ФГНУ «Росинформагротех».-4.1.-2003.-340с.
Патент № 2321199С1 МПК А01С1700 А01С1500 Рабочий орган для разбрасывания удобрений Авторы: Волгин Ю.Н. Демина Е.Б.
Патент № 2221358С2 МПК А01С1700 А01С306 Рабочий орган разбрасыва
теля минеральных удобренийАвтор: Якимов Ю.И.
Патент № 2120724С1 МПК А01С1700 Рабочий орган разбрасывателя минеральных удобренийАвторы: Черноволов В.А. Волков В.И. Казачков И.А.
Сельскохозяйственные машины. ПрактикумМ.Д. Адиньясев В.Е. Бердышев
И.В. Бумбар и др.; Под ред. А.П. Тарасенко. – М.: Колос 2000 – 240с.: ил.
Якубаускас Винцас Игнович. Технологические основы механизированного
внесения удобрений. М.: Колос 1973 – 225с.
Практикум по изучению и расчету почвообрабатывающих машин по дисцип не
«Сельскохозяйственные машины». М.В. Орешкина С.Е. Крыгин В.В. Коче
нов. – Рязань: ФГБОУ ВПО «Рязанский ГАТУ» кафедра «Сельскохозяйственные дорожные и специальные машины» 2009 – 126с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.: в 3х томах. Т.1. –
-е издание переработанное и дополненное. – М.: Машиностроение 1978. –
Детали машин. Проектирование: Учебное пособиеЛ.В. Курмаз А.Т. Скойбе
да - Мн: УП Технопринт 2001.-290с.
Зонов Б.Д. Машины для внесения минеральных удобрений и химических
средств защиты растений: Настройка и регулировка. – М.: Агропромиздат
Б.И. Зотов В.И. Курдюмов. Безопасность жизнедеятельности на производст
ве. – М.: Колос 2000. – 424с.: ил.
Учебное пособие по выполнению раздела «Безопасность жизнедеятельности»
дипломного проекта для студентов. - Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ 2013.-65с
растениеводстве В.П. Елизаров и др. – М.: ФГНУ «Росинформагротех»
Методические указания по экономическому обоснованию дипломных проек
тов Чепик С.Г. Мокроусов Н.И. – Рязань: ФГБОУ ВПО «Рязанский ГАТУ» кафедра « Организация сельскохозяйственного производства и маркетинг» 2002 г. –
Сеть Интернет ссылка на сайт:

Сборка.a3d

1.m3d

решение.docx

Министерство сельского хозяйства и продовольствия
Учреждения образования
“Белорусский государственный аграрный технический университет”
Кафедра моделирования и проектирования
Отчет по лабораторной работе
на тему «Машины для внесения минеральных удобрений»
57882437211Минск 20__ г.
Агротехнические требования к поверхностному внесению минеральных удобрений
Устройство и техническая характеристика разбрасывателя
Расчет параметров рабочих органов дискового разбрасывателя
D моделирование рабочих органов дискового разбрасывателя
Проектирование конструкции дискового разбрасывателя
Список использованных источников
Удовлетворение потребности населения в продуктах питания и промышленности в сырье связано с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Практика показывает что более 50 % прибавки урожая получают за счет внесения удобрений а известкование кислых и гипсование солонцовых почв - наиболее эффективный способ восстановления их плодородия и повышения коэффициента использования удобрений от характера распределения дозы удобрений по полю зависит средняя урожайность сельскохозяйственных культур. Анализ работ по технологии внесения минеральных удобрений и известковых материалов показывает что рабочие органы существующих машин не в полной мере отвечают агротехническим требованиям по равномерности распределения туков по поверхности почвы Неравномерное распределение удобрений и известковых материалов по поверхности почвы приводит к значительному снижению урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур. Поэтому задача совершенствования технологических средств для поверхностного внесения минеральных удобрений и известковых материалов является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.
Цель работы – расчет параметров центробежного рабочего органа разбрасывателя для поверхностного внесения минеральных удобрений.
В процессе работы разбрасыватели должны устойчиво обеспечивать заданную норму внесения в пределах 01—100 тга с заданным интервалом регулировки 005 тга при скорости движения агрегата до 12 кмч. Допускается отклонение от установленной нормы не более +10 %. Неравномерность распределения минеральных удобрений и мелиорантов на рабочей ширине захвата (с учетом оптимального перекрытия) должна быть не более +25 %. Не допускаются разрыв между смежными (стыковочными) проходами агрегата а также необработанные участки поля. Перекрытие смежных (стыковочных) проходов агрегата не должно превышать 5 % от ширины захвата агрегата [].
Экологические требования. Рациональное внесение удобрений в общей системе применения удобрений и мелиорантов позволяет повысить их окупаемость и снизить антропогенное воздействие на окружающую среду. Запрещается внесение минеральных удобрений и мелиорантов в зимнее время. Число эрозионно-опасных частиц размером менее 1 мм в верхнем слое почвы (0 5 см) не должно возрастать по сравнению с их содержанием до выполнения данной операции. Давление ходовых систем агрегатов на почву должно соответствовать требованиям ГОСТ-26-955-86.
Не допускаются подтекание и падение капель топлива моторного и трансмиссионного масел смазочных материалов рабочих жидкостей гидросистем и других технических жидкостей через прокладки сальники заливные контрольные и спускные пробки в соединениях топливопроводов шлангов и других соединительных элементах агрегата.
Машина МВУ-5 (РУМ-5) предназначена для поверхностного (сплошного) внесения минеральных удобрений. Может применяться для нанесения других сыпучих материалов (удобрений извести песка химикатов и т.д.) во всех почвенно климатических зонах за исключением районов горного земледелия.
Машина агрегатируется с тракторами тягового класса 14 (типа МТЗ 8082) оборудованными валом отбора мощности гидрокрюком выводами для подсоединения электрооборудования гидросистемы пневмотормозной системы.
Общий вид разбрасывателя минеральных удобрений РУМ-5 представлен на рисунке 1.
С помощью этой машины можно вносить такие удобрения как аммиачная селитра суперфосфат калийная соль доломитовая и известковая мука и др. Их можно вносить в почву весной или осенью а также проводить летнюю подкормку интенсивно растущих зерновых.
Преимущества и недостатки. Достоинства: легкая настройка агрегата простота использования. Регулирование дозы внесения удобрений путем изменения высоты высевной щели. В инструкции к машине приведены эти данные для каждого вида удобрений. Имеется возможность разбрасывать полезные вещества как по всей ширине поля так и только по краям или в середине. Наличие механизма обеспечивающего максимальную равномерность внесения подкормки по всей ширине (до максимума). Недостатки: По сравнению с навесными разбрасывателями оснащенными очень точной дозировочной системой равномерность работы несколько ниже. Отсутствие возможности перемещаться самостоятельно – нужен трактор.
Рисунок 1 – Общий вид разбрасывателя минеральных удобрений РУМ-5
Устройство. Металлическая рама оснащена дышлом и петлей для прикрепления к трактору. Пятитонный сварной кузов куда засыпаются удобрения является частью рамы. Внутри кузова расположен транспортер пластинчато-пруткового типа. Его приводит в движение либо тракторный вал отбора мощности (если удобрений вносится более шести тонн на гектар) либо (при меньшем количестве удобрений) вал находящийся внутри полуоси правого заднего ходового колеса. Конвейер подает сыпучую массу на высевающие диски центробежного типа каждый из которых оснащен четырьмя лопатками с желобками закрепленными перпендикулярно друг другу. Движение на них поступает от тракторного ВОМ. В передаче движения участвуют кардан редукторы конического типа профили клиноременного типа и валы-сателлиты.
Ходовая часть – тележка с балансирами сконструированная по типу «тандем» и не имеющая рессор. Колесо разъемного типа шестью шпильками и гайками прикреплено к ступице на которой имеется барабан для торможения. Тормозов у агрегата два вида: механический (предназначенный для торможения на стоянке) и пневматический однопроводной. Последний управляется из тракторной кабины педалью. Вручную затормозить можно с помощью крана. При этом останавливаются передние колеса.
Для подключения к электросистеме трактора имеется штепсель. Отдельным жгутом проводов подсоединяются приборы для сигнализации. В задней части агрегата стоят два фонаря.
Основные технические характеристики машины для внесения удобрений МВУ-5 (РУМ-5) представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Техническая характеристика машины.
Производительность(при скорости агрегата 12 кмч ) гач не менее:
- при внесении гранулированных материалов
- при внесении кристаллических материалов
- при внесении порошковидныхматериалов
Рабочая скорость движения на основных операциях кмч не более
Продолжение таблицы 1
Рабочая ширина захвата м:
- при внесении гранул. материалов
- при внесении кристалл. материалов
- при внесении порошковидных материалов
Транспортная скорость кмч не более
Диапазон доз внесения кг га
Масса машины сухая конструкционная кг
Габаритные размеры мм
Грузоподъемность кг не более
Привод рабочих органов:
Основное агрегатирование
Количество персонала
Схема работы разбрасывателя удобрений РУМ-5 представлена на рисунке 2.
В действие туковысевающий аппарат приводится от вала отбора мощности трактора. Быстровращающиеся диски разбрасывают туки веерообразным потоком по поверхности почвы.
– бункер; 2 – питатель; 3 – барабан-измельчитель; 4 – противорежущая пластина; 5 – сепарирующее устройство; 6 – ротор; 7 – транспортер
Рисунок 2 - Схема разбрасывателя РУМ-5
Производительность тч
Рабочая ширина захвата м
Доза внесения удобрений кгга
Число оборотов диска мин-1.
Угол конусности диска α град
Высота установки диска над уровнем поля Hl м
Расчет основных параметров разбрасывающего устройства
Согласно таблице с исходными данным примем часовую производительность разбрасывающего устройства равной Wч = 18 тч
Определим производительность одного разбрасывающего диска Wд из соотношения кгмин
где N – число разбрасывающих дисков. Примем N = 2.
Определяем секундный расход удобрений q поступающих на диск []
где Д – доза внесения удобрений Д = 210 кгга;
Вр – рабочая ширина захвата машины Вр =12 м;
Vp – рабочая скорость машины Vp =277 мс.
Определяем диаметр D разбрасывающего диска []
где n – число оборотов диска мин-1. Согласно [] принимаем 720 мин-1.
К1 – коэффициент учитывающий влияние угла наклона диска на заполнение гранулами межлопастного пространства К1 = 146.
K2 – установочный коэффициент влияния угла установки лопасти и физико-механических свойств материала K2=28
g – ускорение свободного падения g = 981 мс2;
= 300 – угол трения аммиачной селитры о сталь неокрашенную [];
α – угол конусности диска α = 4 град (рис. 5)
Определяем расстояние la между разбрасывающими дисками [ NOTEREF _Ref529535734 h * MERGEFORMAT 2]
lа = 25·023 = 0575 м
где R – радиус диска R = 028 м.
Определяем угловую скорость вращения разбрасывающего диска с-1
Определяем переносную скорость Vе диска
Рисунок 5 – Схема траектории движения частицы удобрения выброшенной диском.
Относительная скорость Vr полета гранулы удобрения не превышает 20% Ve.
Определяем Vr как 18% от переносной скорости Vе.
Определяем абсолютную скорость Vа гранулы удобрения по краю диска по формуле:
где – угол отклонения правой лопасти Lп от радиуса диска = 15о.
Определяем начальное положение lo частицы на лопасти []
где ro – расстояние от центра диска до начала лопасти ro = 011 м.
l0=0.1cos(15)cos(4)=0.12
Определяем высоту hл лопасти
где Кн – коэффициент общей неравномерности загрузки лопастей Кн = 12
Принимаем высоту лопасти hл = 004 м.
Определяем угол подъема траектории полета гранулы удобрения
Определяем дальность полета Lх гранулы
где Кп – коэффициент парусности аммиачной селитры Кп = 022.
f = 059 – коэффициент трения удобрения (аммиачной селитры) о неокрашенную сталь.
Hl = 08м – высота установки диска над уровнем поля.
Определяем рабочую ширину разброса Bр удобрений двухдискового устройства
Определяем значение действительной толщины hу слоя удобрений вносимых разбрасывающим устройством с шириной разброса Bр
где γ – объемная масса аммиачной селитры γ = 800 кгм3
3D моделирование рабочих органов дискового разбрасывателя
По полученным данным проектируем рабочие органы дискового разбрасывателя. Пример разработанного диска представлен на рисунке 3.
Рисунок 4 – Спроектированный рассеивающий диск разбрасывателя удобрений
Рисунок 1 – Образцы 3D-моделей разработанных дисковых разбрасывателей (справа прототипы)
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Laboratornaya rabota Raschet parametrov diskovogo razbrasyvatelya mineralnykh udobreniy.docx

Министерство сельского хозяйства и продовольствия
Учреждения образования
“Белорусский государственный аграрный технический университет”
Кафедра моделирования и проектирования
Отчет по лабораторной работе
на тему «Машины для внесения минеральных удобрений»
57882437211Минск 20__ г.
Агротехнические требования к поверхностному внесению минеральных удобрений
Устройство и техническая характеристика разбрасывателя
Расчет параметров рабочих органов дискового разбрасывателя
D моделирование рабочих органов дискового разбрасывателя
Проектирование конструкции дискового разбрасывателя
Список использованных источников
Удовлетворение потребности населения в продуктах питания и промышленности в сырье связано с повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Практика показывает что более 50 % прибавки урожая получают за счет внесения удобрений а известкование кислых и гипсование солонцовых почв - наиболее эффективный способ восстановления их плодородия и повышения коэффициента использования удобрений от характера распределения дозы удобрений по полю зависит средняя урожайность сельскохозяйственных культур. Анализ работ по технологии внесения минеральных удобрений и известковых материалов показывает что рабочие органы существующих машин не в полной мере отвечают агротехническим требованиям по равномерности распределения туков по поверхности почвы Неравномерное распределение удобрений и известковых материалов по поверхности почвы приводит к значительному снижению урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур. Поэтому задача совершенствования технологических средств для поверхностного внесения минеральных удобрений и известковых материалов является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.
Цель работы – расчет параметров центробежного рабочего органа разбрасывателя для поверхностного внесения минеральных удобрений.
В процессе работы разбрасыватели должны устойчиво обеспечивать заданную норму внесения в пределах 01—100 тга с заданным интервалом регулировки 005 тга при скорости движения агрегата до 12 кмч. Допускается отклонение от установленной нормы не более +10 %. Неравномерность распределения минеральных удобрений и мелиорантов на рабочей ширине захвата (с учетом оптимального перекрытия) должна быть не более +25 %. Не допускаются разрыв между смежными (стыковочными) проходами агрегата а также необработанные участки поля. Перекрытие смежных (стыковочных) проходов агрегата не должно превышать 5 % от ширины захвата агрегата [].
Экологические требования. Рациональное внесение удобрений в общей системе применения удобрений и мелиорантов позволяет повысить их окупаемость и снизить антропогенное воздействие на окружающую среду. Запрещается внесение минеральных удобрений и мелиорантов в зимнее время. Число эрозионно-опасных частиц размером менее 1 мм в верхнем слое почвы (0 5 см) не должно возрастать по сравнению с их содержанием до выполнения данной операции. Давление ходовых систем агрегатов на почву должно соответствовать требованиям ГОСТ-26-955-86.
Не допускаются подтекание и падение капель топлива моторного и трансмиссионного масел смазочных материалов рабочих жидкостей гидросистем и других технических жидкостей через прокладки сальники заливные контрольные и спускные пробки в соединениях топливопроводов шлангов и других соединительных элементах агрегата.
Машина МВУ-5 (РУМ-5) предназначена для поверхностного (сплошного) внесения минеральных удобрений. Может применяться для нанесения других сыпучих материалов (удобрений извести песка химикатов и т.д.) во всех почвенно климатических зонах за исключением районов горного земледелия.
Машина агрегатируется с тракторами тягового класса 14 (типа МТЗ 8082) оборудованными валом отбора мощности гидрокрюком выводами для подсоединения электрооборудования гидросистемы пневмотормозной системы.
Общий вид разбрасывателя минеральных удобрений РУМ-5 представлен на рисунке 1.
С помощью этой машины можно вносить такие удобрения как аммиачная селитра суперфосфат калийная соль доломитовая и известковая мука и др. Их можно вносить в почву весной или осенью а также проводить летнюю подкормку интенсивно растущих зерновых.
Преимущества и недостатки. Достоинства: легкая настройка агрегата простота использования. Регулирование дозы внесения удобрений путем изменения высоты высевной щели. В инструкции к машине приведены эти данные для каждого вида удобрений. Имеется возможность разбрасывать полезные вещества как по всей ширине поля так и только по краям или в середине. Наличие механизма обеспечивающего максимальную равномерность внесения подкормки по всей ширине (до максимума). Недостатки: По сравнению с навесными разбрасывателями оснащенными очень точной дозировочной системой равномерность работы несколько ниже. Отсутствие возможности перемещаться самостоятельно – нужен трактор.
Рисунок 1 – Общий вид разбрасывателя минеральных удобрений РУМ-5
Устройство. Металлическая рама оснащена дышлом и петлей для прикрепления к трактору. Пятитонный сварной кузов куда засыпаются удобрения является частью рамы. Внутри кузова расположен транспортер пластинчато-пруткового типа. Его приводит в движение либо тракторный вал отбора мощности (если удобрений вносится более шести тонн на гектар) либо (при меньшем количестве удобрений) вал находящийся внутри полуоси правого заднего ходового колеса. Конвейер подает сыпучую массу на высевающие диски центробежного типа каждый из которых оснащен четырьмя лопатками с желобками закрепленными перпендикулярно друг другу. Движение на них поступает от тракторного ВОМ. В передаче движения участвуют кардан редукторы конического типа профили клиноременного типа и валы-сателлиты.
Ходовая часть – тележка с балансирами сконструированная по типу «тандем» и не имеющая рессор. Колесо разъемного типа шестью шпильками и гайками прикреплено к ступице на которой имеется барабан для торможения. Тормозов у агрегата два вида: механический (предназначенный для торможения на стоянке) и пневматический однопроводной. Последний управляется из тракторной кабины педалью. Вручную затормозить можно с помощью крана. При этом останавливаются передние колеса.
Для подключения к электросистеме трактора имеется штепсель. Отдельным жгутом проводов подсоединяются приборы для сигнализации. В задней части агрегата стоят два фонаря.
Основные технические характеристики машины для внесения удобрений МВУ-5 (РУМ-5) представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Техническая характеристика машины.
Производительность(при скорости агрегата 12 кмч ) гач не менее:
- при внесении гранулированных материалов
- при внесении кристаллических материалов
- при внесении порошковидныхматериалов
Рабочая скорость движения на основных операциях кмч не более
Продолжение таблицы 1
Рабочая ширина захвата м:
- при внесении гранул. материалов
- при внесении кристалл. материалов
- при внесении порошковидных материалов
Транспортная скорость кмч не более
Диапазон доз внесения кг га
Масса машины сухая конструкционная кг
Габаритные размеры мм
Грузоподъемность кг не более
Привод рабочих органов:
Основное агрегатирование
Количество персонала
Схема работы разбрасывателя удобрений РУМ-5 представлена на рисунке 2.
В действие туковысевающий аппарат приводится от вала отбора мощности трактора. Быстровращающиеся диски разбрасывают туки веерообразным потоком по поверхности почвы.
– бункер; 2 – питатель; 3 – барабан-измельчитель; 4 – противорежущая пластина; 5 – сепарирующее устройство; 6 – ротор; 7 – транспортер
Рисунок 2 - Схема разбрасывателя РУМ-5
Методические указания к практическим работам по дисциплине: «Проектирование машин и оборудования для растениеводства»
Стр. 141-144 Раздел 4. 8. Расчет основных параметров разбрасывающего устройства
Исходные данные к расчетам используем как в методике расчета с изменением ± 10% в любую сторону.
Не допускается использовать одинаковые переменные данные как у соседа !!!
Производительность тч
Рабочая ширина захвата м
Доза внесения удобрений кгга
Число оборотов диска мин-1.
Угол конусности диска α град
Высота установки диска над уровнем поля Hl м
Расчет основных параметров разбрасывающего устройства
Согласно таблице с исходными данным примем часовую производительность разбрасывающего устройства равной Wч = 25 тч
Определим производительность одного разбрасывающего диска Wд из соотношения кгмин
где N – число разбрасывающих дисков. Примем N = 2.
Определяем секундный расход удобрений q поступающих на диск []
где Д – доза внесения удобрений Д = 220 кгга;
Вр – рабочая ширина захвата машины Вр =15 м;
Vp – рабочая скорость машины Vp =277 мс.
Определяем диаметр D разбрасывающего диска []
где n – число оборотов диска мин-1. Согласно [] принимаем 700 мин-1.
К1 – коэффициент учитывающий влияние угла наклона диска на заполнение гранулами межлопастного пространства К1 = 148.
K2 – установочный коэффициент влияния угла установки лопасти и физико-механических свойств материала K2=28
g – ускорение свободного падения g = 981 мс2;
= 300 – угол трения аммиачной селитры о сталь неокрашенную [];
α – угол конусности диска α = 4 град (рис. 5)
Определяем расстояние la между разбрасывающими дисками [ NOTEREF _Ref529535734 h * MERGEFORMAT 2]
lа = 25·023 = 0575 м
где R – радиус диска R = 023м.
Определяем угловую скорость вращения разбрасывающего диска с-1
Определяем переносную скорость Vе диска
Рисунок 5 – Схема траектории движения частицы удобрения выброшенной диском.
Относительная скорость Vr полета гранулы удобрения не превышает 20% Ve.
Определяем Vr как 18% от переносной скорости Vе.
Определяем абсолютную скорость Vа гранулы удобрения по краю диска по формуле:
где – угол отклонения правой лопасти Lп от радиуса диска = 15о.
Определяем начальное положение lo частицы на лопасти []
где ro – расстояние от центра диска до начала лопасти ro = 006 м.
Определяем высоту hл лопасти
где Кн – коэффициент общей неравномерности загрузки лопастей Кн = 12
Принимаем высоту лопасти hл = 004 м.
Определяем угол подъема траектории полета гранулы удобрения
Определяем дальность полета Lх гранулы
где Кп – коэффициент парусности аммиачной селитры Кп = 022.
f = 059 – коэффициент трения удобрения (аммиачной селитры) о неокрашенную сталь.
Hl = 08м – высота установки диска над уровнем поля.
Определяем рабочую ширину разброса Bр удобрений двухдискового устройства
Определяем значение действительной толщины hу слоя удобрений вносимых разбрасывающим устройством с шириной разброса Bр
где γ – объемная масса аммиачной селитры γ = 800 кгм3
3D моделирование рабочих органов дискового разбрасывателя
По полученным данным проектируем рабочие органы дискового разбрасывателя. Пример разработанного диска представлен на рисунке 3.
Рисунок 4 – Спроектированный рассеивающий диск разбрасывателя удобрений
Проектирование конструкции дискового разрасывателя
Для получения оценки 8 и выше необходимо дополнительно спроектировать другие узлы разбрасывателя (общие виды): бункер с удобрениями раму и т.д.
Рисунок 1 – Образцы 3D-моделей разработанных дисковых разбрасывателей (справа прототипы)
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
+ вся литература использованная при расчете параметров рабочих органов из методических указаний !!!

2.m3d