Курсовий проект
Тема: МЕХАНІЗАЦІЯ збирання зернових культур з модернізацієюзернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”
ЗМІСТ
ВСТУП
1. ТЕХНОЛОГІЇ ЗБИРАННЯЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
1.1 Аналіз існуючих технологій та засобів механізації длязбирання зернових
1.2 Обґрунтування теми курсовогопроекту
2. розробка механізованоїтехнології збирання зернових
3. МОДЕРНІЗАЦІЯ конструкції ЗЕРНОВОГОбункера зернозбирального комбайна КЗС — 9 ”СЛАВУТИЧ”
3.1 Обґрунтування необхідності розробки та вихідні дані
3.2 Будова та робота вивантажувального зернового бункера
3.3 Технологічні та конструктивні розрахунки пропонуємоговивантажувального зернового бункера
4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ
4.1 Загальні положення
4.2 Визначення річного економічного ефекту відвпровадження запропонованих технологічних рішень
4.3 Визначення річного економічного ефекту відвпровадження модернізованого комбайна КЗС-9 „Славутич”
4.4 Сумарний річний економічний ефект
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
Внаслідок некомплексного підходу до здійснення аграрної реформи, порушення еквівалентногообміну між промисловістю і сільським господарством, штучного відривукредитно-фінансової системи від аграрної сфери економіки сталої тенденціїнабуло скорочення виробництва сільськогосподарської продукції, посилення руйнуванняресурсного потенціалу агропромислових товаровиробників, зниження їхплатоспроможності.
Значнопогіршилось матеріально-технічне забезпечення сільського господарства,відбувається виродження генетичного потенціалу рослинницьких і тваринницькихгалузей, майже призупинився інвестиційний процес, практично не провадитьсяоновлення машинно-технічного парку. За десятирічний період кількість тракторіву сільськогосподарському виробництві зменшилась майже у два рази, азернозбиральних комбайнів — на 40 %. Особливої гостроти набуло зменшення укілька разів обсягів внесення мінеральних та органічних добрив. Значнопогіршилось постачання хімічних засобів захисту рослин. Набула розбалансованогохарактеру система насінництва зернових, технічних і кормових культур. Зазначенепризвело до зниження на 51 % виробництва валової продукції сільськогогосподарства в країні. Майже наполовину скоротилися обсяги виробництва зерна, у2,5 рази — цукрових буряків, у 4 рази — цукру, на 50-60 % — м'яса і молока.
Найбільш важливе значення для дальшого розвитку зернового господарстваматимуть розробка і впровадження зональних і внутрізональних систем йоговедення з комплексом агротехнічних, меліоративних, організаційно-господарськихта інших заходів, спрямованих на підвищення врожайності й валового збору зерна,формування зон його товарного виробництва і поглиблення спеціалізаціїгосподарств на виробництві окремих культур.
1.ТЕХНОЛОГІЇ ЗБИРАННЯ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
1.1 Аналіз існуючих технологій та засобівмеханізації для збирання зернових
Збиранняврожаю зернових культур представляє собою дуже складний та трудомісткийкомплекс робіт, який потребує залучення значної кількості мобільних і стаціонарнихагрегатів, транспортних засобів, а також людей. Для підвищення продуктивності праці, зменшення витратпалива, зменшення ручної сили використовуються та впроваджуються інтенсивнітехнології, щодо вирощування та збирання зернових культур. По можливості вгосподарствах Миколаївської області купується або орендується новасільськогосподарська техніка, як вітчизняного, так і закордонного виробництва. Збирання зернових в господарствах областіпроходить в основному за допомогою комбайнів СК-5 “Нива”, Дон — 1500 та КЗС-9 “Славутич”.
Роботи за існуючими технологіями вирощування ярих таозимих зернових розпочинаються зразу після збирання попередника. Спочаткупроводиться лущення в два кроки на невелику глибину дисковими знаряддями. Длянакопичення ґрунтової родючості на поле вноситься органічні та мінеральнідобрива. На кожний гектар пара під осінню оранку вносять до 90 тоннапівперепрівшого навозу та 3...5 ц мінеральних добрив. Норми внесенняуточнюються по результатам ґрунтового аналізу. Особливу увагу приділяють нарівномірність розкидування добрив по поверхні поля. На протязі всього періодувирощування інженерні служби уважно слідкують за посівами та проводятьнеобхідний комплекс робіт.
Існує два поняття врожаю:складський та біологічний (польовий). Різниця між ними складає величину втратврожаю при збиранні. Залишені в полі від неякісного збирання колосків,загублене зерно або солома представляють собою не тільки прямі збитки віднедобору врожаю, але і створюють умови для розвитку шкідників та хворобизернових культур, тому боротьба з втратами при збиранні врожаю має важливенародногосподарське значення. Важно не тільки виростити, але й зібрати врожайбез втрат.
Технологія збирання зерновихкультур складається з наступних операцій: зрізування стебел, обмолочування,виділення зерна з вороху та очищення його від домішок. Ці операції виконують вбезперервному потоці одну за одною або з нетривалими перервами. Крім основнихоперацій, при збиранні хлібів проводять допоміжні: транспортують зерно відкомбайнів на тік або хлібоприймальний пункт, збирають і скирдують солому,лущать стерню. Комплекс технічних засобів для збирання зернових приведений втабл. 1.1.
Таблиця 1.1
Комплекс оптимального наборутехнічних засобів для збирання зерновихОперації Комплекс машини для збирання врожаю, ц/га 15…30 30…50 вище 50 Роздільне збирання.
Скошування хлібів в валки
Підбирання та обмолочування валків
ЖВР-10-03 А;
ЖВ-12,8
Дон-500(1200) з підбирачем
ЖВР-10-03 А;
ЖВ-12,8
Дон-1500(1200)
КЗС-9 з підбирачем
ЖВР-6А-03;
ЖВП-6 А
Дон-1500Б
КЗС-9 з підбирачем Пряме комбайнування. Скошування та обмолочування хлібів Дон -1500Б з жаткою 8,6 м та подрібнювачем Дон -1500Б з жаткою 7 м та копнувачем КЗС-9 з жаткою 6 м та копнувачем Транспортування зерна
КамАЗ-5511;
ЗИЛ-130;
ГАЗ-53
КамАЗ-55102;
КамАЗ-5511
КамАЗ-5511
з прицепом;
ГКБ-8527 Транспортування полови в сховище
МТЗ-80;
ЮМЗ-6Л
2ПТС-4(45)
МТЗ-80
2ПТС-4(45)
МТЗ-80
2ПТС-4(45) Транспортування соломи на ферму
МТЗ-80
2ПТС-4
МТЗ-80
2ПТС-4
МТЗ-80
2ПТС-4
В даний час найбільшогорозповсюдження набули два способи збирання зернових: однофазний (прямекомбайнування) та двофазний (роздільний).
При скошуванні хлібів в валкижатками закладається основа для якісної роботи підбирачів. Найбільш чистопідбирається хлібна маса з валків в тому випадку, коли стебла в валкурозташовані один на одному та направлені під кутом 10...250до вісівалка. Такі валки найбільш стійкі до просідання та менше розкидаються вітром.
В валках, де стебла розташованіпід більшими кутами, колоски розташовані в одну сторону. Ці валки більш всьогоруйнуються вітром, а під час дощу вода по стеблам потрапляє в колосову зону,приводячи до пошкодження зерна. Тому треба слідкувати за тим, щоб соломини ввалку були зложені під кутом до горизонту, забезпечуючи стікання вологи відколосу вниз, а не навпаки.
Як правило компактні (неширокі)валки підбираються з меншими втратами. Товщина валка не повинна бути більшедопустимої (12...20 мм в залежності від зони) для доброго провітрювання хлібноїмаси та нормального дозрівання зерна в валку. Щоб не втратити оптимальнихстроків та своєчасно визначити умови збирання, організують спостереження задостиганням зерна та станом хлібостою. Передзбиральне спостереження задостиганням хлібів розпочинають за 10...12 днів до початку збиральних робіт.Найкращим строком скошування хлібів в валки являється середина восковоїстиглості (вологість зерна складає 25...35 %).В залежності від конкретних умов(стан хлібів і погодні умови) вибирають роздільне або пряме комбайнування абообидва способи разом.
Роздільним способом збирають впершу чергу схильні до полягання, осипання, а також засмічені хліба. Щоб недопустити втрат при підбиранні валків не треба застосовувати роздільний спосібна збиранні посівів з густиною стояння рослин не менше 250-300 на 1 м2 та висотою не нижче 60 см. Роздільний спосіб збирання здійснюють за два проходизбирального агрегату по одному і тому ж полю. Його починають на 5-10 днівраніше, ніж однофазне. Загони розмічають так, щоб найдовша їх сторона співпалаз напрямком оранки, валки вкладаються вздовж пануючих вітрів або під кутом доних, скошування проводиться впоперек або під кутом до напрямку посіву. Полянеправильної конфігурації розмічають так, щоб повздовжні сторони загонів булипаралельні.
Незважаючи на те, що прироздільному збиранні витрачається більше технічних засобів і праці, економічнаефективність цього способу вища, ніж однофазного. Додаткові затрати при цьомувиді збирання окупаються за рахунок збільшення зібраного зерна (в середньому на1-4 ц/га) та зниження затрат праці і засобів механізації на післязбиральнуобробку.
Для прямого комбайнуваннявідводять чисті поля, які мають одночасно достиглий, відносно невисокийстеблостій та достатню стійкість до самоосипання. Збирання врожаю прямимкомбайнуванням необхідно проводити не більш чим за чотири-пять днів післяповної стиглості зерна. При підготовці поля обирають раціональну конфігурацію,розміри та направлення довгих сторін загонок, а також найбільш вигіднішеспіввідношення загонок. Готують поворотні полоси, проводять обкоси та прокоси.Позначають позначками любі перешкоди, які можуть заважати нормальній роботізбирально-транспортних агрегатів. Розмір загінок залежить від довжини гону аботипу жаткових агрегатів, занятих на скошуванні хлібів в валки.
Вибір розміру загонки повиненсприяти досягненню максимальної продуктивності агрегатів, зайнятих приобмолочуванні хлібів. Якщо на полі планується одночасно використовуватидекілька збирально-транспортних ланок, то число загонок повинно бути рівне абократне числу цих ланок. Це створює необхідні умови до закінчення збираннязернових в загонах одночасно всіма комбайнами, виключає можливість їхрозосередженністі по полям та запобігати потраплянню на зернообробні пунктинеоднорідних партій зерна.
Для продуктивної роботи комбайниосновної збиральної ланки збирають тільки загони прямокутної форми, азалишившуюся частину полів докошують комбайнами збиральної ланки по підготовціланів.
З метою зменшення переїздів пополю транспортних засобів та підвищення їх продуктивності, обов’язково повинніготуватись розвантажувальні або транспортні магістралі. Які представляють собоюповздовжні полоси загонки, вільні від хлібостою. Розвантажувальні магістраліпрокладають з таким розрахунком, щоб вони відповідали місцю розвантаження зерназ бункера комбайна, а транспортні (через кожні 800…1000 м) – тільки длязбільшення швидкості руху транспортних засобів по полю. Відстань міжрозвантажувальними магістралями залежить від швидкості наповнення бункерів, атранспортні від врожайності та ширини захвату жатного агрегату.
Впровадження всільськогосподарське виробництво збирально-транспортних комплексів дають змогузначно зменшити строки збирання, зменшити втрати зерна, раціональновикористовувати трудові ресурси, підвищити якість робіт та покращитивикористання обробляємої землі.
1.2 Обґрунтування теми курсовогопроекту
Виходячи з аналізу технологійзбирання зернових культур в господарствах Миколаївської області, а такожвраховуючи перспективи подальшого розвитку збирання зернових культур змінімальними втратами, можна зробити наступні висновки:
- зарезультатами проведеного пошуку, більшість господарств області в Миколаївськоїобласті, мають у своєму розпорядженні необхідні земельні угіддя, технічні татрудові ресурси для високоефективного виробництва;
- спеціалізаціябільшості господарств області це вирощування зернових та технічних культур,тому подальше нарощування обсягів цих галузей сприяє зростанню прибутку;
- втехнології вирощування та збирання зернових культур є ще ряд недоліків, до якихслід віднести питання організаційного характеру під час збиральних робіт,порушення правил агротехніки, а також необґрунтоване використаннямашинно-тракторних агрегатів.
Виходячи з аналізу технологійзбирання зернових можна зробити висновок, що на сьогоднішній день існує триосновних способи збирання зернових. Із них однофазний спосіб є найбільшвигідним з точки зору експлуатаційних затрат та економії часу. Двохфазнийспосіб потребує більшої затрати часу та експлуатаційних затрат, але зменшуєвтрати зерна та покращує його якість. Тому переваги окремим технологіямзбирання надавати недоцільно тому, що вони залежать від природнокліматичнихумов, а також наявності необхідного комплексу сучасних машин для збирання.
2.розробка механізованої технології збирання зернових
Комплексна механізація збирання зернових передбачаєвиконання вказаних операцій комплексами машин та обладнанням в кращіагротехнічні строки та в строгій відповідності з обраною технологієювиробництва. Перед початком збиральної компанії вирішують питаннятехнологічного забезпечення збирання: оцінюють об'єм робіт по культурам,розраховують середнє навантаження на комбайн, враховують можливості, способи тастроки збирання за станом хлібної маси, підготовлюють поля та під’їздні шляхидо збирання, враховують способи та маршрути руху агрегатів й обслуговуючихмашин, підготовлюють техніку до роботи, враховують відповідну її комплектацію,розраховують та організовують збирально-транспортні комплекси, враховуютьпункти технічного обслуговування та ремонту, підвезення пального та мастильнихматеріалів в необхідній кількості.
Важливою передумовою успішного збирання хлібів єраціональне співвідношення посівних площ, які збираються одно- чи двофазнимспособом, що дозволяє зібрати врожай в оптимальні строки, з найменшимизатратами праці, коштів та не допустити втрат. Також необхідно визначити, якможна точніше, початок та спосіб збирання врожаю.
На підставі використання інформації по прогнозуваннюстану хлібостою, а також отриманим даним по результатам огляду ланів, уточнюютьплощі, які необхідно зібрати прямим комбайнуванням та роздільним способом, атакож початок та строки збирання для кожного поля.
Щоб зібрати врожай зернових без втрат у максимальностислі строки, усі роботи по проведенню збирання повинні проводитись згіднорозробленому плану, який складають на підставі знання видів та особливостейдозрівання окремих сортів культур, характеру засміченості полів,метеорологічних умов та наявності збиральної техніки.
Господарства області постійно вирощує перспективнісорти озимої пшениці та ячменю, які підлягають для вирощування за інтенсивноютехнологією: Дніпровська 846, Одеська 51 та Старт. Ці сорти мають специфікуналивання та одночасного дозрівання зерна. Найбільша кількість сухої речовини узерні цих сортів накопичується в молочну фазу. Наливання зерна у більшостівипадків закінчується при вологості 30...35 %. Їх рекомендують збирати у фазісередини воскової стиглості роздільним способом чи у фазі повної стиглостіпрямим комбайнуванням з таким розрахунком, щоб загальний період збирання першимчи другим способом не перевищував 6 — 7 днів після закінчення наливання зерна.При значному перестої на кореню у цих сортів неминучі вагомі втрати та зниженняякості зерна. Ячмінь дозріває раніше ніж інші зернові культури, тому збираннятреба починати з цієї культури.
Спочатку необхідно скошувати хлібну масу у валки наполях, які мають надмірну засміченість. Після того як зерно у валку достигло, арослина маса висохла валки підбирають та обмолочують. На полях, хлібостій якихчистий та прямостоячий починають збирання прямим комбайнуванням. Закінчитизбирання необхідно за 5 — 6 днів. Після закінчення збирання врожаю ячменю,проводиться скошування у валки озимої пшениці. Підбирання та обмолочуваннявалків проводиться після того, як зерно в валках достигло фази повноїстиглості. Збирання зернових відбувається в два етапи. Перший етап – збиранняячменю, другий – збирання озимої пшениці, гречки. Це обумовлено значним часовимінтервалом між строками початку збирання ячменю, гречки та пшениці.
Основною культурою другого етапу є озима пшениця.Пшеницю збираємо з масиву площею 600 га, з якої 350 га збираємо прямим комбайнуванням, а 250 га – роздільним способом. Середня врожайністьпшениці на всьому масиві становить 4 — 4,5 т/га.
Господарства мають потреби в соломі та полові, так більшістьз них займається тваринництвом. Крім цього незернову частину врожаю збирають частководля потреб населення, частка якої в середньому складає 30 % від соломи таполови. Останню частку незернової частини розкидають по полю, це підвищуєродючість ґрунту, дає змогу відразу після збирання врожаю зерна провестипервиний обробіток ґрунту, що в кінцевому результаті знижує загальні затрати назбирання врожаю.
Розрахунок техніко-економічнихпоказників.Дляраціонального та обґрунтованого вибору номенклатури збиральної техніки татранспортних засобів для кожного способу збирання є необхідним визначититехніко-експлуатаційні та техніко-економічні показники.
Допустима пропускна здатність молотарки комбайна(кг/с) визначається залежно від врожайності, соломистості, та вологостікультури, що збирається:
/> (2.1)
де qв – можливапропускна здатність залежно від соломистості та врожайності при нормальнійвологості зернової маси, кг/с;
Wф– фактична вологість зернової маси,
/> (2.2)
де qм – пропускна здатність молотарки при роботі взаданих умовах, кг/с;
дс – соломистість.
/> (2.3)
де а1 – коефіцієнт,який враховує пристосованість культури до обмолоту;
qе– еталона пропускна здатність молотарки, кг/с;
U – врожайність зерна, т/га;
b1 – коефіцієнт, який враховує тип молотильногопристрою.
/>
/>
/>
Максимально допустима швидкістьруху комбайна обмежується пропускною здатністю молотарки комбайна абопотужністю двигуна. Допустима швидкість (Vрпз) за пропускною здатністюмолотарки визначається виразом:
/> (2.4)
де Вк – конструктивна ширина захвату жаткикомбайна, м;
в – коефіцієнт використання ширинизахвату жатки;
U – врожайність, т/га:
/> (2.5)
де Uз – врожайність зерна, т/га.
/>
/>.
Необхідна ефективна потужністьдвигуна при роботі комбайна зі швидкістю Vрпзвизначається завиразом:
/> (2.6)
де: Rм – опір переміщенню комбайна, кН;
змг – ККД трансмісії;
зд– коефіцієнт,який враховує втрати потужності на буксування;
зрп–коефіцієнт, що враховує втрати потужності в клинопасовій передачі;
Nпт– питомі витрати потужності на технологічний процес;
Nввпхх – затратипотужності на холостий хід механізмів машини;
Nввпдоп– затрати потужності на привід допоміжнихагрегатів;
зввп– ККДпередач.
Опір рухукомбайна визначаємо за формулою:
/> (2.7)
де Gм – сила тяжіння комбайна;
fм– коефіцієнт опорукоченню;
і – похил місцевості.
/>
/>
Робоча швидкість валкової жаткипри скошуванні хлібів залежить від ширини захвату жатки і густини хлібостою.Швидкість Vp, км/год, визначають за формулою:
/> (2.8)
де Вр – робоча шириназахвату жатки, м;
Г – густина хлібостою, шт/м2.
Підставляючи значення визначаємо робочу швидкістьвалкової жатки:
/>.
Рівняння балансу часу зміни призбиранні зернових культур має вигляд:
/> (2.9)
де Тр – чистий робочийчас зміни, витрачений на корисну роботу агрегату;
Тх – час на холостіповороти агрегату;
Тто – час длятехнологічного обслуговування агрегату (очищення робочих органів, перевіркаякості роботи, вивантаження зерна з бункера комбайна, заміна візка). Час натехнологічне обслуговування агрегату розподіляється на циклове (Тто ц)та позациклове (Тто п), що планується в цілому на зміну. При прямомукомбайнуванні Тто п = 0,12 Тзм;
Тпз – час напідготовчо-завершальні роботи (Тпз = 0,08 Тзм);
Тпер – час на переїздиз ділянки на ділянку протягом зміни (Тпер = 0,02 Тзм);
Твоп – час дляособистих потреб (Твоп=0,048 Тзм). Час для особистихпотреб розподіляється на відпочинок (0,024 Тзм) та на фізіологічніпотреби (0,024 Тзм).
Складові балансу часу змінискладають:
— час на технологічне цикловеобслуговування, який визначається за формулою:
/> (2.10)
де tтоц– технологічнийчас одного циклу збиральних робіт, год;
nц– кількість циклів за зміну.
/> (2.11)
де tрб – час на розвантаження бункеру комбайна, якийстановить 0,06 год;
tзп– час на зміну візка становить 0,03...0,04 год.
Кількість циклів за змінурозраховують за формулою:
/> (2.12)
де tц– час одного циклу збиральних робіт, год:
/> (2.13)
де tх– час на холостіповороти агрегату, який припадає на один цикл збиральних робіт, год:
/> (2.14)
де ц – коефіцієнт робочих ходів.
/>
/>
/>
/>
Час чистої роботи збиральногоагрегату, який визначається за формулою:
/> (2.15)
/>
Час на холості повороти агрегатуза зміну, год:
/> (2.16)
/>
Рівняння балансу часу зміни учисловому виразі буде мати вигляд:
/>
Визначаємо коефіцієнт використаннячасу зміни з виразу:
/> (2.17)
/>
Так як робоча швидкість рухуагрегату і швидкість на поворотах значно відрізняються, тоді знаходять часкорисної роботи агрегату з урахуванням коефіцієнту руху (фрух), якийвизначається за формулою:
/> (2.18)
де k –відношення швидкостей, що знаходиться з виразу:
/> (2.19)
де Vп – швидкість руху на повороті.
/>
Тоді коефіцієнт руху будедорівнювати:
/>
У цьому разі час чистої роботи,год, становить:
/> (2.20)
/>
Продуктивність збиральногоагрегату за годину змінного часу:
/> (2.21)
/>
Витрата палива для заданих умовбуде складати, кг/га:
/> (2.22)
де gга – питома витрата палива двигуном комбайна,кг/кВт год;
Nе– ефективна потужність двигуна комбайна, кВт.
/>
Витрати енергії, кВт/га:
/> (2.23)
/>
Приведені витрати на роботукомбайнового агрегату:
/> (2.24)
де П– питомі приведеннівитрати на роботу комбайнового агрегату, грн/т;
П1 – питомі витрати нароботу зернозбирального комбайна, грн/т;
П2 – питомі витрати на роботутранспортних засобів для зерна, грн/т;
П3 – питомі приведеннівитрати на роботу транспорту для відвезення незернової частини врожаю, грн/т.
Складові питомих приведених витратна роботу комбайнового агрегату визначається виразами:
/> (2.25)
де rc1– тарифнаставка оплати праці комбайнера, грн./год;
d1– питома витрата палива на роботу комбайна, кг/год;
Цп– комплекснавартість палива, грн./кг;
Wзм,Wек– змінна і експлуатаційна продуктивність комбайна, т/год;
Бк – балансова вартістькомбайна, грн.;
Rк,Rт– коефіцієнти відрахувань на капітальний та поточний ремонт;
а – коефіцієнт відрахувань нареновацію;
Е – коефіцієнт ефективностікапітальних вкладень;
Тн, Тф –нормативне і фактичне річне завантаження комбайна, год;
Yз– втрати зерна, %;
Ц– вартість зерна, грн./т.
/>
/> (2.26)
де rc2– тарифна ставка оплати праці водія, грн./год;
Lз– відстань перевезень, км;
Ркм – витрати на пробігавтомобіля, грн./км;
Рткм – витрати наперевезення автомобіля, грн./ткм;
Рр – витрати на одинрейс автомобіля, грн./рейс;
Тц – тривалість циклуавтомобіля, год;
Qф– фактична вантажепід’ємність транспорту, т.
/>
/> (2.27)
де n-1, n – кількість відповідно тракторів та візків;
rc3 – тарифна ставка оплати праці тракториста,грн./год;
Бтр, Бв –балансова вартість трактора та візка, грн.;
атр, ав–коефіцієнти відрахувань на ремонт і реновацію тракторів та візків;
Ттр, Тв –річне завантаження трактора та візка, год.
/>
/>
Розрахунок кількості збиральнихагрегатів.При розрахункукількості збиральних агрегатів та узгодження роботи зернозбиральних комбайнівта автомобілів у складі збирально-транспортної ланки необхідно враховуватипропускну здатність молотарки, швидкості руху і час заповнення зерном бункеракомбайна при роботі в заданих умовах, тривалість рейсу автомобілів та їхкількість. На підставі виконаних розрахунків складається графік узгодженнязбирально-транспортної ланки.
Кількість основної технікивизначається за формулою:
/> (2.28)
де Тзп — темпзбирального процесу, га/дн;
Wзм – продуктивність зазміну, га/год;
Тзм – час зміни, год.
Темп збиральних процесіврозраховуємо за формулою:
/> (2.29)
де Si–площа збирання зернових і-х процесів, га (350 га – прямим, 250 га – роздільним комбайнуванням);
nі– тривалість і-х процесів, днів.
Темп процесу скошування хлібів увалки:
/>
Кількість валкових жатокстановить:
/>
Темп процесу підбирання валків:
/>
Кількість комбайнів для обмолотувалків становить:
/>
Темп процесу збирання прямимкомбайнуванням:
/>
Кількість комбайнів для прямого комбайнуваннястановить:
/>
Для того щоб зібрати врожай зернаозимої пшениці в максимально стислі строки йому необхідно мати 2 валкові жатки,3 комбайнів для підбирання та обмолочування валків і 3 комбайна, які будутьзбирати врожай прямим комбайнуванням. Врожайність пшениці обумовлюєвикористання жаток ЖРС-4,9 та комбайнів “Дон-1500”, “Дон-Ротор“ або КЗС-9. При підбиранні та обмолочуванні валків працює ланка з 5 комбайнів. Длявизначення кількості транспортних засобів необхідно визначити показники, якідадуть можливість узгодити роботу комбайнів та автомобілів.
3.МОДЕРНІЗАЦІЯ конструкції ЗЕРНОВОГО бункера зернозбирального комбайна КЗС — 9”СЛАВУТИЧ”
3.1 Обґрунтуваннянеобхідності розробки та вихідні дані
За будь-якою технологією збирання типи та видивтрат зерна майже однакові. Всі втрати зерна поділяються на біологічні тамеханічні. Біологічні втрати обумовлені природно-кліматичними факторами, амеханічні виникають внаслідок дії робочих органів збиральних машин танедосконалістю виробничих умов. Найбільші втрати та пошкодження зерна призбиранні виникають за жатною частиною, за молотаркою та на транспортуючихприладах і механізмах. Механічні втрати можливо зменшити за рахунок підтриманнятехнічного та технологічного стану зернозбиральної техніки, а також за рахуноквдосконалення основних робочих органів комбайнів. Якість отриманого зерна вбагатьох випадках знаходиться на незадовільному рівні. Неякісне очищення відрізних органічних домішок та пошкодження зерна сприяє підвищенню вологості тазниженню товарної якості зерна взагалі. Великій відсоток пошкоджень зерноотримує на транспортуючих органах комбайна. В деяких випадках він перевищує 10- 17 %. З метою підвищення якості товарного зерна та продуктивностівивантажування нами пропонується встановити вивантажувальний бункер, який будевиконувати функцію вивантаження зерна, замість вивантажувальних шнеків татранспортерів на зернозбиральному комбайні КЗС — 9 „Славутич”.
3.2 Будова та робота вивантажувального зернового бункера
Для збирання зернових культур зазапропонованою технологією нами пропонується нова конструкція зернового бункеразернозбирального комбайна, яка призначена для підвищення якості технологічного процесу,зменшення травмованісті зерна та спрощення конструкції вивантажувальнихорганів. Загальна схема пропонуємої конструкції вивантажувального зерновогобункера представлена на рис. 3.1.
/>
Рис.3.1. Схема запропонованоговивантажувального зернового бункера
Основними складовими конструкціїпропонуємого пристрою є елеватор 1, пристрій для завантаження зерна в бункер 2,подаючий транспортер 3, вивантажувальний пристрій 4, який має привід згідроциліндром 5. Пристрій для завантаження зерна обладнаний з’єднаним звиходом елеватора питаючим шнеком, який встановлений паралельно згоризонтальною віссю повороту бункера. При цьому вісь повороту зерновогобункера паралельна повздовжній вісі комбайна. Привід повороту зернового бункераздійснюється за допомогою гідроциліндра. Елеватор виконан з верхнім відомимвалом, а подаючий транспортер з ведучим валом, який в свою чергу з’єднаний звалом шнека. Ведучий вал з’єднаний з приводом за допомогою гнучких валів, тавстановлений паралельно вісі повороту зернового бункера. Зерновий бункер маєвивантажувальне вікно, в якому встановлена спеціальна труба 9 зі шківом.Зерновий бункер встановлений на комбайні в опорних підшипниках за допомогоюпередньої 7 та задньої 8 цапф.
Запропонований пристрійвивантажувального зернового бункера працює наступним чином. Під час рухузернозбирального комбайну хлібна маса від похилої камери потрапляє вмолотильний апарат. Після обмолоту зерно потрапляє в систему очищення, а потімподається елеватором до шнека. Після чого зерно потрапляє в зерновий бункер.Для вивантаження зерна з бункера, останній повертають навколо центральної вісіза допомогою гідроциліндра. При цьому зерно через вивантажувальне вікнопотрапляє в трубу, кут нахилу якої регулюється гідроциліндром. Кут нахилувивантажувальної труби залежить від висоти транспортного засобу, в якевивантажується зерно. Після завершення процесу вивантаження зерновий бункерповертають в початкове положення. Розташування центрального шнека з віссю поворотузернового бункера дозволяє здійснювати вивантаження зерна з бункера без зупинкимолотарки комбайна.
Запропонований пристрійвивантажувального бункера дозволяє значно скоротити час технологічного процесувивантаження, та збільшити продуктивність зернозбирального комбайна. Таказапропонована конструкція бункера зернозбирального комбайна дозволяє значнозменшити енергоємність технологічного процесу, зменшити втрати та травмованістьзерна при збиранні. Запропонований пристрій може бути встановлений на будь–якийзернозбиральний комбайн, в залежності від конструкції комбайна з деякимизміненнями.
3.3 Технологічні та конструктивнірозрахунки пропонуємого вивантажувального зернового бункера
Для визначення ваги повногозернового бункера необхідно враховувати коефіцієнт вологості зерна, якийзнаходиться в межах 0,43...0,62. При максимальній вологості зерна 25 %,коефіцієнт вологості буде складати 0,57. Тоді повний зерновий бункер комбайна КЗС-9„Славутич” буде важити 1,71 т, при максимальній вологості зерна. З урахуваннямцього можна обрати необхідний гідроциліндр. Найбільш розповсюдженими всільському господарстві є гідроциліндри Ц 75, Ц 95, Ц 100, Ц 125, яківикористовуються на сучасних тракторах та автомобілях. Різні модифікаціїгідроциліндрів поділяються на односторонньої або двохсторонньої дії, взалежності від призначення. Для пропонуємого вивантажувального бункера, згіднонормативних даних обираємо один гідроциліндр Ц 125 двохсторонньої дії, який забезпечитьнадійну роботу вивантажувального бункера при збиранні.
Для остаточного вибіру гідроциліндра розрахуємозусилля, яке діє на шток в процесі вивантажування. Для чого визначимо зусилляна кронштейні гідроциліндра RL:
/> , (3.1)
де /> - опірна опорі, кН;
/> - к.к.д. циліндра, /> =0,65;
/> - загальний опір, />=46,53 кН;
/> - кількість робочих органів.
Тоді після підстановки значень, отримаємо:
/> кН.
Розрахуємо зусилля яке діє на шток гідроциліндра:
/>, (3.2)
де /> -нормальна сила в точці кріплення гідроциліндра;
/> - зусилля на кінці опори, кН;
/> - гідроциліндр встановлений на середині довжинистояка.
Тоді зусилля яке діє на шток гідроциліндра будедорівнювати:
/>кН.
Гідроциліндр встановлений в плаваючому положенні підкутом 450.
Тоді зусилля буде дорівнювати
/>. (3.3)
Звідки:
/> , (3.4)
де /> -зусилля на штоці гідроциліндра.
/>кН.
Так як зусилля на штоці в даному випадку є основнимпараметром, то по ньому підпираємо гідроциліндр.
Для цієї мети можна використовувати гідроциліндр Ц100, зусилля на штоці якого дорівнює 60 кН, при робочому тиски />10 МПа, але так як робочийтиск гідросистеми комбайна складає 11,5…12 МПа, то необхідне регулюваннязапобіжного клапана необхідно встановлювати на 12…12,5 МПа.
Визначимо витрату робочої рідини, яка необхідна дляроботи гідроциліндра за наступним виразом, л/хв.:
/> , (3.5)
де />-постійна гідромашини, /> = 72,0 см3;
/> - об¢ємний К.К.Д.гідромашини, /> = 0,94.
/>л/хв.
Тоді для привода в дію гідроциліндра витрата рідинибуде дорівнювати:
Qзаг= 16,1 × 1 = 1,6 л/хв.
Для забезпечення необхідної подачі робочої рідини нагідроциліндр доцільно застосувати серійний насос НШ – 100 — 2, який встановленона гідравлічній системі комбайна. Робочий тиск насоса Рmax =14,0МПа, подача Qн = 13,93л/хв на номінальному режимі.
Так як Qн
/> , (3.6)
де /> -витрата рідини, яка приходиться на одну порожнину гідроциліндра л/хв, так як внашому випадку він двохсторонньої дії:
/> л/хв.
/> л/хв.
Після проведення розрахунків остаточно обираємо одингідроциліндр двохстронньої дії Ц 125 і насос НШ-100-2 враховуючі при цьому лишевказану переналадку гідравлічної системи комбайна.
Розраховуємо параметри гідропроводів обраної системи.
Внутрішній діаметр гідропровода визначається заформулою:
/>, (3.7)
де V – робоча швидкість рідини, V=2,0 м/с.
Діаметр магістрального гідропровода:
/>= 0,038м = 38мм.
Приймаємо стандартне значення d1 = 38мм.
Діаметр гідропроводів, які підводять рідину догідродвигунів:
/>=0,012м=12мм.
Приймаємо d2 = 12мм.
Визначаємо втрати в системі:
/>, (3.8)
де /> -відповідно лінійні та місцеві втрати тиску в гідропроводах, МПа.
Враховуючи складність конструкції гідравлічної системикомбайна, приймаємо місцеві втрати 25 % від лінійних, тоді загальні втрати будутьдорівнювати:
/>, (3.9)
де L – довжина гідропроводу, м;
d – діаметр гідропроводу, м;
/> - питома вага робочої рідини, /> = 850 кг/м3.
/>МПа.
Виходячи з умови працездатності системи, допустиміпадіння тиску:
/>МПа.
Приймаємо магістральні гідропроводи стальні, агідропроводи які підводять рідину до гідроциліндра – гумові, типу високоготиску ІІ п – 12 — 140/85у ГОСТ 6286-88.
Відповідно проведених розрахунківгідроциліндра та основної магістралі, потужність процесу вивантажування будескладати:
Wp = Q∙ l ∙Bт ∙ H ∙ Vо, (3.10)
де Q – зусилля, необхідне для під’йомузернового бункера, кН;
l — висота під’йому, м;
Вт – ширинатранспортуючого пристрою, м;
Н – щільність зерна, кг/м2.
Wp= />Вт
3.3.1 Розрахунок на міцністьпередньої та задньої цапф. Основними деталями вивантажувального зерновогобункера, які піддаються збільшеному навантаженню, є передня та задня цапфи, якіз¢єднані з зерновим бункером і підверненіколиванням під час вивантажування. При розрахунках на міцність необхідно враховувативсі навантаження. Визначення міцності цапфи по дотичних навантаженнях:
/>, (3.11)
звідки визначаємо діаметр цапфи:
/>, (3.12)
де P – навантаження, Р = 5,7кН;
К3 – коефіцієнт запасу, К3 = 1,4;
/> - допустима напруга на зріз, для сталі 45 /> =100 МПа;
m – кількість площин зрізу, m = 2.
Тоді:
/>м.
Визначення діаметру цапфи з міцності по напруженняхзминання:
/>, (3.13)
/> , (3.14)
де /> -товщина стінки вилки, /> = 15мм;
/> — допустиме напруження на зминання, для сталі 45 /> = 250 МПа, тоді:
/>= 0,04588 ,
/>м.
Приймаємо передню та задню цапфи, так як вониприймають однакове навантаження, діаметром 46 мм. Проводимо перевірочний розрахунок працездатності кронштейна стояка. Визначаємо міцністькронштейна стояка на розтяг:
/> , (3.15)
де Р – зусилля, Р = 5,7кН;
F –площа перерізу, яка піддається навантаженню:
F= a × b, (3.16)
де а – ширина кронштейна, а =15мм;
b – товщина стояка, b = 30мм.
Тоді: F = 0,015×0,030 = 0,00045м2,
/> - допустима напруга на розтяг, для сталі 45 />=125МПа, тоді
/>.
Аналізуючи розрахунок робимо висновок, що кронштейнстояка працездатен.
3.3.2 Розрахунок зварних з’єднаньзернового бункера. Під час виготовлення окремих вузлів, а саме самого зерновогобункера, кріплення стояка та кронштейна виникає необхідність застосовуватизварювання. Для приварювання стояка бункера, кронштейнів до опорної пластинизастосовуємо стикове з’єднання з розробкою кромок, що забезпечує надійне з’єднаннядеталей з товщиною до 16 мм.
Зварюваннявиконуємо ручною електродуговою з звичайними електродами. Стикові швирозраховують на міцність по номінальному перерізу з'єднуваних деталей (безврахування товщини швів) як цілі деталі.
Длярозрахунку необхідно визначити катет шва. Практикою експлуатації зварнихстикових з’єднань встановлено, що їхруйнування відбувається переважно в зоні технічного впливу. Тому розрахунок наміцність таких з’єднань прийнято виконувати зарозмірами перерізу деталі в цій зоні. Розрахунок стикового зварного з’єднання проводять як суцільної деталі з тією різниці, що задопустимі приймають допустимі напруження для зони технічного впливу [s]:
[s'] = (0,9…1,0) >[sр], (3.17)
де [sp] — допустимі напруження розтягу основногометалу.
Такимчином розрахунок стикового з’єднання, зводимо до наступного.
Напруженнярозтягу:
s = /> [s,], (3.18)
де L — довжина шва,
h— товщина деталі.
Напруженнямизгину визначаємо за згинаючим моментом:
s =/> = [ s,], (3.19)
де M- згинаючий момент;
W — статичний момент;
L — довжина шва;
h — товщина деталі, тоді [ s,] = 0,9 150 = 135 МПа. Знайдемонапругу згину:
s = /> 6,56 Мпа
Звідсивидно, що дане зварне з’єднання задовольняє умовам міцності.
4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ
4.1 Загальні положення
В основурозрахунків економічних показників покладена методика визначення економічнихпоказників ефективності використання в сільському господарстві результатів НДРі нової техніки. Основними показниками економічної ефективності використаннярезультатів НДР і ЕКР, нової техніки служать приріст продуктивності праці,виробництва продукції, покращення її якості і очікуваний в господарстві річнийекономічний ефект, який представляє сумарну економію всіх виробничих ресурсів.
Крім річногоекономічного ефекту, розраховують також, строк окупності додаткових капітальнихвкладень, рентабельності виробництва продукції. Визначення річного економічногоефекту запропонованих проектних рішень будемо проводити шляхом порівнянняприведених затрат по базовому і новому варіанту технологій із застосуваннямбазового і запропонованого комплексу машин, в тому числі і модернізованоїтехніки.
Зурахуванням цього, сумарний річний економічний ефект буде складатися із економічногоефекту від впровадження запропонованої технології і комплексу машин Е1,економічного ефекту від впровадження модернізованого зернозбирального комбайнаі покращення якості і повноти збирання врожаю. В загальному виді вінвизначається за формулою:
Е = Е1 + Е2, (4.1)
де Е1– ефект від впроваджень технологій і комплексу машин;
Е2– ефект від впровадження модернізованого комбайна.
4.2 Визначення річногоекономічного ефекту від впровадження запропонованих технологічних рішень
В результаті обґрунтуванняелементів прогресивної технології вирощування озимої пшениці, зокрема виборукомплексу машин і складу оптимальних агрегатів на підставі їх порівняльноїоцінки, передбачається, при рівних умовах, досягнути значної економії затратручної праці, а в результаті скорочення втрат врожаю – підвищення врожайностіна 12 %. Тоді річний економічний ефект визначається по формулі:
Е1 = [(Сб + Ен×кб)×Вн/Вб – (Сн+ Ен×кн)]×Ан, (4.2)
де Сб,Сн – собівартість одиниці продукції (роботи) по базовому і новомуваріантах, грн.;
Вн/Вб– коефіцієнт врахування росту врожайності,
Вн/Вб = 2,0/1,8 = 1,1 (4.3)
кб, кн – питомі капітальні вкладення в базовому і в новому варіантах;
Ен– нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, Ен =0,15;
Ан– обсяг продукції, Ан = 790 га.
Так, якзапропоновані технологічні рішення не вимагають капітальних вкладень, то вформулі (4.2) їх не враховуємо. Собівартість рахуємо тільки по затратах праці іпалива, тому що всі інші умови однакові. В цьому випадку вона буде складатисятільки із затрат на оплату праці і вартості пального.
Затрати наоплату праці визначимо по формулі:
С¢ = Зп×f×км,(4.4)
де Зп– питомі затрати праці на одиницю продукції, згідно розрахунків і порівняльноїоцінки, Зпр = 0,62 люд×год/га;Зпп = 0,54 люд×год/га;
f – годинна тарифна ставка робочих, в середньому приймаємо f = 0,57;
км– коефіцієнт підвищення розцінок, км = 1,3.
Звідси:
Сб¢ = Зпр×цп= 0,62×0,57 ×1,3= 0,45 грн/га,
Сн¢ = Зпп×цп= 0,54×0,57×1,3 =0,40 грн/га.
Впровадженнязапропонованого комплексу машин дає можливість економити паливо, що в грошовомувиразі визначається по формулі:
Сб¢¢ = Збн×цп,(4.5)
Сн¢¢ = Зпн×цп.
де цп– вартість палива станом на 01.01.2008 року цп = 5,55 грн;
Знб×, Зпн – питомі затрати палива по базовій іновій технологіях, згідно технологічних карт Знб= 9,1 кг/га, Зпн= 9,0 кг/га;
Сб¢¢ = 9,1×5,55 = 50,5 грн/га і Сн¢¢ = 9,0×5,55 = 49,95грн/га.
Повнасобівартість визначається з формули:
Сб = Сб¢ + Сб¢¢; Сн= Сн¢ + Сн¢¢; (4.6)
Сб = 0,45+ 50,5 = 50,95 грн/га;
Сн = 0,40+ 49,95 = 50,35 грн/га.
Підставившизначення в формулу (4.2) отримаємо:
Е1= (50,95 × 1,1 – 50,35) × 790 = 4499,05 грн.
4.3Визначення річного економічного ефекту від впровадження модернізованогокомбайна КЗС-9 „Славутич”
В результатівпровадження вивантажувального зернового бункеру на зернозбиральному комбайні,зменшується пошкодження та втрати зерна під час збиральних робіт. Ефективністьзастосування пропонуємого пристрою в такому випадку визначається формулою:
Е2={Сб×Вн/Вб×уб/ун+[(уб¢-ун¢)-Ен×(кн¢-кб¢)/ун]– (Сн+Ен×кн)}×Ан, (4.7)
де уб,ун – питомі експлуатаційні затрати, при використанні старої і новоїмашини, з урахуванням того, що частково скоротяться затрати на додатковепідготовлення та переналагодження комбайна,
уб/ун= 1,25; Вн/Вб = 1,21.
При цьому:
(уб¢-ун¢)-Ен×(кн¢-кб¢)/ун– економія від скорочення затрат праці, (в середньому 0,8...1,7 грн.).
Сн,Сб – собівартість продукції (роботи), яка виконується серійним тамодернізованим комбайнами, якщо в структурі затрат на збирання складає 20 %,тоді:
Сб= 3,4 грн/га, Сн = 3,37 грн/га.
Підставившизначення в формулу (6.7) отримаємо:
Е2= [3,4×1,21×1,25– 2,0 — (3,37 + 1,15×0,84)] × 790 = 2459 грн.
Стрококупності капітальних вкладень на модернізацію зернозбирального комбайнавизначимо шляхом ділення балансової вартості на річний економічний ефект відвпровадження:
Т0= цб×n/Е2, (4.8)
де цб– балансова вартість модернізації зернозбирального комбайна;
n – необхідна кількість комбайнів на весь об’ємробіт (Ан) в встановлені строки збирання (Дн = 16 днів), n = 3.
Балансовувартість визначимо за формулою:
цб= m×cn (4.9)
де m – маса металоконструкційна один комбайн, 470 кг;
Сn – питома вартість металоконструкцій, яка визначаєтьсяв залежності від складності і умов виготовлення сn= 2,6 гр.
цб= 470 × 2,6 =1222 грн.
Підставившизначення в формулу (4.8) отримаємо:
Т0= 1222 ×3 / 2459 = 1,4.
4.4 Сумарнийрічний економічний ефект
Виходячи ізотриманих результатів розрахунків складових річного економічного ефекту (Е1, Е2), підставивши їх значення в формулу (4.1) отримаємо:
Е = 4499,05+ 2459 = 6958,05грн.
Впровадженнязапропонованих проектних рішень на посівній площі озимої пшениці 790 га, дає можливість підвищити врожайність в середньому на 5 %, скоротити затрати праці на 13 %, асобівартість одиниці роботи майже на 10 %. Отриманий річний економічний ефектскладає 6958,05 гривень, в тому числі від впровадження модернізованого комбайна2459 гривень. Строк окупності додаткових капітальних вкладень складає 1,4 роки.
механізація збираннязерновий комбайн
ВИСНОВКИ
Врезультаті аналізу розроблена конструкція вивантажувального бункеразернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”, яка передбачає встановлення замістьіснуючого спеціально-розробленого бункера з гідроциліндром та вивантажувальнимлотком. Це дозволяє підвищити якість зібраного зерна і покращитипродуктивність за рахунок м’яких режимів роботи транспортуючих органів.
Виконані розрахунки дозволили вибрати оптимальнітехнологічні та кінематичні параметри і режими роботи запропонованоїконструкції, а виконані міцнісні розрахунки дозволили розробити конструкційніелементи запропонованого пристрою з урахуванням його експлуатаційноїнадійності.
Розроблені заходи по організації збиральних робіт таприведені
розрахунки техніко-експлуатаційних показників дозволяють раціонально
проводити збиральні роботи і роботу транспорту по перевезенню врожаю.
Виконанірозрахунки економічної ефективності використання модернізованогозернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”, при цьому річний економічний ефектстановить 6958,05 гривень, в тому числі від впровадження вивантажувальногобункера 2459 гривень, при цьому строк окупності додаткових капітальних вкладеньскладає 1,4 роки.
ЛІТЕРАТУРА
1. Войтюк Д.Г., Гаврилюк Г.Р. Дипломне та курсовепроектування. – К.: Урожай.
2. Войтюк Д.Г., Гаврилюк Г.Р. Сельскохозяйственные машины. – Киев; Урожай. 2004 р.
3. Сабликов М.А., Кузьмин М.В. Курсовое и дипломное проектирование посельскохозяйственным машинам. – м.: Колос.
4. Лурье А.Б., Громбчевский А.А. Расчет и конструированиесельскохозяйственных машин. – М.: Машиностроение.
5. Лурье А.Б., Еникеев В.Г., Тепчинский И.З. Курсовое и дипломноепроектирование по сельскохозяйственным машинам. – Ленинград: ВО Агропромиздат,1991.
6. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. –М.: тМашиностроение. 1967, т. 1,2,3: 1969, т.4.
7. Босой Е.С. и др. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственныхмашин. – М.: Машиностроение, 1978.
8. Листопад Г.Е., Демидов Г.К., Зонов Б.Д. и др. Под общ. ред. Г.Е.Листопада. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. –М.: Агропромиздат,1986.
9. Антошкевич В.С. Экономическое обоснование новой сельскохозяйственнойтехники. – М.: Экономик а, 2002.