Дослідження технологій садіння картоплі при локальному внесені органічних добрив

Дослідження технологій садіння картоплі при локальному внесені органічних добрив

Вступ

У зв’язку з динамічними змінами, які відбулися в нашій країні за останні роки, ринок техніки пропонує велику, різнопланову номенклатуру техніки, сформованої на різних континентах і адаптованої під власні потреби, яка може задовольнити будь-якого споживача. Відповідно до цього практично кожне господарство на базі цієї техніки застосовує (а найбільш розвинені пропонують власні) технології вирощування картоплі, які, на їх думку, є найбільш раціональними, ресурсоощадними і перспективними.

Дані дослідження направлені на доведення до широкого кола споживачів перспектив розвитку нової техніки в контексті оцінювання її рівня на основі найбільш вагомих світових виставок та досягнень провідних вітчизняних виробників. Встановлені тенденції розвитку машин для вирощування картоплі дозволяють господарствам краще орієнтуватись у виборі найбільш прийнятної номенклатури техніки.

Сказане вище дозволить господарствам прискорити чи підвищити рівень їх адаптації до вимог ресурсозбереження. Зв’язок даної роботи має свій розвиток у впровадженні на базі наведеної техніки ресурсоощадних систем вирощування картоплі, як найбільш вагомих складових загальної технології вирощування сільськогосподарських культур.

Особливо актуально ці питання звучать в умовах загострення екологічних, економічних, енергетичних, соціальних і демографічних проблем під час пошуку раціональних, ефективних, біологічно стабільних способів ведення сільськогосподарського виробництва.

Розділ 1. Сучасний стан питання, постановка питання і задачі дослідження

.1 Властивості садильного матеріалу, аналіз способів та методів садіння картоплі

Народногосподарське значення та використання.

Картопля - важлива продовольча культура. На посівних площах України під неї відводять до 70% площ. В бульбах в залежності від місця вирощування і сорту міститься 11 -25% крохмалю, близько 2 - білка, 0,3% - жиру. Білок картоплі найбільш повноцінний із усіх рослинних. Він багатий на амінокислоти і відноситься до повноцінних. Із мінеральних речовин картопля найбільш багата на калій (568 мг на 100 г сирої маси) і фосфор (50 мг). У ній містяться солі кальцію, магнію, заліза, вітаміни С і групи В. У бульбах міститься до 3 мг % соланіну, тому їх не використовують у сирому вигляді - це може викликати отруєння. На світлі вміст солоніну збільшується до 20-40 мг, тому використовувати в їжу позеленівші бульби неможна. Відомо, що із картоплі можна приготувати більше 500 смачних страв. Її використовують у вареному, смаженому, тушкованому, печеному вигляді, а також, заморожують і використовують у переробній промисловості. Завдяки підвищеному вмісту калію картопля сприяє виведенню із організму людини води та хлористого натрію, тим самим покращує обмін речовин.

Поверхня бульби вкрита вторинною покривною тканиною - корком, на поверхні якого багато невеликих отворів, так званих сочевичок, і вічок. Кожне вічко має три-чотири і більше бруньок.

У бульбі розрізняють верхівку, яка є кінцем, що росте, протилежну частину - пуповинний, або столонний кінець. Розрізняють також верхній більш опуклий і нижній плоскіший боки бульби.

Форма бульб буває різною - видовженою, овальною, округлою та ін. Забарвлення - біле, жовте, рожеве, червоне, синє. М'якуш - білий, жовтий, червоний, синій.

Форма бульби та її забарвлення, поряд з іншими характеристиками, є сортовими ознаками культури.

На використанні бульб та їх частин, як садивного матеріалу, ґрунтується вегетативне розмноження картоплі.

Листки картоплі черешкові переривчасто-пірчасто-розсічені. В їх будові виділяють долі, дольки і долечки. Особливості будови листка є характерною ознакою кожного сорту картоплі.

Квітки картоплі п'ятірного типу самозапильні, зібрані в суцвіття завиток. Забарвлення пелюсток різне - від білого до фіолетового та рожевого. Плід - м'ясиста багатонасінна ягода. Насіння дрібне, плескате. Маса 1000 насінин близько 0,5 г. Основними фазами росту картоплі є: сходи, бутонізація, цвітіння, бульбоутворення і відмирання картоплиння.

Спосіб садіння.

Садять картоплю широкорядним способом з відстанню між рядками 70-80 см залежно від існуючого комплексу машин. Є такі способи садіння: гребеневий, безгребеневий, посадка на грядках.

Гребеневим способом або садіння в гребені, попередньо нарізані, здійснюють саджалками САЯ-4А, КСМГ-4, КСМГ-6, СН-4Б. Ґрунт під гребенем повинен бути розпушеним.

Безгребеневим способом вирощують переважно на присадибних ділянках, при цьому гребені формуються не при садінні, а під час одного-двох підгортань рослин.

Для зменшення пошкодження кореневої системи колесами трактора рекомендується така схема садіння |(80 х 60) х 2| х 25-40. По ширших міжряддях (80 см) проходять колеса трактоpa. Чергуються два рядки на 60 см і два на 80 см при 4-х рядковій саджалці і культиваторі. Відстань в рядку між бульбами 25-40 см. На грядах садять саджалкою КСМ-ЗА.

Глибина садіння.

Бульби садять на глибину 5-6 см від вершини гребеня з наступним нагортанням ґрунту. При надмірно глибокому садінні бульби нового врожаю розміщуються глибоко, що ускладнює механізоване збирання. Крім того, сходи з'являються пізніше, часто зріджені і невирівняні внаслідок ураження ризоктоніозом, особливо в роки з холодною і затяжною весною. Перевагу має мілке садіння (4-5 см) і подальше нарощування гребенів під час міжрядних обробітків. Мілке садіння дозволяє бульбам краще прогріватись і проростати, а пізніше нагортання ґрунту дає змогу боротись з бур'янами.

Густота садіння.

На 1 га в Поліссі має бути 55-60 тис. кущів для продовольчої та 60-70 тис. кущів для насінної картоплі. У Лісостепу - відповідно 50 і 55 тис./га. Залежно від розміру бульб на 1 га висаджують 2,5-4,5 т. Якщо садити бульби близько одна до одної, то зростає внутрішньовидова конкуренція між кущами картоплі.

Фактичну густоту садіння картоплі перевіряють в полі, піднімаючи один загортач саджалки на відстань 14,3 метра. Кількість бульб, що висаджуються на цій відстані після помноження на 1000, дасть фактичну густоту їх на 1 га.

Важливим показником для встановлення густоти садіння є густота стебел. Кожне стебло є самостійною рослиною з власною кореневою системою. Вони пов'язані між собою тільки спільним походженням від однієї материнської бульби. На 1 га має бути 180-200 тис. стебел, а на насінницьких посівах 200-250 тис./га.

Необхідно враховувати, що бульби, залежно від сорту, масою 30-50 г здатні утворити 1,8-4 стебла; 50-80 г - 2,1-4,9 стебла; 80-120 г - 2,7-6 стебел. Тобто чим більші бульби - тим менша густота садіння. З великих бульб виростає більше стебел, що розміщуються поряд одне з одним у кущі рослини, і вони сильно конкурують між собою. Середні та дрібніші бульби дають менше стебел у кущі і зменшують конкуренцію між стеблами. Тому при використанні дрібніших бульб кількість стебел може зрости до 300 тис./га.

.2 Аналіз технічних засобів механізації процесу садіння картоплі з одночасним локальним внесенням добрив

Одним із найважливіших елементів вирощування картоплі є її садіння. Залежно від схеми садіння, ширини міжрядь, прийнятої технології у країнах Європи - застосовують дво-, чотири- та шестирядкові саджалки з шириною міжрядь 70-75-90 см. Основними виробниками картоплесаджалок є фірми Grimme, Cramer, Kverneland, Netagco. Кожна з фірм випускає понад 10 моделей саджалок, які різняться типом садильного апарата. їх кількістю, приводом, місткістю бункера, наявністю туковисівних апаратів, механізмами й пристроями для формування гребенів тощо. На сьогоднішній день на полях України застосовують морально і фізично застарілі, технічно недосконалі картоптесаджалки КСМ-4. КСМ-6 ("Лідасільмаш". Білорусія) з барабанно-ложковим садильним апаратом, який пошкоджує насіннєвий матеріал. Зарубіжні виробники картоптесаджалок у своїх конструкціях застосовують здебільшого ложечко-пасовий або ложечко- ланцюговий садильний апарат. Кожна з фірм має картоплесаджалки, садильні апарати, які різняться з іншими. Так, фірма Cramer своїх конструкціях використовує ложечко-пасовий і ложечко-ланцюговий тип апарата для різних моделей саджалок залежно від розмірів картоплин, які використовують під час садіння. Садильний апарат серії Junior використовують переважно для садіння середньої фракції картоплин. Він являє собою ложечко-стрічковий транспортер із похилим розміщенням у стрічки та активним струшуванням картоплин із ложечки. Садильний апарат серії Marathon використовують здебільшого для садіння картоплин як середньої, так і дрібної, фракцій. Це ланцюгово-ложечковий транспортер із горизонтальною гілкою та корковою формою опори ложечки, що дає змогу залишитись у ложечці лише одній картоплині, а решта, завдяки власній вазі, скочується по похилій площині у бункер. Оскільки на картоплесаджалках зарубіжних фірм немає робочих місць для саджальника, важтивим є контроль за виконанням технологічного процесу. Так. фірма Netagco на картоплесаджалках SL4R застосовує систему автоматичного контролю електронного типу з гідроелектричним корегуванням із робочого місця тракториста процесу садіння. На особливу увагу заслуговують картоплесаджалки, які застосовують для садіння пророщеної картоплі. Важливою умовою під час садіння таких картоплин є якнайменше пошкодження паростків. У саджалках цього типу застосовують садильні апарати із струминною поверхнею типу Structurat, де картоплини, рухаючись із бункера прогумованою струминною поверхнею м'яким пружинним роликом не пошкоджуючи проростків, спрямовуються в зону садіння. Фірма NP Koning випускає картоплесаджалки із стрічково-шиповим садильним апаратом Koningsplanter. Картоплини з бункера по прогумованій стрічці надходять до розподільних дисків, якими спрямовуються на вузько-стрічкове полотно, що рухається назустріч стрічці бункера. Під час руху методом витіснення зайвих картоплин на стрічку бункера до шипованого транспортера, з певним кроком шипів, спрямовується лише одна лінія картоплі. Надходячи в міжшиповий простір висаджувального транспортера, картоплини укладаються в попередньо підготовлене сошником ложе. Слід зауважити, що сошник цієї картоплесаджалки має вертикальний рух із певною частотою, що дає змогу ущільнити посадкове ложе і тим самим сприяє кращому розвитку рослини. Для садіння пророщених бульб фірма Grimme випускає картоплесаджалки типу VL20V/VL20RB. Їх особливістю є малооб’ємний бункер із стрічковим дном. Українські товаровиробники в своїх розробках використовують також ложково- транспортерний тип висаджувального апарата. Здебільшого орієнтація йде на дво- та чотирирядкові саджалки із шириною міжрядь 70 см. Це картоплесаджалки КС-2Т, КС-4Т (ПКБ "Прогрес") КС-2, КС-4 (ВАТ "ТеКЗ"), КС-4 (ВАТ "Львівсільмаш").

Рис. 1.1 Конструктивна схема картоплесаджалки КСМ-4

.3 Формування кореневої системи та оцінка якості розташування насіннєвого матеріалу у ґрунті

Картопля (Solanum tuberosum L) - багаторічна трав'яниста рослина з родини пасльонових (Solanасе L.), яка об'єднує до 150 диких і культурних бульбоплідних видів. У культурі її вирощують як однорічну рослину - щороку висаджують бульби, з яких протягом одного вегетаційного періоду одержують урожай нових стиглих бульб. Можна вирощувати картоплю також з насіння, що застосовується переважно у селекційній практиці.

Коренева система у картоплі, яку вирощують з насіння, має спочатку стрижневу будову - у вигляді зародкового стрижневого кореня з бічними корінцями. Потім в основі стебельця, у його вузлах, які знаходяться у ґрунті, формується вторинна коренева система, яка разом із зародковою утворюють мичкувате коріння. При вирощуванні картоплі з бульб утворюється лише вторинна мичкувата коренева система. Близько 70% коріння картоплі розміщується на глибині до 30 см, а окремі корені досягають глибини 1,5 м. Стебло прямостояче висотою від 0,5 до 1,5 м, галузиться, ребристе. Картопля утворює кущ з 4-8 стебел. З видозмінених підземних пагонів (столонів) утворюються бульби.

Біологічні особливості. Для нормального росту і розвитку картопля потребує помірного і вологого клімату. Бульби проростають за температури 5-7°С. Сходи гинуть під час заморозків мінус 1-2°С. Оптимальна температура для росту 18-20°С. Картопля - світлолюбива рослина. В умовах довгого світлового дня інтенсивно росте надземна частина, а за короткого - переважає бульбоутворення.

Картопля - вологолюбива культура. Особливо висока чутливість до нестачі вологи спостерігається в період бульбоутворення. Оптимальна вологість ґрунту для картоплі становить 70-80% польової вологоємності. Найпридатнішими для вирощування картоплі є вологі легкі супіщані або суглинисті ґрунти. Добрі урожаї картопля дає на осушених торфових ґрунтах і чорноземах, які мають pH 5-6.

Бульбоутворення у картоплі має свої особливості. Так, в умовах довгого світлового дня, за тривалої температури довкілля вище 29°С, а також слабкому освітленні і високих дозах азотних мінеральних добрив бульбоутворення затримується. Висока температура є причиною не тільки припинення утворення бульб, але і прискорення дозрівання вічок на наявних бульбах, які проростають навіть до збирання урожаю або стають нежиттєздатними. Саме ці процеси, поряд з хворобами та низьким рівнем агротехніки, є причиною "виродження" картоплі, яке особливо часто проявляється в південних районах України. Бульбоутворення в картоплі прискорюється в умовах короткого світлового дня за високої інтенсивності освітлення, зниженні температури та на помірному фоні мінерального живлення.

Провідною установою в Україні, яка займається проблемами виведення сортів картоплі і їх вирощування є Інститут картоплярства УААН зі своїми філіалами - Поліською і Чернігівською дослідними станціями.

Сорти картоплі за напрямком використання ділять на чотири основні групи - столові, технічні, кормові та універсальні. За тривалістю ж вегетаційного періоду - ранні, середньоранні, середньостиглі, середньопізні та пізні.

В Україні районовано більше 40 сортів картоплі. У Лісостепу до вирощування рекомендуються і використовуються наступні:

ранні (вегетаційний період 50-60 днів), столові - Бородянська рожева, Зов, Гарт;

середньоранні (вегетаційний період 60-80 днів), столові - Водограй, Невська;

середньостиглі (вегетаційний період 80-100 днів), столові - Гатчинська, Українська рожева;

середньопізні (вегетаційний період 100-120 днів), універсальні - Зарево, Гібридна 14;

пізні (вегетаційний період більше 125 днів), універсальні - Ласунок, Темп.

.4 Технологія посадки картоплі з одночасним локальним внесенням органічних добрив

Введення в систему вирощування сільськогосподарських культур науково-обгрунтованої системи точного землеробства частково вирішує проблему зниження навантаження мінеральною частиною у випадку їх поверхневого внесення. Але, при вирішені даної проблеми, визначальним може стати локальне внесення добрив. Тоді вони мало перемішуються з ґрунтом, елементи живлення довше зберігаються в доступному для рослин стані. Крім цього, локалізація дозволяє зменшувати норму внесення добрив у 1,5-2 рази зі збереженням однакової прибавки врожаю. Локальне внесення твердих добрив умовно можна виділити у три групи:

внесення мінеральних добрив;

внесення органо-мінеральних добрив;

внесення органічних добрив.

Такий розподіл вимагає звернути окрему увагу на створення відповідних технічних засобів. Загалом схему формування врожаю за рахунок внесення добрив на стадії посіву, посадки представлено на рис 1.13. Як видно з схеми, технологія застосування добрив визначається їх видом і способом внесення.

Рис.1.2 Модель формування врожаю сільськогосподарських культур

Відповідно до вибраної технології необхідно визначатись із технічними засобами для її реалізації. Використовуючи нанотехнології, копютеризацію та автоматизацію виробничих процесів, науковцями запропоновано ряд шляхів у вирішенні проблеми зниження ресурсовитрат і енергозатрат при використанні машин для внесення різних видів добрив, створивши високопродуктивні комбіновані посівні агрегати типу МЗВ-4,5; Pronto; Maistro 11 RC; Creat Plains CTA 400/ADC 2220 та інші [6-7]. Такі технічні засоби передбачають локальне внесення добрив у грунт, в більшій мірі сипких матеріалів, до яких відносяться тверді мінеральні добрива.

Аналіз технологічних операцій показує, що стримування розробки надійних компактних механізмів ускладнюється негативним впливом фізико-механічних властивостей органічних мас на технологічні процеси робочих органів. Тому, серед великої кількості відомих органічних добрив, на сьогоднішній день, варто звернути увагу на озерні сапропелі, які для об’ємного внесення, як правило, використовують після їх проморожування. Тоді вони набувають стану, придатного для локального внесення. Воно полягає у розміщенні органічних добрив полосами у підготовлений ґрунт. Норму внесення, глибину залягання, необхідність додаткового включення мінеральної частини залежатиме від сільськогосподарської культури та умов її живлення. Серед передбачуваних технологічних операцій (рис.1.2) необхідно звернути увагу на операцію подрібнення добрив і вносити їх найкраще комбінованим агрегатом.

В основу агрегату для посадки картоплі реалізовано умову бездефіцитного органо-мінерального живлення рослин за один прийом при посадці (рис.1.3).

Рис. 1.3 Структурна схема засобу локального внесення органо-мінеральних добрив при посадці картоплі

Спосіб реалізується наступним чином (рис. 1.4). Завантажені у кузов проморожені сапропелі подрібнюються до сипкого стану на попередньо оброблене поле у підготовлені борозни необхідного профілю на однакових відстанях а одна від одної. Зміна профілю борозни (рис. 1.4 б) дозволяє регулювати норму внесення сапропелів та створювати оптимальні зони живлення.

У сформовані полоси 1 періодично з певним інтервалом вкладаються комплексні мінеральні добрива 2 та насіння 3, розділені між собою шаром добрив (сапропелів) на відстані с одне від одного. Після розміщення всіх складових сформовані полоси закриваються ґрунтом 4 у вигляді гребенів 5.

а) схема розміщення чотирьох рядків при посадці (вид зверху);

б) зони живлення в залежності від профілю ложеформувача;

в) поздовжнє розміщення комплексних добрив та насіння;

Рис. 1.4 Спосіб реалізації локального внесення твердих органічних добрив при посадці картоплі

Даний спосіб можна застосувати при вирощувані різних сільськогосподарських культур, і в першу чергу, технічних.

Висновок за розділом

У зв’язку з динамічними змінами, які відбулися в нашій країні за останні роки, ринок техніки пропонує велику, різнопланову номенклатуру техніки, сформованої на різних континентах і адаптованої під власні потреби, яка може задовольнити будь-якого споживача. Відповідно до цього практично кожне господарство на базі цієї техніки застосовує (а найбільш розвинені пропонують власні) технології вирощування картоплі, які, на їх думку, є найбільш національними, ресурсоощадними і перспективними.

Розділ 2. Елементи теоретичного аналізу процесу подачі насінєвого матеріалу при садінні

.1 Математична модель процесу переміщення картоплі робочими органами

садіння картопля локальний добриво

Типи робочих органів машин для садіння.

Дозування насіннєвого матеріалу в картоплесаджалках здійснюють за допомогою ложково-дискових і елеваторних садильних апаратів.

Для садіння розсади застосовують садильні апарати з обертальним і поступовим рухом розсадотримачів у зоні садіння. До перших належать дискові, променеві й паралелограмні апарати, до других - ланцюгові (ланцюгово-конвеєрні).

Основи теорії картоплесадильних машин.

Робочий процес картоплесадильної машини можна поділити на такі основні етапи: створення рівномірного потоку бульб і подавання їх до сошника, відкривання сошником борозенки, укладання на її дно бульб і загортання їх ґрунтом. Вихідними даними для технологічного розрахунку робочого процесу картоплесаджалки, як і для сівалок точного висіву, є загальна кількість бульб  шт/га, і їх схема розміщення - крок садіння  м, та ширина міжрядь b, м.

Якщо відомі частота обертання ВВП трактора , хв-1, передаточне число і від ВВП до вала дискового апарата і кількість ложечок  то можна визначити швидкість руху садильного агрегату :

 (2.1)

Загальну кількість насінин  на 1 га визначаємо за формулою

 (2.2)

Згідно з формули крок садіння  визначають за формулою

   (2.3)

Проте максимальна швидкість садильного агрегату пов'язана з частотою винесення бульб вичерпувальним апаратом. Досвід показує, що при частоті винесення  більше ніж сім бульб за 1 с миттєво збільшуються пропуски. За цим параметром підраховують максимально допустиму швидкість  агрегату, км/год:

(2.4)

де - кількість бульб у гнізді.

Якщо відома середня маса однієї бульби  г, то, користуючись формулою (2.5), можна підрахувати витрати посадкового матеріалу Q кг/га:

 (2.5)

Розрахунок картоплесадильних апаратів. Робочий процес садильних апаратів ложково-дискового типу передбачає три послідовні фази, що проходять за один оберт диска: захоплення бульби в період проходження ложечки шару бульб у живильному ковші; фіксація бульби в ложечці затискачем і перенесення її до приймальної горловини сошника; звільнення бульби затискачем і вільне її падіння в сошник і далі в борозенку.

Захоплення бульби ложечкою залежить від розміру і вирівнянос- ті бульб, частоти обертання диска, зазорів між боковиною живильного ковша і ложечкою та між зовнішньою кромкою ложечки і дном живильного ковша, товщини шару бульб у живильному ковші.

Бульби надійно захоплюються (1...3 % пропусків), якщо їх маса становить 40... 100 г. Дрібніші бульби захоплюються краще, ніж більші. Проте якщо маса бульб менша ніж 40 г, ложечка може захопити дві бульби. Крім того, виникає небезпека защемлення бульби, якого можна уникнути за умови

,  (2.6)

де α - кут між стінкою і дотичною до ложечки в точці її контакту з бульбою; φ - кут тертя.

Оскільки φ = 30...35°, то α > 60...70°.

За відомої швидкості агрегату  м/с, заданого кроку садіння , м, і заданої кількості  бульб у гнізді, а також за умови, що всі ложечки  заповнюються бульбами, частоту обертання садильного диска п, хв-1, визначають із залежностей:

 (2.7)

Рис.2.1 Схема для визначення умови випадання бульби із ложечки: 1-ложечка; 2- бульба

Формула показує, що при збільшенні швидкості руху агрегату,частота обертання диска зростає. Це призводить до зниження захоплювальної здатності ложечок 1 (рис. 2.1.) і випадання із них бульб 2 під дією відцентрової сили відносно зовнішнього краю ложечок (точка А). Без урахування впливу боковини живильного ковша на бульбу, що розміщена в ложечці, діють такі сили: сила ваги  відцентрова сила Рц, нормальна N і дотична F реакції ложечки. Бульба не випадає із ложечки за умови

 (2.8)

Якщо врахувати, що

   (2.9)

де  - діаметр умовно круглої бульби;  - відстань від осі обертання до краю А ложечки; т - маса бульби;  - кутова швидкість диска, то умова невипадання бульб із ложечки матиме вигляд

 (2.10)

Аналіз рівняння (2.10) показує, що за малих значень кута повороту диска  бульба намагатиметься випасти із ложечки, проте їй перешкоджатиме розміщений над нею шар картоплі. Якщо ложечка вийде із шару, а кут  буде менший, ніж того потребує вираз, то бульба випадає.

На роботу садильного апарату істотно впливає також зазор між боковиною живильного ковша і ложечкою. Тому цей зазор конструюють, регулюючи залежно від маси бульб (при масі бульб 30... 100 г зазори становитимуть відповідно від 2 до 16 мм).

Фіксація бульб у ложечці відбувається в момент її виходу із шару картоплі. При цьому відвідний важіль затискача сходить з напрямної планки, а його палець під дією пружини притискує бульбу до ложечки. Несвоєчасна фіксація бульби призводить до її випадання також через край ложечки, але вже в другому місці (точка В). Бульба зберігає зрівноважене положення за умови

Підставивши значення складових у цю нерівність і спростивши її, дістанемо

 (2.11)

Із рівняння (2.11) можна встановити момент затискання бульби в ложечці для наступного перенесення її до горловини сошника. За узагальненими даними, кут =90...115°.

2.2 Визначення кінематичних параметрів садильного апарату картоплесаджалки

Розрахунок ланцюгової передачі

Ланцюгові передачі широко використовуються в сільсько-господарських і піднімально-транспортних машинах, нафтосвердлильному обладнанні, мотоциклах, велосипедах, автомобілях.

Ланцюгові передачі застосовуються при: середніх міжосьових відстанях, при яких зубчасті передачі вимагають проміжних ступеней або паразитних зубчастих коліс, що не створюють необхідності одержання потрібного передатного відношення; жорстких вимогах до габаритів; необхідності роботи без проковзування, яке перешкоджає застосуванню клинопасових передач

Рис. 2.2 Схема ланцюгової передачі

Втрати у ланцюговій передачі складаються із втрат на тертя в шарнірах ланцюга, на зубцях зірочок і в опорах валів. Середнє значення ККД .

Ланцюгові передачі порівняно з іншими механічними передачами мають такі основні переваги: можливість використання при значних відстанях між валами; досить високий ККД; можливість передавання обертового руху одним ланцюгом кільком валам, у тому числі і з протилежним напрямком обертання; значно менші габарити, ніж у пасових; можливість легкої заміни ланцюга.

Рис. 2.3 Роликовий ланцюг

- зовнішня пластина; 2 - ролик; 3 - валик; 4 - втулка; 5 - внутрішня пластина

Висаджувальний апарат буде приводитися в рух від привідних коліс, але для розрахунку ланцюгової передачі необхідним є потужність електродвигуна. Даними для розрахунку ланцюгової передачі є: потужність електродвигуна , частота обертання ; передатне число ; робота в одну зміну; навантаження спокійне.

Згідно умовам експлуатації передачі приймаємо:  (навантаження спокійне);  (постійна міжосьова відстань);  (з урахуванням залежності );  (передача розташована під кутом 90° до горизонту);  (регулярне змащення);  (робота в одну зміну). При цьому коефіцієнт експлуатації передачі:

 (2.12)

Коефіцієнт  - для ланцюга ПР по ГОСТ 13568-75.

При  вибираємо заздалегідь крок ланцюга .

При крокові  і  питомий тиск, що допускається, в шарнірах приймаємо  (одержане інтерполяцією).

При  приймаємо число зубів ведучої зірочки .

Коефіцієнт що враховує число рядів ланцюга  (при числі рядів ).

Розрахунковий крок ланцюга:

. (2.13)

За стандартом приймаємо ланцюг ПР-19,05-3180, у якого , , , маса  ланцюга .

Перевіряємо умову  При  частота, що допускається ; отже, умова виконана.

Колова швидкість ланцюга:

. (2.14)

Колове зусилля, що передається ланцюгом:

. (2.15)

Середній питомий тиск в шарнірах ланцюга:

, (2.16)

що менше допустимого питомого тиску , прийнятого для частоти обертання .

Визначаємо термін служби ланцюга:

 (2.17)

для цього попередньо знаходимо: збільшення кроку ланцюга, що допускається , коефіцієнт змащення ланцюга:

 (2.18)

де  - коефіцієнт,що враховує спосіб змащування, міжосьова відстань, виражена в кроках:

 (2.19)

Тоді

,

що більше очікуваного терміну служби:

. (2.20)

Натяг від провисання веденої вітки від власної ваги:

, (2.21)

де  - коефіцієнт провисання;

. (2.22)

Натяг від відцентрових сил при швидкості  не враховується, оскільки відцентрова сила  мала.

Сумарний натяг ведучої вітки:

. (2.23)

де  - коефіцієнт,що враховує характер навантаження (при спокійному навантаженні ).

Навантаження, що діє на вали:

. (2.24)

Перевіряємо ланцюг за запасом міцності:

 (2.25)

що більше допустимого  

Число зубів відомої зірочки:

 (2.26)

Довжина ланцюга виражена в кроках:

 (2.27)

Кількість ланок ланцюга заокруглюємо до парного числа  щоб уникнути вживання перехідної сполучної ланки.

Дійсну міжосьову відстань, відповідна заокругленій довжині  не обчислюємо, оскільки двигун встановлений на салазках.

Ділильні діаметри зірочок визначаємо:

ведучої

; (2.28)

веденої

. (2.29)

Рис.2.4 Профіль зірочки ланцюгової передачі

Таблиця 2.1 Основні параметри зірочки ланцюгової передачі

Розрахунок пружини

У техніці найбільшого поширення набули циліндричні гвинтові пружини, виготовлені із сталі круглого поперечного перерізу, що працюють на розтяг або стиск. У цьому параграфі розглянемо розрахунок таких пружин, що мають невеликий кут α підйому витків (α≤15°). Розглянемо циліндричну гвинтову пружину, що має діаметр D гвинтової осі, діаметр d дроту і кількість витків n, яку стискають силою Р (рис. 2.5, а). Для визначення внутрішніх силових факторів застосуємо метод перерізів. Розріжемо пружину площиною, яка проходить через вісь, і відкинемо нижню частину пружини (рис. 2.5, б). Зважаючи на те, що кут α підйому витків малий, вважатимемо переріз витка поперечним, тобто кругом, який має діаметр d.

Розглядаючи рівновагу верхньої частини пружини, бачимо, що в поперечному перерізі витка виникають два внутрішніх силових фактори: поперечна сила Q =Р і крутний момент Мк = РD/2. Звідси випливає, що в поперечному перерізі витка діють тільки дотичні на пруги зсуву і кручення.

Рис.2.5 Пружина в розрізі

Вважатимемо, що напруги зсуву розподілені по перерізу рівномірно, а напруги кручення визначатимуться, як при крученні прямого кругового циліндра. Епюри розподілення напруг зсуву і кручення, а також епюру сумарних напруг у точках горизонтального діаметра перерізу подано на рис. 2.5, б. З сумарної епюри видно, що найбільші дотичні напруги виникають у точці А, найближчій до осі пружини:

τmax=τзс+ τк= (2.30)

τmax= (2.31)

Якщо пружина має відносно великий середній діаметр і виготовлена з відносно тонкого дроту, то перший доданок у дужках (що відповідає напрузі зсуву) значно менший від одиниці і ним можна знехтувати; тоді:

τmax≈ (2.32)

Формула для наближеного розрахунку циліндричних гвинтових пружин має вигляд

τmax≈≤[τ] (2.33)

Оскільки пружини звичайно виготовляють із високоякісної сталі, то допустимі напруги будуть у межах [τ] = 200 - 100 МПа.

Далі виведемо формулу для визначення зменшення висоти (осадки) γ пружини. Розділяючи пружину на нескінченно малі ділянки довжиною dl, які, зважаючи на малість довжини, вважатимемо прямолінійними, і враховуючи тільки потенціальну енергію деформації кручення, маємо:

= (2.34)

деl = πDn - довжина дроту пружини. Робота сили Р, прикладеної до пружини статично, дорівнюватиме А = Рλ/2. Оскільки А = U, МК= РD/2, Jp=πd4/32, то

 (2.35)

Звідси λ = 8РD3n/(Gd4). Цю формулу можна записати в такому вигляді

λ= P/с,  (2.36)

де с= Gd4/8D3n - коефіцієнт жорсткості пружини.

При λ = 1 с=Р, тому коефіцієнт жорсткості чисельно дорівнює силі, яка спричинює осадку, що дорівнює одиниці довжини. Відношення середнього діаметра витків до діаметра дроту позначають сп і називають індексом пружини:

сп=D/d (2.37)

Звичайно індекс пружини буває в межах сп=4 - 12.

Визначаємо максимальну силу прикладання до стальної пружини при якій вона видовжується на λ= 140 мм. Індекс пружини сп= 6, число витків n = 1026. Модуль пружності G = 8·104МПа.

Розв'язання.

Індекс пружини сп= D/d, звідки D = сп·d. Підставимо значення D у формулу видовження пружини:

λ = 8РD3n/(Gd4)= 8Рcп3d3n/Gd4=8Рcп3n/Gd

Звідси знаходимо Р, і після підставляння числових значень маємо

16,8 Н

Розрахунок бункера і форма

В більшості випадків насіння картоплі потрапляє до висаджувального апарату через трубопроводи або в інших випадках забирається ложечками безпосередньо з бункера, що збільшує можливість пошкодження картоплі і в одній ложечці може опинитися декілька картоплин. Тому я вирішив впровадити бункер типу самоскид з якого картопля потраплятиме одразу ж на висаджувальну ложечку. Роблячи аналіз бункерів картоплесадильних машин, була поставлена мета з конструювати бункер такої форми, щоб збільшити точність потрапляння картоплі в ложечки садильного апарату у кількості однієї штуки. Для цього приймається рішення зробити бункер трапецоїдної форми з похилими направляючими, що зображено на рисунку рис. 2.6.

Розрахунок об’єму бункера проводимо за формулою:

 (2.38)

де  - площа основ бункера, см;висота бункера, см;

Розраховуємо площі основи бункера:

 (2.39)

де  - сторони основи, см;

= 29∙8=232 см2  (2.40)

  (2.41)

де  - сторони основи, см;

= 8∙8=16 см2

отже:

Висновок за розділом

В результаті проведення теоретичного аналізу кінематичних параметрів та створення математичної моделі роботи робочих органів садильного апарату можна сказати що дані розрахунки цілком задовольняють необхідні вимоги для виготовлення садильного апарату, та на основі яких будуть проводитися експериментальні дослідження.

Розділ 3. Експериментальні дослідження процесу садіння картоплі

.1 Розробка структурно-принципової схеми висаджувального апарата картоплесадильної машини

Обґрунтування структурної схеми.

Україна входить до четвірки найбільших світових виробників картоплі, поступаючись лише Китаю, Індії та Росії. Сучасний розвиток товарного виробництва картоплі вимагає від аграріїв зваженого підходу до вибору технічного обладнання.

На сьогодні виробництво картоплесаджалок під замовлення споживача здійснюють на ВАТ "Ковельсільмаш", ВАТ "Львівсільмаш". Картоплесаджалки передових фірм Grimme, Gramer, Kassia, Kverneland, Netagco, Miedema, Structural, Hassia вже також є на ринку України. Усі вони являють собою автокеровані картоплесаджалки з ложково-пасовим і ложково-ланцюговим садильним апаратом.

Перевагами таких саджалок є:

проста за конструкцією, регулювання та експлуатації;

достатньо висока точність дотримання норми садіння картоплі;

привід висаджувального апарату здійснюється від опорно-привідних коліс;

зручність технічного і технологічного обслуговування та надійність під час роботи.

Структурна схема запропонованого мною висаджувального апарата картоплесадильної машини має наступний вигляд:

Рис. 3.1 Структурна схема висаджувального апарата

Призначення основних елементів схеми:

бункер з направляючими всередині, призначений для накопичення та спрямовування насіннєвої картоплі до ложечок висаджувального апарату;

підпружинена заслінка, знизу закриває бункер і тим самим запобігає мимовільному проходженню картоплі до висаджу вального апарату;

важіль, за допомогою якого відкривається заслінка бункера;

ланцюговоложечковий висаджувальний апарат, захоплює картоплину і подає її до сошника картоплесаджалки.

Визначення необхідних видів регулювань. Основним регулюванням висаджувального апарату є регулювання відкривання заслінки бункера. Заслінка повинна відкритись саме в той момент, коли ложечка повернеться своєю опуклою стороною вниз і тим самим зможе захопити картоплину. Після цього заслінка повинна знову закритись і не дати наступній картоплині можливості завчасно випасти. Регулювання здійснюється за допомогою встановлення важеля у відповідне положення та натягом пружини заслінки.

Опис технологічного процесу роботи садильного апарату.

Під час руху картоплесадильної машини в робочому положенні крутний момент від опорно-привідних коліс передається на ведучу зірочку приводу садильних апаратів, яка надає руху втулково-роликовому ланцюгу з ложечками. У верхній частині садильного апарата втулково-роликовий ланцюг входить у зачеплення з веденою зірочкою і змінює напрям руху (згори - вниз), внаслідок чого ложечки змінюють своє положення, попередньо натиснувши на важіль відкриття заслінки бункера. Бункер відкривається, з нього випадає картоплина і попадає в ложечку. У нижній частині садильного апарата втулково-роликовий ланцюг знову змінює напрям руху (знизу - вверх) і бульби під дією власної ваги випадають із ложечки у борозенку, утворену сошником.

.2 Вивчення процесу подачі матеріалу

Пружина як пружний елемент - деталь, що призначена для поглинання і віддачі механічної енергії шляхом використання сил пружності її деформованого стану. Пружини мають широке розповсюдження в сучасних машинах, верстатах, приладах.

Пружини розтягу, як правило, навивають без просвітів між витками, а у більшості випадків - з початковим натягом (тиском) між витками, який частово компенсує зовнішню навантагу. Натяг звичайно складає (0,25÷0,3)Fгр, де Fгр - граничне зусилля для пружини, при якому повністю вичерпуються пружні властивості матеріалу.

У конструкціях пружин розтягу передбачені зачіпки - кінцеві відігнуті витки, якими ці пружини сприймають зовнішню навантагу (для пружин діаметром до 4 мм). Витки-зачіпки мають високу концентрацію напруг в місцях відгину і зменшений втомний опір. Пружини розтягу діаметром більше 4 мм мають часто зачіпки.

Однією з основновних деталей картоплесадильного апарату є пружина. Вона відіграє основну роль при подачі матеріалу з бункера в ложечки. Головним критерієм вибору пружини є коефіцієнт жорсткості який характеризує здатність пружини зазнавати пружної деформації під дією навантаження, що пов’язує між собою силу пружності т абсолютне видовження при одновісній пружній деформації, його можна визначити за формулою:

=-xk (3.1)

Звідси, k=F/x, або k=mg/x

де F - сила пружності;- видовження пружини;- коефіцієнт жорсткості пружини- маса важка- прискорення вільного падіння, що дорівнює 9.8, але залежить від широти місцевості.

Отже, k = 1720∙9,8/140=10

При відкриті заслінки пружина видовжується на 142мм, і для того щоб визначити коефіцієнт жорсткості проводимо ряд експериментальних досліджень, суть яких полягає у закріпленні одного кінця пружини нерухомо, а на інший кінець в порядку зростання добавляємо різну вагу у порядку зростання.

Рис 3.2 Тягарці для виконання досліду

Рис.3.3 Проведення досліду

Всі результати досліджень заносимо у таблицю3.1.

Таблиця 3.1

Згідно даних таблиці будуємо діаграму

Рис. 3.4 Діаграма залежності видовження пружини від сили навантаження

.3 Визначення коефіцієнту тертя картоплини по похилій площинні

Тертя - процес взаємодії твердих тіл при їх відносному русі (зміщення) або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. По-іншому називається фрикційним взаємодією (англ. friction). Вивченням процесів тертя займається розділ фізики, який називається механікою фрикційного взаємодії, або трибології.

Суть даного дослідження полягає у визначенні коефіцієнту тертя ковзання по похилій площині та кут її нахилу. Для визначення цих параметрів використаю простий саморобний пристрій, який зображено на рисунку.

Рис 3.5 Пристрій для визначення коефіцієнту ковзання

Даний пристрій складається з декількох простих деталей:

пазовий отвір, в якому рухається та фіксується один кінець похилої площини;

градусна шкала з інтервалом у 5°;

похила площина, що змінює кут нахилу відповідно до шкали.

Для проведення експерименту було взято 4-ри картоплини різних форм, маси та розмірів, які зображено на рис. 3.6.

Рис.3.6 Картопля різних розмірів, для проведення експерименту

Коефіцієнт ковзання можна визначити простим методом, це буде tg кута нахилу поверхні:

φ = tgα (3.2)

Так як шкала розбита на 45°, то для спрощення визначення коефіцієнта була складена таблиця 3.2.

Таблиця 3.2

Отже, кладемо картоплину під №1 на площину 3, яка встановлена на кут 0°, та поступово збільшуємо кут нахилу піднімаючи площину і при необхідності закріплюємо її положення з іншого боку гайкою. Збільшення кута проводимо до тієї пори доки картоплини не розпочне зсковзувати із поверхні. Також необхідно врахувати що при роботі картоплесаджалки будуть певні вібрації, що і прискорить переміщення картоплини. Аналогічно проводимо ці операції і з іншими трьома картоплинами.

Результати проведення досліду заносимо у таблицю 3.3.

Таблиця 3.3

Провівши даний експеримент можна сказати що всі чотири зразки картоплини розпочинали зсковзувати в межах 12…23°, і відповідно коефіцієнт становитиме 0,26…0,36.

.4 Дослідження роботи садильного апарата методом планування експеримента

Експеримент є важливою складовою наукових досліджень у сільському господарстві. При експериментальних дослідженнях встановлюють залежність шуканих показників (параметрів) досліджуваного явища від факторів, що впливають на нього. Експериментальні дослідження в яких вивчається вплив одного фактора на розвиток явища є однофакторним експериментом. Дослідження впливу багатьох факторів - багатофакторний експеримент. У більшості випадків експерименти багатофакторні. Оскільки чим більше факторів враховується при проведенні досліджень, тим повніші й адекватніші виявлені закономірності. Наприклад, дослідження залежності тягового опру плуга від таких факторів, як глибина обробітку і швидкість руху агрегату.

Існують два методи планування багатофакторних експериментів: класичний (традиційний) та із застосуванням математичного планування експерименту. Вираз „планування експерименту” не означає організацію проведення експериментальних досліджень у загальному розумінні, що передбачає виконання певного об’єму робіт за певний проміжок часу. Планування експерименту - це метод виявлення такої закономірності зміни шуканих величин від діючих факторів, яка може бути описана математичними виразами, у результаті чого отримують емпіричні формули або рівняння регресії.

Математичний метод планування експериментів

При математичному методі планування експерименту дослідам передують глибокий аналіз явища та вибір умов проведення дослідів для розв’язання поставлених задач з необхідною точністю. Завдяки використанню математичного апарату формалізуються дії експериментатора, дослідження проводяться при одночасному варіюванні всіх факторів з врахуванням їх взаємодії між собою, рівні факторів приймаються за спеціальними розрахунками, число дослідів доводиться до мінімуму, а після кожної серії дослідів є можливість приймати обґрунтовані рішення.

При математичному плануванні експерименту до об’єкта дослідження ставляться вимоги відтворюваності і керованості. Відтворюваність експерименту має на увазі ступінь відповідності результатів паралельних дослідів, тобто дослідів які проводяться при однакових градаціях факторів. Ступінь відтворюваності перевіряється за критеріями Фішера, Кохрена і Стьюдента. Керованість - це можливість встановлення і підтримування потрібного рівня фактору у вибраному діапазоні постійним протягом всього досліду або його зміну за вибраною програмою.

Приклад планування і проведення ПФЕ 22

Планування і проведення ПФЕ складається з таких основних етапів: кодування факторів; складання плану-матриці експерименту; рандомізація дослідів; реалізація плану експерименту; перевірка відтворюваності дослідів; розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії; оцінка значущості коефіцієнтів регресії; перевірка адекватності моделі.

Кодування факторів

Кодування факторів здійснюють для переведення їх у безрозмірні величини. Зв’язок між закодованими і натуральними величинами факторів встановлюється залежністю:

,  (3.3)

де хі, Хі - відповідно закодоване та натуральне значення і-го фактора;

Хі0 - натуральне значення і-го фактора на нульовому рівні;

ΔХі - інтервал варіювання і-го фактора.

, (3.4)

де, - відповідно верхній та нижній рівнів варіювання фактору вплив якого досліджується.

Нульовим називається рівень, що займає центр інтервалу варіювання (середнє значення фактора)

. (3.5)

Щодо ПФЕ 22 кодування факторів може бути представлене даними табл.8.

Складання плану-матриці експерименту

Після закінчення кодування факторів складають план-матрицю експерименту. Для розглядуваного прикладу n= 22 = 4. При цьому дослід №1 являє собою сукупність х1 і х2 на нижньому рівні; дослід № 2 - сукупність х1 на верхньому, а х2 - на нижньому рівнях; дослід № 3 - сукупність х1 на нижньому, а х2 - на верхньому рівнях; дослід № 4 - х1 і х2 на верхньому рівні. План-матриця поданий у табл. 9 є планом першого порядку і дозволяє проводити незалежну оцінку коефіцієнтів регресії.

Таблиця 3.4 Результати кодування факторів

Таблиця 3.5 План-матриця ПФE 22

Рандомізація дослідів

Рандомізація дослідів проводиться з метою встановлення послідовності їх проведення. Справа в тому, що досліджуваний параметр Y залежить не тільки від факторів X1 і X2, а й від інших факторів, які можуть бути невідомі досліднику або ж відомі та невраховані через допущення про не суттєвий їх вплив. Прояв впливу невідомих факторів може по-різному відображатись на результатах експерименту і буде залежати від черговості проведення експериментів. Тобто від того, чи будемо ми проводити досліди в послідовності 1, 2, 3, 4 (див. табл. 9) або 1, 3, 2, 4 чи в будь-якій іншій. Щоб виключити цей вплив, встановлюється випадковий порядок постановки дослідів у часі, для чого користуються таблицями випадкових величин, витяганням номерів з урни, генератором випадкових чисел чи іншими способами.

Будемо вважати, що, користуючись одним з цих способів, отримаємо таку послідовність проведення дослідів: 2, 3, 1, 4. Проте досліди завжди проводяться в декількох повторюваностях, найчастіше в трьох, хоча для окремих найбільш трудомістких варіантів число повторюваностей може бути менше 3. Нехай ми проводимо досліди в трьох повторюваностях, тоді послідовність 2, 3, 1, 4 будемо вважати такою, що належить до першої повторюваності; нехай для другої і третьої повторюваностей вибраним способом ми отримали ще дві послідовності: 2, 1, 3, 4 та 3, 2, 4, 1.

Реалізація плану експерименту

У подальшому при проведенні дослідів (при реалізації плану-матриці експерименту) ми одержимо дані, які зручно представити у вигляді табл.10, де U - номер досліду, U1 - номер досліду в першій повторюваності (в першій реалізації плану), U2 - номер досліду в другій повторюваності (другій реалізації плану) тощо.

Таблиця 3.6 Умови проведення і результати дослідів

У стовпці YU1, YU2 і YU3, в табл. 3.6 записують результати отримані в результаті дослідів, а значення  - отримують за формулою

. (3.6)

Перевірка відтворюваності дослідів

Перевірка відтворюваності дослідів при однаковому числі повторюваностей для кожного досліду (для кожної точки плану) проводиться за критерієм Кохрена, табличне значення якого (дод. В, табл. В.2) позначимо G(0,05;n;fU), де 0,05 означає 5% - рівень значущості (дорівнює 1-α, де α - довірча ймовірність), n - число незалежних оцінок дисперсії (число дослідів); fU=m0-1 - число ступенів вільності кожної оцінки, тут m0 - число повторюваностей. Відтворюваність наявна коли розрахункове значення критерію Кохрена G менше табличного. ≤G(0,05; n; fU),                 (3.7)

Критерій G розраховують за формулою:

.           (3.8)

де  - дисперсія, що характеризує розсіювання результатів в U-му досліді (тобто за U-го поєднання рівнів факторів);

- більша із дисперсій.

,              (3.9)

де g - номер повторюваності;

- значення вихідного параметру у g-й повторюваності.

У випадку невиконання умови відтворюваності потрібно перевірити точність вимірювань (точність показів приладів) і умови проведення досліду з максимальною дисперсією, а також проаналізувати вплив неврахованих, неконтрольованих факторів на можливість внесення в досліди систематичних або одиничних грубих похибок вимірювання. Можна також зменшити інтервали варіювання факторів, збільшити число повторюваностей дослідів.

Якщо розглядуваний процес відтворюваний, то розраховують коефіцієнти рівняння регресії.

Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії

Кількість дослідів за ПФЕ 22 дозволяє на основі його результатів отримувати модель у вигляді неповного квадратного рівняння (3.8). У такому випадку коефіцієнти рівняння регресії розраховуються за наступними залежностями:

,  (3.10)

де n - число точок плану (число дослідів, у розглядуваному випадку n=4);

- середнє арифметичне значення вихідного параметра в U-му досліді; - значення і-го кодованого фактора в U-му досліді;

- значення j-го кодованого фактора в ряду матриці в U-му досліді ().

Оцінка значущості коефіцієнтів регресії

Оцінку значущості коефіцієнтів регресії здійснюють за допомогою критерію Стьюдента. Коефіцієнт вважається значущим (таким, що суттєво впливає на відгук), якщо виконується нерівність

          (3.11)

де ba - коефіцієнти b0, bi і bij у формулах (3.10);

Dba - довірча границя; (0,05;fy) - табличне значення критерію Стьюдента при 5%-му рівні значущості та числі ступенів вільності дисперсії відтворюваності (додаток В, табл. В.3);

- дисперсія відтворюваності (помилка досліду).

.  (3.12)

Якщо коефіцієнт регресії виявлявсь меншим розрахованого довірчого інтервалу, то його вважають статично не значними і видаляють із моделі.

Перевірка адекватності моделі

Гіпотезу адекватності отриманої моделі перевіряють за допомогою F-критерію (критерію Фішера). Перевірка адекватності рівняння проводиться спочатку на лінійній частині. Адекватність матиме місце, коли виконується нерівність:

<,  (3.13)

де - дисперсія адекватності;

- критерій Фішера при 5 %-му рівні значущості (дод. Г, табл. Г.4),

- числі ступенів вільності дисперсії адекватності.

Дисперсія  обчислюється за формулою

,             (3.14)

де YU - розрахункове значення відгуку в U-му досліді лінійної частини моделі.

У випадку неадекватності лінійної моделі необхідно перевірити адекватність неповного квадратного рівняння. Якщо ж виявиться неадекватною модель у вигляді неповного квадратного рівняння, необхідно будувати модель у вигляді повного квадратного рівняння. Для цього ставлять додаткові досліди всередині експерименту, тобто коли значення факторів знаходяться на нульовому рівні. При цьому виходять з відомого (з математичної статистики) положення, що для знаходження дисперсії адекватності  кількість проведених дослідів n повинна бути більшою від кількості коефіцієнтів у рівнянні регресії.

Графічно отримана модель відображається деякою поверхнею відгуку АВСД (рис.3) у декартовій системі координат x1Ох2Y, на осях якої відкладені значення досліджуваних факторів x1 i х2 в кодованому вигляді, а також значення Y - функції відгуку, отримані за розрахунками. Проекції точок цієї поверхні на площину x1Ох2 позначені, , , . У випадку графічної інтерпретації лінійної частини моделі поверхня відгуку є площиною у тривимірному просторі (у випадку, коли кількість досліджуваних факторів k>2, це - гіперплощина в k+1 - вимірному факторному просторі). Коефіцієнти регресії при лінійних членах характеризують нахил площини до відповідних осей. В усіх випадках гіперплощина проходить через точку , в якій Y==b0 (при х1=0 і х2=0 в центрі плану).

Рис.3.7 Схема поверхні відгуку

Якщо перетнути поверхню АВСD будь-якою площиною, перпендикулярною до осі Y, то одержимо пряму, кожній точці якої відповідає одне й те саме значення відгуку Y.

Знак при коефіцієнті в рівнянні регресії лінійного виду показує характер впливу відповідного фактора: знак “+” свідчить, що зі збільшенням значення фактора величина відгуку зростає, а знак “-“, що вона спадає. Чим більше значення коефіцієнта, тим сильніший вплив фактора. Коли необхідно отримати максимальне значення відгуку, то значення всіх факторів, коефіцієнти b, яких мають знак “+”, слід приймати максимальними, а значення факторів, коефіцієнти bі яких мають знак “-“, мінімальними. Абсолютні значення коефіцієнтів рівняння регресії збільшуються зі збільшенням інтервалів варіювання.

У реальних дослідженнях, як правило, на початку ведеться побудова лінійної моделі виду. Якщо ця модель повністю задовільняє вимоги адекватності та значущості коефіцієнтів регресії, то моделювання процесу цим закінчується, коли ж вимоги адекватності та значущості коефіцієнтів регресії не задовільняються, переходять до розгляду неповного квадратного або квадратного рівняння.

Перехід від моделі у якій х1 і х2 - фактори в кодованому вигляді, до рівняння з факторами Х1 і Х2 в натуральному вигляді проводиться з урахуванням, тому для ПФЕ 22

. (3.15)

Результати багатофакторного експерименту.

Вихідні дані:

а) Маса бульби m знаходиться в межах від 150 до 300г;

б) кут нахилу площини α дорівнює від 12 до 23°.

Результати кодування факторів наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 Результати кодування факторів

План-матриця експерименту представлена у вигляді таблиці 3.8.

Таблиця 3.8 План-матриця експерименту

Умови проведення і результати дослідів на брання стебел льону наведені у таблиці 3.8.

Таблиця 3.8. Умови проведення і результати дослідів

Результати на відповідні розрахунки наведені у таблиці 3.9.

Таблиця 3.9 Результати багатофакторного експерименту

Оскільки табличне значення критерію Кохрена більше від розрахункового приходимо до висновку, що процес відтворюється.

Всі коефіцієнти рівняння регресії являються значущими. Отже рівняння регресії матиме вигляд:

=0,2941+0,02∙x1+0,04∙x2.             (3.16)

Перехід від рівняння у якомуі - фактори в кодованому вигляді, до рівняння з факторами Vр та n в натуральному здійснюємо за виразами:

;   (3.17)

Тоді

=0,2941+0,02∙ +0,04∙ (3.18)

Таким має вигляд залежність точності брання льону олійного від лінійної швидкості руху та частоти обертання вальців.

Висновок за розділом

Створення нової техніки тісно пов’язане з проведенням досліджень і використанням їх результатів. Дослідження, необхідні для створення нової сільськогосподарської техніки, охоплюють широке коло питань, головними з яких є вивчення закономірностей взаємодії робочих органів машин з оброблюваними матеріалами та середовищами, елементів машин, зміни властивостей сільськогосподарських матеріалів при обробці, обґрунтування нових операцій і процесів, параметрів машин та їх механізмів.

Провівши вище показані досліди, можна з цілковитою впевненістю сказати що даний висаджу вальний апарат цілком придатний для використання.

Розділ 4. Виробничі небезпеки під час виконання садильних робіт, їх моделювання і запобігання

.1 Моделювання процесів виникнення аварій і травм

Метод логічного моделювання процесів формування виникнення безпечних ситуацій та їх наслідків доцільно застосовувати для аналізу існуючих або потенційних небезпек. Специфіка виробництва тваринницької продукції, а саме молока визначає особливості процесів формування та виникнення травм.

Найтиповішими для тваринництва небезпечними факторами, умовами і просто небезпеками є:

рухомі механізми машини;

підвищена вологість, запиленість та загазованість повітря робочої зони;

підвищена чи понижена температура повітря робочої зони;

електричний струм (електроприводи, освітлювальні установки, опромінювачі, водонагрівники);

біологічна небезпека: тварини, мікроорганізми;

термічна небезпека (нагрівники, гаряча вода, пара);

небезпека падіння на слизькій підлозі, східцях, трапах;

наявність хімічних речовин (консерванти, вітаміни, миючі засоби);

вибухонебезпека (компресорні установки, органічний пил);

нервово-психічні перевантаження.

Основними травмами у тваринництві під час доїння корів є забиття, порізи, переломи кісток, опіки, отруєння, ураження електричним струмом.

Вивчення обставин травматизму доярок показало, що більше, третини з них одержали травми безпосередньо у процесі доїння - від ударів корів задніми кінцівками. Оператори машинного доїння у цей період нічим не захищені від можливих ударів, і, крім того, знаходяться. У положенні сидячи, що обмежує їх переміщення. Джерелом травм може бути не тільки корова, яку обслуговує доярка в даний момент, а й тварина, що стоїть поряд. При доїнні й обслуговуванні корів характерні такі види травм: удари рогами, притиснення й удари тулубом, натиск копитом на ступню, ушкодження рук при в’язами.

Метод логічного моделювання не може бути застосований для моделювання складних процесів, що імітують формування і виникнення складних аварій.

Цей метод дає можливість шляхом побудови “дерева” відрізків і помилок операторів машинного доїння корів вести математичну обробку моделі (“дерева”) з метою одержання ймовірності виникнення таких випадкових подій, як травма, аварія. Обчислення рівня небезпеки можна спрямувати на удосконалення конструкцій технічних засобів, на зниження їх небезпеки а також вживати термінових заходів для першочергового усунення небезпек з більш високим рівнем.

Метод “дерева”, “дерева несправностей” або “дерева несправностей і помилок оператора” застосовують для аналізу складних систем.

Аналіз умов, обставин та причин різних аварій, виробничих травм показав, що процеси формування та виникнення цих явищ можна заздалегідь моделювати, застосовуючи метод побудови “дерева” відмов та помилок оператора людино-машинних-тварина. Так побудовані операторні або логіко-імітаційні моделі травм при роботі під час доїння корів, аварій при експлуатації холодильних установок, що використовують аміак чи фреон в якості холодоагентів.

Аналіз моделей процесів формування й виникнення аварій і травм показав, що вони повністю імітують усі процеси та явища, що беруть участь у їх зародженні й виникненні. У зв'язку з цим моделі, що одержали назву “дерево відмов” та “дерево відмов техніки і помилок оператора” можна назвати імітаційними. А оскільки виникнення кожної наступної події знаходять шляхом логічного аналізу попередніх, то для кращого розуміння суті таких моделей їх можна назвати логіко-імітаційними.

Основні принципи побудови моделі такі. Вивчається виробництво, на якому вже були раніше або можуть статися аварії, виробничі травми. Наприклад на фермських комплексах найнебезпечнішим явищем є витік фреону з холодильних установок. Приймаючи подію “витік” як головну і зв'язуючи цю подію шляхом логічного аналізу з наступною подією, що обумовлює її виникнення за допомогою логічних операторів “І”, “АБО” та інших, приходимо до кінцевих подій, з яких і починає формуватися головна подія “витік”. За своєю формою така модель нагадує крону дерева, тому вона і одержала назву “дерево відмов і помилок”. Кінцеві події називають базовими.

Кожен блок рисунка, позначений відповідним номером, означає подію (у загальному вигляді) або окремий етап побудови моделі:

відмова (аварія, травма) системи - головна подія;

послідовність подій, що призводять до відмови системи;

послідовність подій зображується за допомогою логічних операторів " І", "АБО" та інших;

- усі вхідні і вихідні події, що входять до моделі, зображуються у вигляд прямокутників з відповідними написами всередині; 5-послідовний підхід до базових подій, частоти виникнення яких відомі;6 - базові події зображають у вигляді кружечків із написами в середині, вони є межею аналізу побудованої моделі ("дерева помилок"

Рис. 4.1 Схема принципу побудови логіко-імітаційних моделей:

- головна подія; 2-5 - проміжні події; 6 - базова подія

Для побудови логіко-імітаційних моделей застосовують різні символи, що характеризують ті чи інші події. Як правило, побудова моделі починається з головної події, а наступні розміщують зверху вниз до базових подій (рис. 4.1).

Різні події моделі (“розкрита”, “нерозкрита”, “головна”, “базова”, “подія-умова” тощо) зображують у вигляді символів: коло - базова подія з відповідними числовими даними; ромб - нерозкрита подія (подія, яка вимагає проведення відповідних досліджень); прямокутник - подія, що виникає як результат дії символа-оператора; овал - подія-умова, що використовується з оператором “ЗАБОРОНА”; хатка (п'ятикутник, в якому один з боків є основою) - подія, яка може не відбутися; трикутник - символ перенесення.

Крім символів-подій, що застосовуються при побудові логіко-імітаційних моделей, конструктивним елементом в них є символи-оператори. Вони з'єднують події відповідно до причинних співвідношень між ними і обов'язково повинні мати вхід і вихід. Але якщо оператор може мати кілька вхідних подій, то вихідною може бути лише одна. Оператор “І” при побудові моделі застосовують, коли вихідна подія реалізується, якщо одночасно реалізуються всі вхідні події (рис. 4.2).

Вихідна подія оператора “АБО” реалізується, якщо має місце хоча б одна з вхідних подій (рис. 4.3).

Подія, що лежить в основі цього оператора, є його вхідною подією, а подія, зображена праворуч від позначення оператора, - подією-умовою, яка зумовлює дію вхідної події. Цей оператор в основному застосовується для зручності, але його можна замінити оператором “І”.

При побудові логіко-імітаційних моделей для аналізу людино-машинних систем у сільському господарстві були застосовані оператори “І”, “АБО” та ін.

.2 Оцінка рівня небезпеки виникнення аварій і травм

Методикою оцінки рівня небезпеки робочих місць, машин, виробничих процесів та окремих виробництв передбачено пошук об'єктивного критерію (показника) рівня небезпеки для конкретного об'єкта. Таким показником вибрана ймовірність виникнення аварій або травм залежно від досліджуваного явища.

Для оцінки рівня небезпеки певного об'єкта чи явища можна застосувати метод обчислення ймовірності виникнення будь-якого випадкового явища, який широко застосовують в зарубіжній інженерній практиці.

Основні його принципи полягають у тому, що на основі обстеження робочого місця чи окремої машини (об'єкта) виявляють виробничі небезпеки, можливі аварійні або травмо-небезпечні ситуації. При оцінці ситуацій визначають події, які можуть стати головною подією при побудові логіко-імітаційної моделі аварії або травми. Після цього будують модель (“дерево відмов і помилок оператора”). При цьому важливе значення має правильний вибір головної події.

Головну подію (конкретна аварія або травма), модель якої нам необхідно побудувати, вибирають виходячи з оцінки відповідного об'єкта, виробництва чи окремої одиниці обладнання і змісту його найбільш небезпечного явища, яке за певних умов виробництва може виникнути.

Залежно від об'єкта головними подіями можуть бути:

для технологічного обладнання: “удар”, “падіння людини”, “електричний удар”, “опік тіла” тощо;

для господарства (підприємства) в цілому: “вихід з ладу обладнання”, “пошкодження електричного обладнання”, “пошкодження будівель”, “пожежа” тощо.

Після вибору головного випадкового явища (події) розпочинають побудову моделі (“дерева”). Використовуючи оператора “І” та “АБО”, виконують набір ситуацій (відомих до цього), які можуть призвести до події, вибраної як головна. Наприклад, якщо головною подією при процесі доїння корів буде “витік аміаку з холодильної установки”, то зразу можна вказати ситуації, що можуть виникнути і призвести до витікання: 1 - роз герметизація резервуару з холодоагентом.

Після визначення відповідних аварійних або травмонебезпечних ситуацій та їх кількості, визначають інші події, що входять до кожної такої ситуації, логічним аналізом із застосуванням операторів “І”, “АБО” та інших. Процес побудови моделі триває, поки не будуть знайдені усі базові події, що визначають межу моделі. Слід мати на увазі, що кожна випадкова подія, до якої входять базові події, може формуватися й виникати при входженні у неї двох трьох і більше базових подій за допомогою відповідних операторів.

Повністю побудована і перевірена модель підлягає математичній обробці для визначення ймовірності кожної випадкової події, що увійшла до моделі, починаючи з базових і закінчуючи головною.

Ймовірність базових подій визначають за даними виробництва. Наприклад, базова подія “стан контролю з охорони праці”. Для визначення ймовірності ми повинні встановити, наскільки (%) від ідеального рівня здійснюється відповідний контроль на об'єкті. Якщо буде встановлено, що такий рівень контролю становить 50 або 30 %, то ймовірність відповідно дорівнює 0,5 і 0,3. При відсутності контролю ймовірність “не здійснення контролю” становитиме 1, якщо контроль ідеальний, то відповідно ймовірність дорівнює 0.

Після обчислення ймовірності всіх подій, розміщених у ромбах, і базових подій, починаючи з лівої нижньої гілки “дерева”, позначають номерами всі випадкові події, що увійшли до моделі.

На цьому можна вважати, що певна модель підготовлена до математичної обробки. Для виконання математичних обчислень ймовірностей випадкових подій логіко-імітаційної моделі застосовують формули.

. Нехай дві базові події з ймовірностями р1 і Р2 за допомогою оператора “І” входять у наступну третю подію. Ймовірність виникнення цієї події Р3 можна визначити так:

Р3 = Р1 × Р2        (4.1)

. 3а допомогою оператора “І” три події з ймовірностями Р1, Р2 і Р3 формують четверту випадкову подію. Ймовірність цієї події Р4 обчислюють так:

Р4 = Р1 × Р2 × Р3 (4.2)

. Оператор “І” об'єднує п подій з ймовірностями Р1 Р2,Р3,..., Рn. Тоді ймовірність вихідної події Р:

Р = Р1 × Р2 × Р3 ×...Рn.  (4.3)

. Дві базові події з ймовірностями Р1 і Р2 за допомогою оператора “АБО” входять до третьої події. Ймовірність Р3 становитиме:

Р3 = Р1 + Р2 - Р1 × Р2. (4.4)

. Оператор “АБО” об'єднує три базові події з ймовірностями Р1 Р2 і Р3, які за допомогою цього оператора входять у наступну подію з ймовірністю Р4. Ймовірність цієї події можна визначити за формулою:

Р4 = Р1 + Р2 + Р3 - Р1 × Р2 - Р1 × Р3 - Р2 × Р3 + Р1 × Р2 × Р3       (4.5)

. Якщо в оператор “АБО” входять чотири і більше випадкових базових подій з відомими значеннями ймовірностей, то для спрощення обчислень їх згруповують по дві або по три події і застосовують наведені формули. Після визначення ймовірностей вихідних подій кожної з таких груп, їх знову необхідно згрупувати і виконати аналогічні обчислення, аж поки не залишаться дві або три події, з якими необхідно провести ті ж операції.

Так, поступово обчислюють ймовірність вихідних подій кожного окремого розгалуження, наближуємось до головної події і обчислюємо ймовірність її виникнення.

Значення ймовірності головних подій, що досліджуються, нажаль, не можна порівняти з нормативними значеннями певного ступеня ризику для певної людино-машинної системи, бо таких даних просто не існує. Але значення ймовірності тієї чи іншої події, обчислені при дослідженні конкретної моделі, дає уяву про високу, середню і незначну (малоймовірну) небезпеку.

Для проведення обчислень ймовірності травми використовуємо логіко-імітаційну модель процесу її формування:

. Ймовірність події Р3:

Р3 = Р1 + Р2 - Р1 × Р2  (4.6)

Умовно прийнято, що ймовірність базових подій Р1 = 0,4, а Р2 = 0,3. Підставивши дані ймовірностей базових подій, одержимо: Р3 = 0,4 + 0,3 - 0,4 × 0,3 = 0,58

Слід зауважити, що обчислення ймовірностей випадкових подій проводяться відповідно до положень булевої алгебри.

Аналогічно обчислюємо ймовірність інших подій залежно від їх номера:

Р6 = Р4 + Р5 - Р4 × Р5= 0,65;

Р9 = Р7 + Р8 - Р7 × Р8 = 0,65;

Р10 = Р3 + Р6 + Р9 - Р3 × Р6 - Р3 × Р9 - Р6 × Р9 + Р3 × Р6 × Р9 = 0,11;

Р13 = Р11 + Р12 - Р11 - Р12 = 0,65

Р16 = Р14 + Р15 - р1 × р15 = 0,65;

Р19 = Р17 + Р18 - Р17 - Р18 = 0,65;

Р20 = Р13 + Р16 + Р19 - р13 × Р16 - Р13 × Р19 - Р16 × Р19 + Р13 × Р16 × Р19 = 0,36;

Р21 = 0,1;

Р22 = Р10 + Р20 - Р10 × Р20 = 0,43;

Р23 = Р22 × Р21 = 0,043

Таким чином, на робочому місці під час технічного обслуговування холодильної установки при наявності тих недоліків з охорони праці, які відображені у базових подіях на 100 таких місць, можна очікувати 4...3 травми. Якщо зазначені недоліки негайно усунути (підвищити професійний рівень працюючих, поліпшити контроль під час проведення технічного огляду), то можна побачити на моделі шляхом повторного розрахунку, що рівень небезпеки буде наближатися до 0, а рівень безпеки до 1.

Слід мати на увазі, що на даному робочому місці можуть бути й інші недоліки, які призведуть до травми з інших причин. Але складовими причинами іншої травми також можуть бути такі недоліки, як неефективний контроль чи низький професійний рівень знань працюючих. Тоді треба побудувати відповідну модель і виконати необхідні обчислення. Оскільки значення ймовірності виникнення аварії або травми (аварійної чи травмонебезпечної ситуації) найбільш точно і об'єктивно характеризує рівень небезпеки на конкретному об’єкті, то цим створені умови для удосконалення системи управління безпекою праці в окремих підрозділах або господарствах. При цьому значення ймовірності можуть бути використані при розробці заходів впливу на працюючих, що часто допускають небезпечні дії, і заохочуючи (стимулюючих) заходів до тих працюючих, на робочих місцях яких існує дуже низька ймовірність виникнення травми або аварії.

.3 Прогнозування небезпечних ситуацій та запобігання їх

Прогнозування подій у вигляді аварій і травм на виробництві має надзвичайно важливе значення у розробці ефективних заходів їх запобігання.

Існуючі методи прогнозування таких подій в основному ґрунтуються на аналізі статистичних даних їх наслідків залежно від часу. Але через певні їх недоліки вони не можуть бути застосовані спеціалістами безпосередньо на виробництві. Це пов'язано з тим, що спеціалісти відповідних служб господарств не мають статистичних даних, що характеризують аварійність або ступінь небезпеки того чи іншого обладнання чи виробничого процесу. При впроваджені у виробництво нових технологій, технологічних операцій, різних технічних засобів, речовин та матеріалів необхідний певний час для збирання статистичних даних. А якщо такі технологічні чи технічні засоби впроваджуються у виробництво невеликими серіями (одиницями), то потрібні статистичні дані можна не одержати аж до зняття їх із виробництва й експлуатації, хоч аварії і нещасні випадки, що трапились при цьому, і призвели до важких наслідків.

Все це свідчить про те, що для запобігання аваріям, травмам безпосередньо у господарствах потрібний доступний, простий і ефективний спосіб їх прогнозування.

Поняття “управління охороною праці” трактується як розробка, прийняття та реалізація рішень, спрямованих на створення здорових і безпечних умов.

Існуюча система управління охороною праці має вигляд своєрідної структурної схеми організації охорони праці на виробництві, у якій показані функції й основні завдання цієї системи. Крім цього, вказується орган і об'єкт управління, вхідна і вихідна інформації, прямий і зворотній зв'язок.

При розробці ефективної системи управління безпекою життєдіяльності необхідно передбачити відповідну оцінку і порядок стимулювання роботи з охорони праці. У новій системі рекомендується застосувати об'єктивний метод оцінки стану охорони праці шляхом обчислення ймовірності можливого виникнення травми у працюючих або аварії на певному робочому місці.

.4 Розробка заходів що до захисту цивільного населення

Забезпечення захисту населення і територій у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій є одним з найважливіших завдань.

Актуальність проблеми забезпечення природно-техногенної безпеки населення і територій зумовлена тенденціями зростання втрат людей і шкоди територіям, що спричиняються небезпечними природними явищами, промисловими аваріями і катастрофами. Ризик надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру невпинно зростає.

Захист населення і територій є системою загальнодержавних заходів, які реалізуються центральними і місцевими органами виконавчої влади, виконавчими органами рад, органами управління з питань надзвичайних ситуацій та цивільного захисту, підпорядкованими їм силами та засобами підприємств, установ, організацій незалежно від форм власності, добровільними формуваннями, що забезпечують виконання організаційних, інженерно-технічних, санітарно-гігієнічних, протиепідемічних та інших заходів у сфері запобігання та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій.

З метою захисту населення, зменшення втрат та шкоди економіці в разі виникнення надзвичайних ситуацій має проводитися спеціальний комплекс заходів.

Оповішення та інформування, яке досягається завчасним створенням і підтримкою в постійній готовності загальнодержавної, територіальних та об'єктових оповіщення населення.

Спостереження і контроль за довкіллям, продуктами харчування і водою забезпечується створенням і підтримкою в постійній готовності загальнодержавної і територіальних систем спостереження і контролю з включенням до них існуючих сил та засобів контролю незалежно від підпорядкованості.

Укриття в захисних спорудах, якому підлягає усе населення відповідно до приналежності (працююча зміна, населення, яке проживає в небезпечних зонах, досягається створенням фонду захисних споруд.

Евакуаційні заходи, які проводяться в містах та інших населених пунктах, і мають об'єкти підвищеної небезпеки, а також у воєнний час, основним способом захисту населення є евакуація і розміщення його у позаміській зоні.

Інженерний захист проводиться з метою виконання вимог ІТЗ із питань будови міст, розміщення ПНО, будівлі будинків, інженерних споруд та інше.

Медичний захист проводиться для зменшення ступеня ураження людей,

своєчасного надання допомоги постраждалим та їх лікування, забезпечення епідемічного благополуччя в районах надзвичайних ситуацій.

Біологічний захист включає своєчасне виявлення чинників біологічного зараження, їх характеру і масштабів, проведення комплексу адміністративно-господарських, режимно-обмежувальних і спеціальних протиепідемічних та медичних заходів.

Радіаційний і хімічний захист включає заходи щодо виявлення і оцінки радіаційної та хімічної обстановки, організацію і здійснення дозиметричного та хімічного контролю, розроблення типових режимів радіаційного захисту, забезпечення засобами індивідуального захисту, організацію і проведення спеціальної обробки.

Висновок за розділом

Успішна профілактика виробничого травматизму та професійної захворюваності можлива лише за умови ретельного вивчення причин їх виникнення. Для полегшення цього завдання прийнято поділяти причини виробничого травматизму і професійної захворюваності на такі основні групи: організаційні, технічні, санітарно-гігієнічні, економічні, психофізіологічні.

Розділ 5. Розрахунок економічної ефективності висаджувального апарата картоплесаджалки

.1 Доцільність та значення впровадження висаджувального апарату картоплесаджалки

Аналіз конструктивно-технологічних схем існуючих картоплесаджалок показує, що вони мають ряд недоліків, а саме:

габаритність;

не точність вкладення бульби у канаву;

пошкодження насіннєвого матеріалу;

перевитрата насіннєвого матеріалу;

малий об’єм виконання робіт;

Роблячи аналіз основних показників, можна сказати що запропонований тип картоплесадильного апарата може працювати на вищих робочих швидкостях, потребує меншої потужності для приводу, має меншу масу.

Аналіз конструктивно-технологічних схем існуючих розкидачів органічних добрив показує, що вони мають недостатню ширину захвату, що є важливим параметром при внесенні підготовлених (перепрілих, сепарованих та ін.) органічних добрив, або таких, як проморожені озерні сапропелі. Крім цього, використання горизонтальних бітерів, робота яких побудована на подрібненні матеріалу та скиданні його на поверхню поля за машиною, призводить до нерівномірності розподілу органічних добрив по поверхні поля.

Важливим є також питання зменшення металомісткості картоплесаджалки, від якої залежить вартість машини та тиск її на грунт.

Аналіз запропонованого технічного рішення показує, що у випуску впровадження нового висаджувального апарату картоплесаджалки економічний ефект очікується за рахунок збільшення швидкості МТА, а також зменшення металоконструкції картоплесаджалки.

.2 Вихідні дані для розрахунку економічної ефективності

Розрахунок техніко-економічних показників виконувався у порівнянні із серійною картоплесаджалкою КСН-2Л. За базовий агрегат приймаємо агрегат в складі трактора Т-25 та картоплесаджалки.

Таблиця 5.1 Вихідні дані

.3 Визначення економічної ефективності картоплесаджалки

. Продуктивність картоплесаджалки за годину визначається за формулою:

W = 0,36 * B** (5.1)

Де В - ширина захвату картоплесаджалки, м.

 - швидкість руху картоплесаджалки, км/год

 - коефіцієнт використання робочого часун = 0,36*1,4* 5,0*0,85 = 2,14 га/год.б = 0,36*1,4*3,7 *0,80 = 1,49 га/год.

. Продуктивність картоплесаджалки за зміну

зм = W T га/зміну (5.2)

де W - годинна продуктивність картоплесаджалки, га/год;

Т - тривалість робочого дня, год.

Нової картоплесаджалки:змн = 2,14 *10 = 21,4 га/зм

Базової картоплесаджалки:змб =1,49 * 10 = 14,9 га/зм

. Річний обсяг робіт із садіння картоплі:

= Wзм * tp га/рік, (5.3)

де Wзм - продуктивність картоплесаджалки за зміну,- річне завантаження картоплесаджалки, год;

= T* D год,  (5.4)

де Т - тривалість робочого дня, год,- максимальна допустима кількість днів роботи картоплесаджалки, днів.рб = 10 * 10 = 100 год.

Отже, для нового варіанту Qн = 21,4* 100 = 2140,0 га/рік

для базового Qб =14,9* 100 = 1490,0 га/год.

Таким чином, збільшення річного виробітку нової картоплесаджалки на за рахунок збільшення її продуктивності становить:= Qн- Qб = 650,0 га /рік

. Затрати праці на роботи із садіння картоплі:

з = Л/W люд-год/га, (5.5)

де Л - кількість людей, що обслуговують картоплесаджалку, чол.,- продуктивність картоплесаджалки за годину, га/год.

Отже, для нової картоплесаджалки Vн = 1 /2,14 = 0,47 люд-год./га

для базової Vб = 1/1,49 = 0,67 люд-год./га

.Річна економія затрат праці при застосуванні нової картоплесаджалки

зн = (Vб - Vн) - Q, люд-год, (5.6)

де Vб, Vн - затрати праці на садіння картоплі відповідно базовою і новою картоплесаджалками, люд-год./га;- збільшення річного обсягу робіт із садіння картоплі, га/рік

Отже,         Vзн = (0,67 - 0,47) * 650,0 = 130,0 люд-год.

.4 Визначення економічної ефективності застосування розроблюваної картоплесаджалки

. Вартість 1 кг чистої маси матеріалів, що йдуть на виготовлення ланцюгово-ложкового висаджувального апарату

М = Gм / σч, грн/кг (5.7)

де Gм - вартість матеріалів в собівартості ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн;

σч - чиста маса ланцюгово-ложкового висаджувального апарату без покупних частин, кг.

М = 680/85 = 8,0 грн/кг

. Затрати на виготовлення нового ланцюгово-ложкового висаджувального апарату без вартості матеріалів і покупних частин, що йдуть на 1 кг його чистої маси:

Н = (Сб - (СМ + СПВ)) / σч, грн/кг, (5.8)

де Сб - собівартість ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн;

СМ - вартість матеріалів в собівартості базового ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн.;

СПВ - вартість покупних виробів, що використовуються в новому ланцюгово-ложкового висаджувального апарату в оптових цінах з затратами на доставку, грн,

σч - маса ланцюгово-ложкового висаджувального апарату без покупних виробів, кг.

Н = (3500- (1800 + 150)) / 70 = 22,14 грн/кг

. Галузева собівартість картоплесаджалки на стадії технічного завдання

Со = σчн (λ* Н *КМ + М) + СНВ *КТЗ, грн (5.9)

де σчн - чиста маса ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, кг;

λ = 1,2 - коефіціент конструктивної складності ланцюгово-ложкового висаджувального апарату в порівнянні з технологією виготовлення базового варіанту;

Н - затрати на виготовлення ланцюгово-ложкового висаджувального апарату без покупних виробів, що припадають на 1 кг чистої маси, грн.;

КН = 1,1 - коефіцієнт зміни “Н” в залежності від обсягу випуску;

М - вартість 1 кг чистої маси матеріалів для нової картоплесаджалки, грн/кг;

Спв - вартість покупних виробів картоплесаджалки, грн.;

Ктз = 1,05…1,15 - коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат, приймаємо Ктз = 1,1.

Отже, Со = 70 (1,2 * 22,14 *1,1 +8,0) + 150 * 1,1 = 3031,31 грн.

. Нормативний прибуток

ПН = Со * Ро/100, грн (5.10)

де Со - галузева собівартість ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн.;

Ро = 25 % - норматив галузевої рентабельності,

Отже ПН = 3031,31 * 25/100= 757,83 грн.

. Оптова ціна нового ланцюгово-ложкового висаджувального апарату з врахуванням податку на додану вартість.

Цо = (Со + Пн *(1 + Пдв/100) грн., (5.11)

де Пдв=20% - податок на додану вартість.

Отже,Цв = (3031,31 + 757,83)∙(1+20/100)=4546,97 грн.

. Відпускна ціна нового ланцюгово-ложкового висаджувального апарату з урахуванням торгівельної націнки посередницької організації, яка здійснює продаж сільськогосподарської техніки:

Цв = Ц0(1+Тн/100), грн. (5.12)

де Тн - торгівельна націнка посередницької організації на картоплесаджалку, %

Для фірм Тернопільської області вона становить 20%.

Таким чином

Цв=4546,97∙(1+20/100)=5456,36 грн.

.5 Визначення економічної ефективності застосування картоплесаджалки із ланцюгово-ложковим висаджувальним апаратом

Сз = ЗП + СП + А + R + Е + Z + UСМ, грн/га, (5.13)

де ЗП - заробітна плата механізатора, грн/га;

СП - відрахування на соціальні потреби, грн/га;

А - амортизаційні затрати на реновацію, грн/га;- затрати на ремонт і техобслуговування, грн/га;

Е - затрати на пальне, грн/га;- затрати на зберігання, грн/га;ем - затрати на експлуатаційні матеріали, грн/га

а) Затрати на заробітну плату

ЗП=ЗПо+ЗПд, грн./га (5.14)

де ЗПо - основна заробітна плата тракториста;

ЗПд - відрахування на додаткову оплату.

ЗПо =, грн/га (5.15)

ЗПд=ЗПО∙КД/100, грн./га.

де f rm, f rn - тарифна ставка механізатора, грн/год;- годинна продуктивність картоплесаджалки, га/год

КД=20%.

Обслуговуючим персоналом картоплесаджалки є тракторист із ставкою 16,27 грн./год.

Отже, для нової картоплесаджалки

ЗПН= 16,27 / 2,14*20/100 = 1,52 грн./га.

для базової картоплесаджалки

ЗПБ = 16,27 /1,49 *20/100= 2,18 грн/га

б) Відрахування на соціальні потреби

СП=ЗП∙КСП/100, грн./га, (5.16)

де КСП - коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальні потреби, КСП =36,3%.

Отже, для нової СПН = 1,52∙36,3/100=0,55 грн./га.

для базової СПБ =2,18∙36,3/100=0,79 грн./га.

в) Амортизаційні витрати на реновацію картоплесаджалки

А = (Цв * а)/ (100 * W * tр), грн/т (5.17)

де Цв - відпускна ціна ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн;

а - нормативний коефіцієнт відрахувань на реновацію, %, згідно додатку           приймаємо а = 15 %- годинна продуктивність картоплесаджалки, т/годр - річне завантаження картоплесаджалки, год.

Отже для нової

АН= (5456,36 *15) / (100* 2,14*100) = 3,82 грн/га

для базової

Аб = (6400*15)/ (100 *1,49* 100) = 6,44 грн/га

г) Витрати на капітальний, поточний ремонт і техогляди картоплесаджалки

= (Цв * r)/ (100 * W * tр), грн/га (5.18)

де Цв - відпускна ціна ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, грн;- норматив щорічних відрахувань на капітальний, поточний ремонт і техогляди, %, згідно додатку приймаємо r = 14 %;- годинна продуктивність картоплесаджалки, т/год, р - річне завантаження картоплесаджалки, год.

Отже для новоїН = (5456,36 *14) / (100 * 2,14 * 100) =3,55 грн/га

для базовоїб = (6400,0 * 14) / (100* 1,49*100) = 6,01 грн/га

д) Витрати на дизпаливо, необхідне для роботи двигуна трактора, щоб привести в рух висаджу вальний апарат

Р =(NO * qп * Це)/ W (5.19)

де NO - потужність, необхідна для приводу ланцюгово-ложкового висаджувального апарату, кВт;п - питома витрата пального трактора;

Це - вартість пального, грн./кг;- годинна продуктивність картоплесаджалки.

Отже для нової

Рн= (12,0 * 0,180 *10,5)/ 2,14=10,59 грн/га

для базової

Рб = (14,2* 0,180*10,5)/ 1,49=18,01 грн/га

з) витрати на зберігання

= (ТН *frc)/ Q, грн/га (5.20)

де ТН - норматив витрат праці на підготовку картоплесаджалки до зберігання, люд-год. Згідно додатку, приймаємо ТН = 3 люд.-год.;- годинна тарифна ставка слюсаря при виконанні робіт, пов’язаних з підготовкою машини до зберігання, грн/год. Вона становить 10,03 грн./год.- річний обсяг робіт із садіння картоплі, га/рік.

Отже, для нової ZН = 3∙10,03/2140,0=0,014 грн./га.

для базової ZБ =3∙10,03/1490,0=0,020 грн./га.

ж) Витрати на матеріали, що використовуються при експлуатації картоплесаджалки

н =qМ *ЦМ, грн/га (5.21)

де qМ - питома витрата матеріалів на експлуатацію ланцюгово-ложкового висаджувального апарату. Приймаємо згідно додатку, як для машин з масою до 2500 кг і заносимо в таблицю 5.2.      

ЦМ - прейскурантна ціна матеріалів, грн/га.

Таблиця 5.2 Дані по витраті матеріалів на експлуатацію картоплесаджалки

Приймаємо, що витрати на матеріали для обох варіантів будуть однакові.

ен =UМ /Q, грн/т (5.22)

де UМ - витрати на матеріали, що використовуються при експлуатації, грн; - річний обсяг робіт, грн/т.

Отже для нової: ен =12,31/2140,0= 0,006 грн/га

для базової Uен =12,31/1490,0= 0,008 грн/га

Отже повна собівартість робіт:

для нової Сзн = 1,52 + 0,55 + 3,82 + 3,55 + 10,59 + 0,014 +0,006 = 20,05 грн.

для базової Сзб = 2,18 + 0,79 + 6,44+ 6,01 + 18,01 + 0,020 +0,008 = 33,46 грн

. Експлуатаційні витрати на ланцюгово-ложковий висаджувальний апарат картоплесаджалки

= ЗП + СП + R +E + Z + Uен (5.23)

де ЗП - витрати на зарплату, грн/га

СП - відрахування на соціальні потреби, грн./га- витрати на капітальний, поточний ремонт і техобслуговування, грн/га- витрати на паливо- витрати на зберігання, грн/гаен - витрати на експлуатаційні матеріали, грн/га

Отже, для новогон =1,52 + 0,55 + 3,55 + 10,59 + 0,014 +0,006 = 16,23 грн.

для базовогоб = 2,18 + 0,79 + 6,01 + 18,01 + 0,020 +0,008 = 27,02 грн

. Питомі капіталовкладення в сфері експлуатації ланцюгово-ложкового висаджувального апарату картоплесаджалки.

Кпит = Цв/ (W* tp), грн/га (5.24)

де Цв - відпускна ціна ланцюгово-ложкового висаджу вального апарату, грн;- годинна продуктивність, га/год, - річне завантаження картоплесаджалки, год

Отже, для нової картоплесаджалки

Кпитн = 5456,36/2,14 *100) = 25,49 грн/га

для базової

Кпитб = 6400/(1,49*100) =42,95 грн/га

. Питома металомісткість картоплесаджалки

Мпит = σЗ /Q, кг/га (5.25)

де σЗ - маса зібраного ланцюгово-ложкового висаджу вального апарату, кг,- річний обсяг збиральних робіт, га/рік.

Отже для нової

Мпит.б = 80/ 2140,0= 0,037 кг/га

для базової

Мпит.н = 85/1490= 0,057 кг/га

. Річна економія грошових засобів на експлуатаційних витратах при використанні одного ланцюгово-ложкового висаджу вального апарату

εРЕ = Q * (UБ - UН) (5.26)

- річний обсяг збиральних робіт, га/год;Б, UН - прямі експлуатаційні витрати відповідно на базову і нову картоплесаджалку

Отже εРЕ = 2140,0(27,02- 16,23) =23090,60 грн.

. Строк окупності капіталовкладень на придбання ланцюгово-ложкового висаджу вального апарату

Ток = КП/ εРЕ, років (5.27)

де Кп - капіталовкладення на придбання нового ланцюгово-ложкового висаджу вального апарату

Кп = (Цв.б.пп.-Цв.б.)+Цв.н. = (9000-6400)+5456,36=8056,36 грн.

Отже ТОК = 8056,36/23090,60= 0,35 року

Зведені дані економічних обгрунтувань доцільності застосування нової картоплесаджалки зведені в табл. 5.3.

Таблиця 5.3 Техніко-економічні показники використання картоплесаджалки

Висновок за розділом

Зробивши техніко-економічний аналіз, можна сказати що запропонований мною висаджу вальний апарат картоплесадильної машини потребує менше економічних затрат та термін окупності становитиме 0,35 року.

Висновки

Під час виконання дипломного проекту мною був створений новий висаджувальний апарат картоплесадильної машини на основі детального вивчення інших висаджувальних апаратів, а саме ланцюгово-ложечкового типу. Перевагами даного апарату над іншими є:

Точність подання однієї картоплини на висаджу вальну ложечку;

Точність потрапляння бульби картоплі у грунт за рахунок змешення її висоти падіння;

Дана картоплесаджалка буде мати спільну раму з розкидачем внесення органічних добрив, що зменшить витрати на виконання операції;

Простота конструкції, мала маса та габаритність, та ін.

Середня врожайність картоплі в Україні у сприятливі роки 125-130 ц/га. Урожайність залежить від багатьох факторів, одним із таких факторів є вибір картоплесаджалки. Запропонований мною висаджувальний апарат картоплесаджалки зможе збільшити врожайність у 1,5 рази.

Бібліографічний список

1.      Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т./ В.И. Анурьев. - М.: Т. 2. - 5-е изд., перераб. и доп. Машиностроение, 1978. - 559 с., ил.

.        Теория, конструкція и расчет сельскохозяйственных машин: Учебник для вузоссельскохозяйственного машиностроения / [Е.С. Босой, О.В. Верняев, И.И. Смирнов, Е.Г. Султан-Шах.]. - под. ред. Е.С. Босого - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977 - 568 с., ил.

.        Водолазов И.К. Курсовое и дипломное проектирование по механизации сельского хозяйства./ И.К. Водолазов - М.: Агропромиздат, 1991. - 335 с.

.        Водяник І.І. Експлуатаційні властивості тракторів і автомобілів./ І.І. Водяник - К.: Урожай, 1994. - 224 с.

.        Сільськогосподарські машини. Основи теорії та розрахунку: Підручник / [Д.Г. Войтюк, В.М. Барановський, В.М. Булгаков та ін.]; за ред. Д.Г. Войтюка. - К.: Вища освіта, 2005.-464с.:іл..

.        Глебов Ю.П. Совершенствование организации инструктажа по охране труда на сельскохозяственных предприятиях./ Ю.П. Глебов - М.: Агропромиздат, 1988. - 164 с.

.        Грушецький С.М. Інноваційна картопляна техніка - комплексне рішення задач / С.М. Грушецький //Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодержавний міжвід. наук.-техн. зб. Під заг. ред. І.М. Черновола. - Кіровоград: КНТУ, 2009. - Вип. 39. - С. 68-81.

.        Деминцев С.И. Тракторы Т-40М и Т-40АМ. Учеб. Пособие для обучения рабочих на производстве. Изд. 3-е, переработ. и доп./ С.И. Деминцев - М.: Высшая школа, 1976. - 224 с.

.        Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для машиностр. спец. вузов. / М.Н. Иванов - 4-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.

.        В.Ю.Ільченко. Експлуатація машинно-тракторного парку в аграрному виробництві / В.Ю.Ільченко, П.І.Карасьов, А.С.Лімонт.;. - К.: Урожай, 1993. - 288 с.

.        Кленин Н.И. Сельскохозяйственные машины: Элементы теории робочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1980. - 671с., ил.

.        Кравчука В.І. Сучасні тенденції розвитку конструкцій сільськогосподарської техніки / В.І. Кравчука, М.І. Грицишина, С.М. Коваля. - К.: Аграрна наука, 2004. - 396 с.

.        Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / [С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др.] - 2-е изд., перераб. и доп. за заг. ред. С.А. Чернавский - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с.: ил.

.        Справочник по сопротивлению материалов./ М.И. Любошиц Г.М. Ицкович Изд. 2-е, исправл. и дополн. - Минск: Вышейшая школа, 1969. - 464 с.

.        Марченко Н.М. Механизация внесения органических удобрений /

.        Н.М. Марченко, Г.И. Личман, А.Е. Шабалкин. - М.: ВО «Агропромиздат», 1990. - 207с.

.        Машиновикористання в землеробстві / [В.Ю.Ільченко, Ю.П.Нагірний, П.А.Джолос та ін.]; За ред. В.Ю.Ільченка. - К.: Урожай, 1996. - 384 с.

.        Налимов В.В. Статистические методы планирования эксперимента / В.В. Налимов. - М.: Наука, 1970. - 378с.

.        Операціїна технологія виробництва картоплі / [В.І.Дзюба, В.Г.Батюта, В.С.Куценко та ін.]; За ред. В.І.Дзюби, В.Г.Батюти.: - К.: Урожай, 1987. - 200 с., іл.

.        Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / [Г.Е. Листопад, Г.К. Демидов, Б.Д. Зонов и др.]; Под общей ред. Г.Е. Листопада. - М.: Агропромиздат, 1986. - 688 с.

.        Науково-технічні та енергетичні засади агропромислового виробництва: Колективна монографія / За ред. В.В. Снітинського, В.М. Боярчука, С.В. Мягкоти, О.С. Калахана, С.Й. Ковалишина, Д.В. Кузенка, В.Т. Дмитріва. - Львів: Львів. нац. агроунівеситет, 2012. - 244с.

.        Филатов А.С. Безопасность труда в сельскохозяйственном производстве./ А.С. Филатов - М.: Росагропромиздат, 1988. - 364 с.

.        Хайліс Г.А. Основи теорії і розрахунку сільськогосподарських машин: Навч. Посібник./ Г.А. Хайліс - Київ: вид-во УСГА, 1992. - 240 с.

.        Чернилевський Д.В. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие/ Д.В. Чернилевский.- 2-е изд., перераб. и доп. - К: Выща школа. Головное изд-во, 1987.- 328с.