Механізація збирання зернових культур з модернізацією зернозбирального комбайна КЗС-9 "Славутич"

Механізація збирання зернових культур з модернізацією зернозбирального комбайна КЗС-9 "Славутич"

Курсовий проект

Тема: МЕХАНІЗАЦІЯ збирання зернових культур з модернізацією зернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ТЕХНОЛОГІЇ ЗБИРАННЯ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

1.1 Аналіз існуючих технологій та засобів механізації для збирання зернових

1.2 Обґрунтування теми курсового проекту

2. розробка механізованої технології збирання зернових

3. МОДЕРНІЗАЦІЯ конструкції ЗЕРНОВОГО бункера 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 пропонуємого вивантажувального зернового бункера

4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ

4.1 Загальні положення

4.2 Визначення річного економічного ефекту від впровадження запропонованих технологічних рішень

4.3 Визначення річного економічного ефекту від впровадження модернізованого комбайна КЗС-9 „Славутич”

4.4 Сумарний річний економічний ефект

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Внаслідок не комплексного підходу до здійснення аграрної реформи, порушення еквівалентного обміну між промисловістю і сільським господарством, штучного відриву кредитно-фінансової системи від аграрної сфери економіки сталої тенденції набуло скорочення виробництва сільськогосподарської продукції, посилення руйнування ресурсного потенціалу агропромислових товаровиробників, зниження їх платоспроможності.

Значно погіршилось матеріально-технічне забезпечення сільського господарства, відбувається виродження генетичного потенціалу рослинницьких і тваринницьких галузей, майже призупинився інвестиційний процес, практично не провадиться оновлення машинно-технічного парку. За десятирічний період кількість тракторів у сільськогосподарському виробництві зменшилась майже у два рази, а зернозбиральних комбайнів - на 40 %. Особливої гостроти набуло зменшення у кілька разів обсягів внесення мінеральних та органічних добрив. Значно погіршилось постачання хімічних засобів захисту рослин. Набула розбалансованого характеру система насінництва зернових, технічних і кормових культур. Зазначене призвело до зниження на 51 % виробництва валової продукції сільського господарства в країні. Майже наполовину скоротилися обсяги виробництва зерна, у 2,5 рази - цукрових буряків, у 4 рази - цукру, на 50-60 % - м'яса і молока.

Найбільш важливе значення для дальшого розвитку зернового господарства матимуть розробка і впровадження зональних і внутрізональних систем його ведення з комплексом агротехнічних, меліоративних, організаційно-господарських та інших заходів, спрямованих на підвищення врожайності й валового збору зерна, формування зон його товарного виробництва і поглиблення спеціалізації господарств на виробництві окремих культур.

1. ТЕХНОЛОГІЇ ЗБИРАННЯ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

1.1 Аналіз існуючих технологій та засобів механізації для збирання зернових

Збирання врожаю зернових культур представляє собою дуже складний та трудомісткий комплекс робіт, який потребує залучення значної кількості мобільних і стаціонарних агрегатів, транспортних засобів, а також людей. Для підвищення продуктивності праці, зменшення витрат палива, зменшення ручної сили використовуються та впроваджуються інтенсивні технології, щодо вирощування та збирання зернових культур. По можливості в господарствах Миколаївської області купується або орендується нова сільськогосподарська техніка, як вітчизняного, так і закордонного виробництва. Збирання зернових в господарствах області проходить в основному за допомогою комбайнів СК-5 “Нива”, Дон - 1500 та КЗС-9 “Славутич”.

Роботи за існуючими технологіями вирощування ярих та озимих зернових розпочинаються зразу після збирання попередника. Спочатку проводиться лущення в два кроки на невелику глибину дисковими знаряддями. Для накопичення ґрунтової родючості на поле вноситься органічні та мінеральні добрива. На кожний гектар пара під осінню оранку вносять до 90 тон напівперепрівшого навозу та 3...5 ц мінеральних добрив. Норми внесення уточнюються по результатам ґрунтового аналізу. Особливу увагу приділяють на рівномірність розкидування добрив по поверхні поля. На протязі всього періоду вирощування інженерні служби уважно слідкують за посівами та проводять необхідний комплекс робіт.

Існує два поняття врожаю: складський та біологічний (польовий). Різниця між ними складає величину втрат врожаю при збиранні. Залишені в полі від неякісного збирання колосків, загублене зерно або солома представляють собою не тільки прямі збитки від недобору врожаю, але і створюють умови для розвитку шкідників та хвороби зернових культур, тому боротьба з втратами при збиранні врожаю має важливе народногосподарське значення. Важно не тільки виростити, але й зібрати врожай без втрат.

Технологія збирання зернових культур складається з наступних операцій: зрізування стебел, обмолочування, виділення зерна з вороху та очищення його від домішок. Ці операції виконують в безперервному потоці одну за одною або з нетривалими перервами. Крім основних операцій, при збиранні хлібів проводять допоміжні: транспортують зерно від комбайнів на тік або хлібоприймальний пункт, збирають і скирдують солому, лущать стерню. Комплекс технічних засобів для збирання зернових приведений в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Комплекс оптимального набору технічних засобів для збирання зернових

В даний час найбільшого розповсюдження набули два способи збирання зернових: однофазний (пряме комбайнування) та двофазний (роздільний).

При скошуванні хлібів в валки жатками закладається основа для якісної роботи підбирачів. Найбільш чисто підбирається хлібна маса з валків в тому випадку, коли стебла в валку розташовані один на одному та направлені під кутом 10...25⁰ до вісі валка. Такі валки найбільш стійкі до просідання та менше розкидаються вітром.

В валках, де стебла розташовані під більшими кутами, колоски розташовані в одну сторону. Ці валки більш всього руйнуються вітром, а під час дощу вода по стеблам потрапляє в колосову зону, приводячи до пошкодження зерна. Тому треба слідкувати за тим, щоб соломини в валку були зложені під кутом до горизонту, забезпечуючи стікання вологи від колосу вниз, а не навпаки.

Як правило компактні (неширокі) валки підбираються з меншими втратами. Товщина валка не повинна бути більше допустимої (12...20 мм в залежності від зони) для доброго провітрювання хлібної маси та нормального дозрівання зерна в валку. Щоб не втратити оптимальних строків та своєчасно визначити умови збирання, організують спостереження за достиганням зерна та станом хлібостою. Передзбиральне спостереження за достиганням хлібів розпочинають за 10...12 днів до початку збиральних робіт. Найкращим строком скошування хлібів в валки являється середина воскової стиглості (вологість зерна складає 25...35 %).В залежності від конкретних умов (стан хлібів і погодні умови) вибирають роздільне або пряме комбайнування або обидва способи разом.

Роздільним способом збирають в першу чергу схильні до полягання, осипання, а також засмічені хліба. Щоб не допустити втрат при підбиранні валків не треба застосовувати роздільний спосіб на 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 проходи збирального агрегату по одному і тому ж полю. Його починають на 5-10 днів раніше, ніж однофазне. Загони розмічають так, щоб найдовша їх сторона співпала з напрямком оранки, валки вкладаються вздовж пануючих вітрів або під кутом до них, скошування проводиться впоперек або під кутом до напрямку посіву. Поля неправильної конфігурації розмічають так, щоб повздовжні сторони загонів були паралельні.

Незважаючи на те, що при роздільному збиранні витрачається більше технічних засобів і праці, економічна ефективність цього способу вища, ніж однофазного. Додаткові затрати при цьому виді збирання окупаються за рахунок збільшення зібраного зерна (в середньому на 1-4 ц/га) та зниження затрат праці і засобів механізації на післязбиральну обробку.

Для прямого комбайнування відводять чисті поля, які мають одночасно достиглий, відносно невисокий стеблостій та достатню стійкість до самоосипання. Збирання врожаю прямим комбайнуванням необхідно проводити не більш чим за чотири-пять днів після повної стиглості зерна. При підготовці поля обирають раціональну конфігурацію, розміри та направлення довгих сторін загонок, а також найбільш вигідніше співвідношення загонок. Готують поворотні полоси, проводять обкоси та прокоси. Позначають позначками любі перешкоди, які можуть заважати нормальній роботі збирально-транспортних агрегатів. Розмір загінок залежить від довжини гону або типу жаткових агрегатів, занятих на скошуванні хлібів в валки.

Вибір розміру загонки повинен сприяти досягненню максимальної продуктивності агрегатів, зайнятих при обмолочуванні хлібів. Якщо на полі планується одночасно використовувати декілька збирально-транспортних ланок, то число загонок повинно бути рівне або кратне числу цих ланок. Це створює необхідні умови до закінчення збирання зернових в загонах одночасно всіма комбайнами, виключає можливість їх розосередженністі по полям та запобігати потраплянню на зернообробні пункти неоднорідних партій зерна.

Для продуктивної роботи комбайни основної збиральної ланки збирають тільки загони прямокутної форми, а залишившуюся частину полів докошують комбайнами збиральної ланки по підготовці ланів.

З метою зменшення переїздів по полю транспортних засобів та підвищення їх продуктивності, обов’язково повинні готуватись розвантажувальні або транспортні магістралі. Які представляють собою повздовжні полоси загонки, вільні від хлібостою. Розвантажувальні магістралі прокладають з таким розрахунком, щоб вони відповідали місцю розвантаження зерна з бункера комбайна, а транспортні (через кожні 800…1000 м) – тільки для збільшення швидкості руху транспортних засобів по полю. Відстань між розвантажувальними магістралями залежить від швидкості наповнення бункерів, а транспортні від врожайності та ширини захвату жатного агрегату.

Впровадження в сільськогосподарське виробництво збирально-транспортних комплексів дають змогу значно зменшити строки збирання, зменшити втрати зерна, раціонально використовувати трудові ресурси, підвищити якість робіт та покращити використання обробляємої землі.

1.2 Обґрунтування теми курсового проекту

Виходячи з аналізу технологій збирання зернових культур в господарствах Миколаївської області, а також враховуючи перспективи подальшого розвитку збирання зернових культур з мінімальними втратами, можна зробити наступні висновки:

- за результатами проведеного пошуку, більшість господарств області в Миколаївської області, мають у своєму розпорядженні необхідні земельні угіддя, технічні та трудові ресурси для високоефективного виробництва;

- спеціалізація більшості господарств області це вирощування зернових та технічних культур, тому подальше нарощування обсягів цих галузей сприяє зростанню прибутку;

- в технології вирощування та збирання зернових культур є ще ряд недоліків, до яких слід віднести питання організаційного характеру під час збиральних робіт, порушення правил агротехніки, а також необґрунтоване використання машинно-тракторних агрегатів.

Виходячи з аналізу технологій збирання зернових можна зробити висновок, що на сьогоднішній день існує три основних способи збирання зернових. Із них однофазний спосіб є найбільш вигідним з точки зору експлуатаційних затрат та економії часу. Двохфазний спосіб потребує більшої затрати часу та експлуатаційних затрат, але зменшує втрати зерна та покращує його якість. Тому переваги окремим технологіям збирання надавати недоцільно тому, що вони залежать від природнокліматичних умов, а також наявності необхідного комплексу сучасних машин для збирання.

2. розробка механізованої технології збирання зернових

Комплексна механізація збирання зернових передбачає виконання вказаних операцій комплексами машин та обладнанням в кращі агротехнічні строки та в строгій відповідності з обраною технологією виробництва. Перед початком збиральної компанії вирішують питання технологічного забезпечення збирання: оцінюють об'єм робіт по культурам, розраховують середнє навантаження на комбайн, враховують можливості, способи та строки збирання за станом хлібної маси, підготовлюють поля та під’їздні шляхи до збирання, враховують способи та маршрути руху агрегатів й обслуговуючих машин, підготовлюють техніку до роботи, враховують відповідну її комплектацію, розраховують та організовують збирально-транспортні комплекси, враховують пункти технічного обслуговування та ремонту, підвезення пального та мастильних матеріалів в необхідній кількості.

Важливою передумовою успішного збирання хлібів є раціональне співвідношення посівних площ, які збираються одно- чи двофазним способом, що дозволяє зібрати врожай в оптимальні строки, з найменшими затратами праці, коштів та не допустити втрат. Також необхідно визначити, як можна точніше, початок та спосіб збирання врожаю.

На підставі використання інформації по прогнозуванню стану хлібостою, а також отриманим даним по результатам огляду ланів, уточнюють площі, які необхідно зібрати прямим комбайнуванням та роздільним способом, а також початок та строки збирання для кожного поля.

Щоб зібрати врожай зернових без втрат у максимально стислі строки, усі роботи по проведенню збирання повинні проводитись згідно розробленому плану, який складають на підставі знання видів та особливостей дозрівання окремих сортів культур, характеру засміченості полів, метеорологічних умов та наявності збиральної техніки.

Господарства області постійно вирощує перспективні сорти озимої пшениці та ячменю, які підлягають для вирощування за інтенсивною технологією: Дніпровська 846, Одеська 51 та Старт. Ці сорти мають специфіку наливання та одночасного дозрівання зерна. Найбільша кількість сухої речовини у зерні цих сортів накопичується в молочну фазу. Наливання зерна у більшості випадків закінчується при вологості 30...35 %. Їх рекомендують збирати у фазі середини воскової стиглості роздільним способом чи у фазі повної стиглості прямим комбайнуванням з таким розрахунком, щоб загальний період збирання першим чи другим способом не перевищував 6 - 7 днів після закінчення наливання зерна. При значному перестої на кореню у цих сортів неминучі вагомі втрати та зниження якості зерна. Ячмінь дозріває раніше ніж інші зернові культури, тому збирання треба починати з цієї культури.

Спочатку необхідно скошувати хлібну масу у валки на полях, які мають надмірну засміченість. Після того як зерно у валку достигло, а рослина маса висохла валки підбирають та обмолочують. На полях, хлібостій яких чистий та прямостоячий починають збирання прямим комбайнуванням. Закінчити збирання необхідно за 5 - 6 днів. Після закінчення збирання врожаю ячменю, проводиться скошування у валки озимої пшениці. Підбирання та обмолочування валків проводиться після того, як зерно в валках достигло фази повної стиглості. Збирання зернових відбувається в два етапи. Перший етап – збирання ячменю, другий – збирання озимої пшениці, гречки. Це обумовлено значним часовим інтервалом 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 врожайність пшениці на всьому масиві становить 4 - 4,5 т/га.

Господарства мають потреби в соломі та полові, так більшість з них займається тваринництвом. Крім цього незернову частину врожаю збирають частково для потреб населення, частка якої в середньому складає 30 % від соломи та полови. Останню частку незернової частини розкидають по полю, це підвищує родючість ґрунту, дає змогу відразу після збирання врожаю зерна провести первиний обробіток ґрунту, що в кінцевому результаті знижує загальні затрати на збирання врожаю.

Розрахунок техніко-економічних показників. Для раціонального та обґрунтованого вибору номенклатури збиральної техніки та транспортних засобів для кожного способу збирання є необхідним визначити техніко-експлуатаційні та техніко-економічні показники.

Допустима пропускна здатність молотарки комбайна (кг/с) визначається залежно від врожайності, соломистості, та вологості культури, що збирається:

 (2.1)

де q_в – можлива пропускна здатність залежно від соломистості та врожайності при нормальній вологості зернової маси, кг/с;

W_ф – фактична вологість зернової маси,

 (2.2)

де q_м – пропускна здатність молотарки при роботі в заданих умовах, кг/с;

 д_с – соломистість.

 (2.3)

де а₁ – коефіцієнт, який враховує пристосованість культури до обмолоту;

q_е – еталона пропускна здатність молотарки, кг/с;

U – врожайність зерна, т/га;

b₁ – коефіцієнт, який враховує тип молотильного пристрою.

Максимально допустима швидкість руху комбайна обмежується пропускною здатністю молотарки комбайна або потужністю двигуна. Допустима швидкість (V_{р пз}) за пропускною здатністю молотарки визначається виразом:

 (2.4)

де В_к – конструктивна ширина захвату жатки комбайна, м;

в – коефіцієнт використання ширини захвату жатки;

U – врожайність, т/га:

 (2.5)

де U_з – врожайність зерна, т/га.

.

Необхідна ефективна потужність двигуна при роботі комбайна зі швидкістю V_{р пз} визначається за виразом:

 (2.6)

де: R_м – опір переміщенню комбайна, кН;

з_мг – ККД трансмісії;

з_д – коефіцієнт, який враховує втрати потужності на буксування;

з_рп – коефіцієнт, що враховує втрати потужності в клинопасовій передачі;

N_пт – питомі витрати потужності на технологічний процес;

N_ввп^хх – затрати потужності на холостий хід механізмів машини;

N_ввп^доп – затрати потужності на привід допоміжних агрегатів;

з_ввп – ККД передач.

Опір руху комбайна визначаємо за формулою:

де G_м – сила тяжіння комбайна;

f_м – коефіцієнт опору коченню;

і – похил місцевості.

Робоча швидкість валкової жатки при скошуванні хлібів залежить від ширини захвату жатки і густини хлібостою. Швидкість V_p, км/год, визначають за формулою:

 (2.8)

де В_р – робоча ширина захвату жатки, м;

Г – густина хлібостою, шт/м².

Підставляючи значення визначаємо робочу швидкість валкової жатки:

.

Рівняння балансу часу зміни при збиранні зернових культур має вигляд:

 (2.9)

де Т_р – чистий робочий час зміни, витрачений на корисну роботу агрегату;

Т_х – час на холості повороти агрегату;

Т_то – час для технологічного обслуговування агрегату (очищення робочих органів, перевірка якості роботи, вивантаження зерна з бункера комбайна, заміна візка). Час на технологічне обслуговування агрегату розподіляється на циклове (Т_{то ц}) та позациклове (Т_{то п}), що планується в цілому на зміну. При прямому комбайнуванні Т_{то п} = 0,12 Т_зм;

Т_пз – час на підготовчо-завершальні роботи (Т_пз = 0,08 Т_зм);

Т_пер – час на переїзди з ділянки на ділянку протягом зміни (Т_пер = 0,02 Т_зм);

Т_воп – час для особистих потреб (Т_воп=0,048 Т_зм). Час для особистих потреб розподіляється на відпочинок (0,024 Т_зм) та на фізіологічні потреби (0,024 Т_зм).

Складові балансу часу зміни складають:

- час на технологічне циклове обслуговування, який визначається за формулою:

 (2.10)

де t_{то ц} – технологічний час одного циклу збиральних робіт, год;

n_ц – кількість циклів за зміну.

 (2.11)

де t_рб – час на розвантаження бункеру комбайна, який становить 0,06 год;

t_зп – час на зміну візка становить 0,03...0,04 год.

Кількість циклів за зміну розраховують за формулою:

 (2.12)

де t_ц – час одного циклу збиральних робіт, год:

 (2.13)

де t_х – час на холості повороти агрегату, який припадає на один цикл збиральних робіт, год:

 (2.14)

де ц – коефіцієнт робочих ходів.

Час чистої роботи збирального агрегату, який визначається за формулою:

 (2.15)

Час на холості повороти агрегату за зміну, год:

 (2.16)

Рівняння балансу часу зміни у числовому виразі буде мати вигляд:

Визначаємо коефіцієнт використання часу зміни з виразу:

 (2.17)

Так як робоча швидкість руху агрегату і швидкість на поворотах значно відрізняються, тоді знаходять час корисної роботи агрегату з урахуванням коефіцієнту руху (ф_рух), який визначається за формулою:

 (2.18)

де k – відношення швидкостей, що знаходиться з виразу:

 (2.19)

де V_п – швидкість руху на повороті.

Тоді коефіцієнт руху буде дорівнювати:

У цьому разі час чистої роботи, год, становить:

 (2.20)

Продуктивність збирального агрегату за годину змінного часу:

 (2.21)

Витрата палива для заданих умов буде складати, кг/га:

 (2.22)

де g_га – питома витрата палива двигуном комбайна, кг/кВт год;

N_е – ефективна потужність двигуна комбайна, кВт.

Витрати енергії, кВт/га:

 (2.23)

Приведені витрати на роботу комбайнового агрегату:

 (2.24)

де П – питомі приведенні витрати на роботу комбайнового агрегату, грн/т;

П₁ – питомі витрати на роботу зернозбирального комбайна, грн/т;

П₂ – питомі витрати на роботу транспортних засобів для зерна, грн/т;

П₃ – питомі приведенні витрати на роботу транспорту для відвезення незернової частини врожаю, грн/т.

Складові питомих приведених витрат на роботу комбайнового агрегату визначається виразами:

 (2.25)

де r_c1 – тарифна ставка оплати праці комбайнера, грн./год;

d₁ – питома витрата палива на роботу комбайна, кг/год;

Ц_п – комплексна вартість палива, грн./кг;

W_зм, W_ек – змінна і експлуатаційна продуктивність комбайна, т/год;

Б_к – балансова вартість комбайна, грн.;

R_к,R_т – коефіцієнти відрахувань на капітальний та поточний ремонт;

а – коефіцієнт відрахувань на реновацію;

Е – коефіцієнт ефективності капітальних вкладень;

Т_н, Т_ф – нормативне і фактичне річне завантаження комбайна, год;

Y_з – втрати зерна, %;

Ц – вартість зерна, грн./т.

 (2.26)

де r_c2– тарифна ставка оплати праці водія, грн./год;

L_з – відстань перевезень, км;

Р_км – витрати на пробіг автомобіля, грн./км;

Р_ткм – витрати на перевезення автомобіля, грн./ткм;

Р_р – витрати на один рейс автомобіля, грн./рейс;

Т_ц – тривалість циклу автомобіля, год;

Q_ф – фактична вантажепід’ємність транспорту, т.

 (2.27)

де n-1, n – кількість відповідно тракторів та візків;

r_c3 – тарифна ставка оплати праці тракториста, грн./год;

Б_тр, Б_в – балансова вартість трактора та візка, грн.;

а_тр, а_в –коефіцієнти відрахувань на ремонт і реновацію тракторів та візків;

Т_тр, Т_в – річне завантаження трактора та візка, год.

Розрахунок кількості збиральних агрегатів. При розрахунку кількості збиральних агрегатів та узгодження роботи зернозбиральних комбайнів та автомобілів у складі збирально-транспортної ланки необхідно враховувати пропускну здатність молотарки, швидкості руху і час заповнення зерном бункера комбайна при роботі в заданих умовах, тривалість рейсу автомобілів та їх кількість. На підставі виконаних розрахунків складається графік узгодження збирально-транспортної ланки.

Кількість основної техніки визначається за формулою:

 (2.28)

де Т_зп - темп збирального процесу, га/дн;

W_зм – продуктивність за зміну, га/год;

Т_зм – час зміни, год.

Темп збиральних процесів розраховуємо за формулою:

 (2.29)

де S_i – площа збирання зернових і-х процесів, га (350 га – прямим, 250 га – роздільним комбайнуванням);

n_і – тривалість і-х процесів, днів.

Темп процесу скошування хлібів у валки:

Кількість валкових жаток становить:

Темп процесу підбирання валків:

Кількість комбайнів для обмолоту валків становить:

Темп процесу збирання прямим комбайнуванням:

Кількість комбайнів для прямого комбайнування становить:

Для того щоб зібрати врожай зерна озимої пшениці в максимально стислі строки йому необхідно мати 2 валкові жатки, 3 комбайнів для підбирання та обмолочування валків і 3 комбайна, які будуть збирати врожай прямим комбайнуванням. Врожайність пшениці обумовлює використання жаток ЖРС-4,9 та комбайнів “Дон-1500”, “Дон-Ротор“ або КЗС-9. При підбиранні та обмолочуванні валків працює ланка з 5 комбайнів. Для визначення кількості транспортних засобів необхідно визначити показники, які дадуть можливість узгодити роботу комбайнів та автомобілів.

3. МОДЕРНІЗАЦІЯ конструкції ЗЕРНОВОГО бункера зернозбирального комбайна КЗС - 9 ”СЛАВУТИЧ”

3.1 Обґрунтування необхідності розробки та вихідні дані

За будь-якою технологією збирання типи та види втрат зерна майже однакові. Всі втрати зерна поділяються на біологічні та механічні. Біологічні втрати обумовлені природно-кліматичними факторами, а механічні виникають внаслідок дії робочих органів збиральних машин та недосконалістю виробничих умов. Найбільші втрати та пошкодження зерна при збиранні виникають за жатною частиною, за молотаркою та на транспортуючих приладах і механізмах. Механічні втрати можливо зменшити за рахунок підтримання технічного та технологічного стану зернозбиральної техніки, а також за рахунок вдосконалення основних робочих органів комбайнів. Якість отриманого зерна в багатьох випадках знаходиться на незадовільному рівні. Неякісне очищення від різних органічних домішок та пошкодження зерна сприяє підвищенню вологості та зниженню товарної якості зерна взагалі. Великій відсоток пошкоджень зерно отримує на транспортуючих органах комбайна. В деяких випадках він перевищує 10 - 17 %. З метою підвищення якості товарного зерна та продуктивності вивантажування нами пропонується встановити вивантажувальний бункер, який буде виконувати функцію вивантаження зерна, замість вивантажувальних шнеків та транспортерів на зернозбиральному комбайні КЗС - 9 „Славутич”.

3.2 Будова та робота вивантажувального зернового бункера

Для збирання зернових культур за запропонованою технологією нами пропонується нова конструкція зернового бункера зернозбирального комбайна, яка призначена для підвищення якості технологічного процесу, зменшення травмованісті зерна та спрощення конструкції вивантажувальних органів. Загальна схема пропонуємої конструкції вивантажувального зернового бункера представлена на рис. 3.1.

Рис.3.1. Схема запропонованого вивантажувального зернового бункера

Основними складовими конструкції пропонуємого пристрою є елеватор 1, пристрій для завантаження зерна в бункер 2, подаючий транспортер 3, вивантажувальний пристрій 4, який має привід з гідроциліндром 5. Пристрій для завантаження зерна обладнаний з’єднаним з виходом елеватора питаючим шнеком, який встановлений паралельно з горизонтальною віссю повороту бункера. При цьому вісь повороту зернового бункера паралельна повздовжній вісі комбайна. Привід повороту зернового бункера здійснюється за допомогою гідроциліндра. Елеватор виконан з верхнім відомим валом, а подаючий транспортер з ведучим валом, який в свою чергу з’єднаний з валом шнека. Ведучий вал з’єднаний з приводом за допомогою гнучких валів, та встановлений паралельно вісі повороту зернового бункера. Зерновий бункер має вивантажувальне вікно, в якому встановлена спеціальна труба 9 зі шківом. Зерновий бункер встановлений на комбайні в опорних підшипниках за допомогою передньої 7 та задньої 8 цапф.

Запропонований пристрій вивантажувального зернового бункера працює наступним чином. Під час руху зернозбирального комбайну хлібна маса від похилої камери потрапляє в молотильний апарат. Після обмолоту зерно потрапляє в систему очищення, а потім подається елеватором до шнека. Після чого зерно потрапляє в зерновий бункер. Для вивантаження зерна з бункера, останній повертають навколо центральної вісі за допомогою гідроциліндра. При цьому зерно через вивантажувальне вікно потрапляє в трубу, кут нахилу якої регулюється гідроциліндром. Кут нахилу вивантажувальної труби залежить від висоти транспортного засобу, в яке вивантажується зерно. Після завершення процесу вивантаження зерновий бункер повертають в початкове положення. Розташування центрального шнека з віссю повороту зернового бункера дозволяє здійснювати вивантаження зерна з бункера без зупинки молотарки комбайна.

Запропонований пристрій вивантажувального бункера дозволяє значно скоротити час технологічного процесу вивантаження, та збільшити продуктивність зернозбирального комбайна. Така запропонована конструкція бункера зернозбирального комбайна дозволяє значно зменшити енергоємність технологічного процесу, зменшити втрати та травмованість зерна при збиранні. Запропонований пристрій може бути встановлений на будь–який зернозбиральний комбайн, в залежності від конструкції комбайна з деякими зміненнями.

Для визначення ваги повного зернового бункера необхідно враховувати коефіцієнт вологості зерна, який знаходиться 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 урахуванням цього можна обрати необхідний гідроциліндр. Найбільш розповсюдженими в сільському господарстві є гідроциліндри Ц 75, Ц 95, Ц 100, Ц 125, які використовуються на сучасних тракторах та автомобілях. Різні модифікації гідроциліндрів поділяються на односторонньої або двохсторонньої дії, в залежності від призначення. Для пропонуємого вивантажувального бункера, згідно нормативних даних обираємо один гідроциліндр Ц 125 двохсторонньої дії, який забезпечить надійну роботу вивантажувального бункера при збиранні.

Для остаточного вибіру гідроциліндра розрахуємо зусилля, яке діє на шток в процесі вивантажування. Для чого визначимо зусилля на кронштейні гідроциліндра R_L:

 , (3.1)

де  - опір на 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 довжини стояка.

Тоді зусилля яке діє на шток гідроциліндра буде дорівнювати:

кН.

Гідроциліндр встановлений в плаваючому положенні під кутом 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 основним параметром, то по ньому підпираємо гідроциліндр.

Для цієї мети можна використовувати гідроциліндр Ц 100, зусилля на штоці якого дорівнює 60 кН, при робочому тиски 10 МПа, але так як робочий тиск гідросистеми комбайна складає 11,5…12 МПа, то необхідне регулювання запобіжного клапана необхідно встановлювати на 12…12,5 МПа.

Визначимо витрату робочої рідини, яка необхідна для роботи 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 рідини буде дорівнювати:

Q_заг= 16,1 × 1 = 1,6 л/хв.

Для забезпечення необхідної подачі робочої рідини на гідроциліндр доцільно застосувати серійний насос НШ – 100 - 2, який встановлено на гідравлічній системі комбайна. Робочий тиск насоса Р_max = 14,0МПа, подача Q_н = 13,93л/хв на номінальному режимі.

Так як Q_н < Q_заг, то визначимо втрати рідини:

 , (3.6)

де  - витрата рідини, яка приходиться на одну порожнину гідроциліндра л/хв, так як в нашому випадку він двохсторонньої дії:

  л/хв.

 л/хв.

Після проведення розрахунків остаточно обираємо один гідроциліндр двохстронньої дії Ц 125 і насос НШ-100-2 враховуючі при цьому лише вказану переналадку гідравлічної системи комбайна.

Розраховуємо параметри гідропроводів обраної системи.

Внутрішній діаметр гідропровода визначається за формулою:

, (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 до гідродвигунів:

=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 системи комбайна, приймаємо місцеві втрати 25 % від лінійних, тоді загальні втрати будуть дорівнювати:

, (3.9)

де L – довжина гідропроводу, м;

d – діаметр гідропроводу, м;

 - питома вага робочої рідини,  = 850 кг/м³.

МПа.

Виходячи з умови працездатності системи, допустимі падіння тиску:

МПа.

Приймаємо магістральні гідропроводи стальні, а гідропроводи які підводять рідину до гідроциліндра – гумові, типу високого тиску ІІ п – 12 - 140/85у ГОСТ 6286-88.

Відповідно проведених розрахунків гідроциліндра та основної магістралі, потужність процесу вивантажування буде складати:

W_p = Q∙ l ∙ B_т ∙ H ∙ V_о, (3.10)

де Q – зусилля, необхідне для під’йому зернового бункера, кН;

l - висота під’йому, м;

В_т – ширина транспортуючого пристрою, м;

Н – щільність зерна, кг/м².

W_p= Вт

3.3.1 Розрахунок на міцність передньої та задньої цапф. Основними деталями вивантажувального зернового бункера, які піддаються збільшеному навантаженню, є передня та задня цапфи, які з¢єднані з зерновим бункером і підвернені коливанням під час вивантажування. При розрахунках на міцність необхідно враховувати всі навантаження. Визначення міцності цапфи по дотичних навантаженнях:

, (3.11)

, (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 напруженнях зминання:

, (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 вони приймають однакове навантаження, діаметром 46 мм. Проводимо перевірочний розрахунок працездатності кронштейна стояка. Визначаємо міцність кронштейна 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 кронштейн стояка працездатен.

3.3.2 Розрахунок зварних з’єднань зернового бункера. Під час виготовлення окремих вузлів, а саме самого зернового бункера, кріплення стояка та кронштейна ви­никає необхідність застосовувати зварювання. Для приварювання стояка бункера, крон­штейнів до опорної пластини застосовуємо стикове з’єднання з розроб­кою кромок, що забезпечує надійне з’єднання деталей з товщиною до 16 мм.

Зварювання виконуємо ручною електродуговою з звичайними елект­родами. Стикові шви розраховують на міцність по номінальному перерізу з'єднуваних деталей (без врахування товщини швів) як цілі деталі.

Для розрахунку необхідно визначити катет шва. Практикою експлуатації зварних стикових з’єднань встановлено, що їх руйнування відбувається переважно в зоні технічного впливу. Тому розра­хунок на міцність таких з’єднань прийнято виконувати за розмірами перерізу деталі в цій зоні. Розрахунок стикового зварного з’єднання проводять як суцільної деталі з тією різниці, що за допустимі приймають допустимі на­пруження для зони технічного впливу [s]:

[s'] = (0,9…1,0) >[s_р], (3.17)

де [s_p] - допустимі напруження розтягу основного металу.

Таким чином розрахунок стикового з’єднання, зводимо до наступно­го.

Напруження розтягу:

s =  [s^,], (3.18)

де L - довжина шва,

h - товщина деталі.

Напруженнями згину 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. Знайдемо напругу згину:

s =  6,56 Мпа < [135].

Звідси видно, що дане зварне з’єднання задовольняє умовам міцності.

4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ

4.1 Загальні положення

В основу розрахунків економічних показників покладена методика визначення економічних показників ефективності використання в сільському господарстві результатів НДР і нової техніки. Основними показниками економічної ефективності використання результатів НДР і ЕКР, нової техніки служать приріст продуктивності праці, виробництва продукції, покращення її якості і очікуваний в господарстві річний економічний ефект, який представляє сумарну економію всіх виробничих ресурсів.

Крім річного економічного ефекту, розраховують також, строк окупності додаткових капітальних вкладень, рентабельності виробництва продукції. Визначення річного економічного ефекту запропонованих проектних рішень будемо проводити шляхом порівняння приведених затрат по базовому і новому варіанту технологій із застосуванням базового і запропонованого комплексу машин, в тому числі і модернізованої техніки.

З урахуванням цього, сумарний річний економічний ефект буде складатися із економічного ефекту від впровадження запропонованої технології і комплексу машин Е₁, економічного ефекту від впровадження модернізованого зернозбирального комбайна і покращення якості і повноти збирання врожаю. В загальному виді він визначається 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 річного економічного ефекту від впровадження запропонованих технологічних рішень

В результаті обґрунтування елементів прогресивної технології вирощування озимої пшениці, зокрема вибору комплексу машин і складу оптимальних агрегатів на підставі їх порівняльної оцінки, передбачається, при рівних умовах, досягнути значної економії затрат ручної праці, а в результаті скорочення втрат врожаю – підвищення врожайності на 12 %. Тоді річний економічний ефект визначається по формулі:

Е₁ = [(С_б + Е_н×к_б)×В_н/В_б – (С_н+ Е_н×к_н)]×А_н, (4.2)

де С_б, С_н – собівартість одиниці продукції (роботи) по базовому і новому варіантах, грн.;

В_н/В_б – коефіцієнт врахування росту врожайності,

В_н/В_б = 2,0/1,8 = 1,1 (4.3)

к_б , к_н – питомі капітальні вкладення в базовому і в новому варіантах;

Е_н – нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, Е_н = 0,15;

А_н – обсяг продукції, А_н = 790 га.

Так, як запропоновані технологічні рішення не вимагають капітальних вкладень, то в формулі (4.2) їх не враховуємо. Собівартість рахуємо тільки по затратах праці і палива, тому що всі інші умови однакові. В цьому випадку вона буде складатися тільки із затрат на оплату праці і вартості пального.

Затрати на оплату праці визначимо по формулі:

С¢ = З_п×f×к_м, (4.4)

де З_п – питомі затрати праці на одиницю продукції, згідно розрахунків і порівняльної оцінки , З_пр = 0,62 люд×год/га; З_пп = 0,54 люд×год/га;

f – годинна тарифна ставка робочих, в середньому приймаємо f = 0,57;

к_м – коефіцієнт підвищення розцінок, к_м = 1,3.

Звідси:

С_б¢ = З_пр×ц_п = 0,62×0,57 ×1,3 = 0,45 грн/га,

С_н¢ = З_пп×ц_п = 0,54×0,57×1,3 = 0,40 грн/га.

Впровадження запропонованого комплексу машин дає можливість економити паливо, що в грошовому виразі визначається по формулі:

С_н¢¢ = З_пн×ц_п.

де ц_п – вартість палива станом на 01.01.2008 року ц_п = 5,55 грн;

З_нб×,З_пн – питомі затрати палива по базовій і новій технологіях, згідно технологічних карт З_нб= 9,1 кг/га, З_пн = 9,0 кг/га;

С_б¢¢ = 9,1×5,55 = 50,5 грн/га і С_н¢¢ = 9,0×5,55 = 49,95 грн/га.

Повна собівартість визначається з формули:

С_б = С_б¢ + С_б¢¢; С_н = С_н¢ + С_н¢¢; (4.6)

С_б = 0,45 + 50,5 = 50,95 грн/га;

С_н = 0,40 + 49,95 = 50,35 грн/га.

Підставивши значення в формулу (4.2) отримаємо:

Е₁ = (50,95 × 1,1 – 50,35) × 790 = 4499,05 грн.

4.3 Визначення річного економічного ефекту від впровадження модернізованого комбайна КЗС-9 „Славутич”

В результаті впровадження вивантажувального зернового бункеру на зернозбиральному комбайні, зменшується пошкодження та втрати зерна під час збиральних робіт. Ефективність застосування пропонуємого пристрою в такому випадку визначається формулою:

Е₂ ={С_б×В_н/В_б×у_б/у_н+[(у_б¢-у_н¢)-Е_н×(к_н¢-к_б¢)/у_н] – (С_н+Е_н×к_н) }×А_н, (4.7)

де у_б, у_н – питомі експлуатаційні затрати, при використанні старої і нової машини, з урахуванням того, що частково скоротяться затрати на додаткове підготовлення та переналагодження комбайна,

у_б/у_н = 1,25; В_н/В_б = 1,21.

При цьому:

(у_б¢-у_н¢)-Е_н×(к_н¢-к_б¢)/у_н – економія від скорочення затрат праці, (в середньому 0,8...1,7 грн.).

С_н, С_б – собівартість продукції (роботи), яка виконується серійним та модернізованим комбайнами, якщо в структурі затрат на збирання складає 20 %, тоді:

С_б = 3,4 грн/га, С_н = 3,37 грн/га.

Підставивши значення в формулу (6.7) отримаємо:

Е₂ = [3,4×1,21×1,25 – 2,0 - (3,37 + 1,15×0,84)] × 790 = 2459 грн.

Строк окупності капітальних вкладень на модернізацію зернозбирального комбайна визначимо шляхом ділення балансової вартості на річний економічний ефект від впровадження:

Т₀ = ц_б×n/Е₂, (4.8)

де ц_б – балансова вартість модернізації зернозбирального комбайна;

n – необхідна кількість комбайнів на весь об’єм робіт (А_н) в встановлені строки збирання (Д_н = 16 днів), n = 3.

Балансову вартість визначимо за формулою:

ц_б = m×c_n (4.9)

де m – маса металоконструкцій на один комбайн, 470 кг;

С_n – питома вартість металоконструкцій, яка визначається в залежності від складності і умов виготовлення с_n = 2,6 гр.

ц_б = 470 × 2,6 = 1222 грн.

Підставивши значення в формулу (4.8) отримаємо:

Т₀ = 1222 ×3 / 2459 = 1,4.

4.4 Сумарний річний економічний ефект

Виходячи із отриманих результатів розрахунків складових річного економічного ефекту (Е₁ , Е₂), підставивши їх значення в формулу (4.1) отримаємо:

Е = 4499,05 + 2459 = 6958,05грн.

Впровадження запропонованих проектних рішень на посівній площі озимої пшениці 790 га, дає можливість підвищити врожайність в середньому на 5 %, скоротити затрати праці на 13 %, а собівартість одиниці роботи майже на 10 %. Отриманий річний економічний ефект складає 6958,05 гривень, в тому числі від впровадження модернізованого комбайна 2459 гривень. Строк окупності додаткових капітальних вкладень складає 1,4 роки.

механізація збирання зерновий комбайн

ВИСНОВКИ

В результаті аналізу розроблена конструкція вивантажувального бункера зернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”, яка передбачає встановлення замість існуючого спеціально-розробленого бункера з гідроциліндром та вивантажувальним лотком. Це до­зволяє підвищити якість зібраного зерна і покращити продуктивність за рахунок м’яких режимів роботи транспортуючих органів.

Виконані розрахунки дозволили вибрати оптимальні технологічні та кінематичні параметри і режими роботи запропонованої конструкції, а виконані міцнісні розрахунки дозволили розробити конструкційні елементи запропо­нованого пристрою з урахуванням його експлуатаційної надійності.

Розроблені заходи по організації збиральних робіт та приведені
розрахунки техніко-експлуатаційних показників дозволяють раціонально
проводити збиральні роботи і роботу транспорту по перевезенню врожаю.

Виконані розрахунки економічної ефективності викорис­тання модернізованого зернозбирального комбайна КЗС-9 „Славутич”, при цьому річний економічний ефект становить 6958,05 гривень, в тому числі від впровадження вивантажувального бункера 2459 гривень, при цьому строк окупності додаткових капітальних вкладень складає 1,4 роки.

ЛІТЕРАТУРА

1. Войтюк Д.Г., Гаврилюк Г.Р. Дипломне та курсове проектування. – 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 по сельскохозяйственным машинам. – м.: Колос.

4. Лурье А.Б., Громбчевский А.А. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. – М.: Машиностроение.

5. Лурье А.Б., Еникеев В.Г., Тепчинский И.З. Курсовое и дипломное проектирование 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 сельскохозяйственных машин. – 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 сельскохозяйственной техники. – М.: Экономик а, 2002.