Тема:
Механизированнаязаготовка сена в ф\х «Веенка» с модернизацией ротационной косилки.
Введение
Одним из основных видовкорма в зимний период является сено, в котором содержатся все питательные вещества,необходимые для полноценного кормления животных. Для получения сена используютмноголетние и однолетние бобовые и злаковые кормовые травы в чистом виде ихсмеси, а так же травостои природных улучшенных кормовых угодий, скошенные непозднее массового цветения бобовых и до начала цветения злаковых трав. Взависимости от ботанического состава и условий произрастания трав – сеноподразделяют на следующие виды: сеяное бобовое, сеяное злаковое, сеянноебобово-злаковое, естественных сенокосов. В зависимости от содержания бобовых излаковых растений, а также от физико-химических показателей сено по ГОСТ4808-75подразделяют на три класса – первый, второй и трети, которые должныудовлетворить требованиям и нормам.
Для получения сенавысокого качества, необходимо правильно организовать уборочные работы. Урожайтрав, а также содержание в растениях протеина, клетчатки, витаминов и другихвеществ значительно зависят от фазы развития растений, при которой происходитуборка. Травы по мере созревания становятся менее питательными и хужеперевариваются животными. Крупный рогатый скот поедает больше и охотнее сено,приготовленное из трав, скошенных в более ранние фазы развития. Поэтому однимиз основных условий получения высококачественного сена является своевременное кошениетрав. Кроме того, на качество получаемого сена большое влияние оказываетпродолжительность сушки трав. В результате исследований установлено, что при равномернойускоренной сушке трав, обеспечиваемой такими операциями, как вспучивание,ворошение, потери питательных веществ могут быть снижены.
Внедрение новыхтехнологических приемов заготовки сена сельскохозяйственное производство должноосновываться на создании высокопроизводительных машин, максимально приближающихпроцессы кормопроизводства к промышленному производству.
В данном дипломномпроекте мы попытались проанализировать работу ротационной косилки, выявить еенедостатки и пути их устранения. В дипломном проекте были проанализированытакие вопросы, связанные с особенностями технологического процесса среза, каккачество среза, высота среза, конструкция режущих элементов.
На основании анализа быливыдвинуты основные пути модернизации косилки.
Результаты проведеннойработы изложены в данном проекте.
1. Обоснование путей модернизации дляротационной косилки
1.1 Характеристикаприродных и хозяйственных условий ф\х «Веенка»
Ф\х «Веенка» расположенов Центральном районе нечерноземной полосы Российской Федерации, в преимуществесвоем располагается на Среднерусской возвышенности и в силу этого имеют холмистуюповерхность, расчлененную оврагами и балками.
Характер рельефасельскохозяйственных площадей вполне типичен области в целом.
Территориясельскохозяйственных земель находится в полосе раздела почвенных характеристик,поэтому встречаются как дерново-подзолистые, так и суглинистые. Разнообразиепочвенного состава земель обуславливает и пеструю картину по содержаниюпитательного состава ее и закисленности. Нейтральных и близко к нейтральным(рН5,6 и более) почв в хозяйстве около 15%, слабо кислотных и средне кислых22%, остальное количество почв (свыше 60%) сильно кислых и нуждаются впроведении мероприятий по системному известкованию их.
Климат на территории ф\х«Веенка», как и во всем центральном районе нечерноземной полосы РФ, умеренноконтинентальный. Средне годовая температура воздуха в зоне расположениясельскохозяйственных угодий колеблется от +3,6 С до +4,7 С. Средняя температураянваря от –9 С до –10 С, а июля от +16 С до +19 С. Первые заморозкинаблюдаются, как правило, в конце сентября. Зимой преобладает пасмурная погодас умеренными морозами. Устойчивый снеговой покров образуется обычно в конценоября и разрушается в начале апреля.
Осадков выпадает за год всреднем 600-650 миллиметров. Из общего количества осадков две трети приходитсяна апрель-октябрь месяц, однако неравномерность их выпадения в течениивегетационного периода и общей их недостаток в июне-июле месяце вызываютцелесообразную необходимость в организации искусственного орошения. По даннымагроклиматического справочника по Калужской области, весна в Центральнойобласти длится 40-50 дней. В летнее время преобладают малооблачные дни и дни спеременной облачностью. Число пасмурных дней в этот период невелико — всего7-10 в месяц. В целом климатические условия благоприятствуют успешному ведениюсельскохозяйственного производства и в частности, земледелия.
Ф\х «Веенка» имеетмолочно-мясную направленность, животноводство составляет 84,4% от всейхозяйственной деятельности. Основным источником кормов являются полевые икормовые севообороты. На пастбищах преобладают травы характерные для даннойзоны: клевер розовый, клевер красный, овсяница луговая, тимофеевка, мышиныйгорошек, мятлик луговой. На выгонах из трав преобладают мятлик луговой,полевица, тысячелистник, клевер ползучий, душистый полосок, подорожник.
Сенокосы в хозяйствесоставляют 144 га, из них улучшенных 129 га. На улучшенных сенокосах, которыесоставляют 129 га, в основном выращивают люцерну, что позволяет снимать по 1-2укоса за сезон.
1.2 Анализпитательных свойств сена
Сено –один из основных видов корма в зимних рационах животных. В одном килограммевысококачественного лугового сена содержатся все питательные вещества,необходимые для полноценного кормления (0,42 корм. ед., 48г пере варимогопротеина, 30 мг. каротина), в 1 кг. сена из клевера с тимофеевкой – 0,46 Анализпитательных свойств сена. корм. ед., 58 г. перевариваемого протеина, 25 мгкаротина.
Сено из бобовых и злаковых трав,убранных в начале цветения, обладает особой кормовой ценностью, так каксодержит большое количество протеина, жиров и незаменимых аминокислот.
Для заготовки высоко питательногосена используют многолетние травы (бобовые) и злаковые, скошенныесоответственно в фазе бутонизации и колошения, так как в этот период травынакапливают наибольшее количество сухих веществ и содержат меньше влаги. Этифакторы следует учитывать при выборе технологической схемы заготовки сена.
Таблица 1.1
Питательная ценность сена (данныеВИЖа).Корм
Содержание питательных и минеральных веществ
( % в сухом веществе )
Содержание каротина
(мг, в сухом веществе) Про теин Жир Клетчатка Кальций фосфор Свежескошенная масса клевера с тимофеевкой 11,2 3,7 25,9 1,4 0,3 180 Сено, приготовленное активным вентилированием 12,2 3,6 28,2 1,2 0,2 72 Сено, приготовленное обычным способом в благоприятную погоду 11,5 2,0 32,0 0,9 0,1 56
1.3 Агротехническиетребования к процессу заготовки рассыпного сена
Получение высоко качественного сенаво многом зависит от сроков уборки. Общая продолжительность сроков должна бытьминимальной. В Центральной нечерноземной зоне травы требуются убирать за 10-15дней.
Очередность проведения сенокосов вхозяйствах устанавливается следующая. В начале на суходольных лугах всех типови в долинах малых рек, затем в низинах, пойменных и заливных лугах с высоким исредним урожаем, в травостое которых преобладают быстро развивающиеся злаки,позднее на лесных улучшенных и сеянных сенокосах. В последнюю очередь убираюттравы на торфяниках и болотистых участках, пойменных и заливных лугах низкогоуровня, а затем скашивают однолетние травы.
Высота среза растений дляестественных сенокосов и многолетних трав лесной зоны при первом укосе должнасоставлять 5-6 см., а при второй должна составлять от 6 до 7 см. Если скашиваютсеянные многолетние травы для получения семян, то можно увеличить высоту срезадо 8 – 9 см Срез луговых сеяных трав (1 – го года) не должен быть ниже 10 –12см. Однолетние травы и их смеси скашивают на высоте 4-6 см.
Следует помнить, что увеличениевысоты среза сверх рекомендуемой приводит к значительной потере урожая, ауменьшение ее снижает последующие урожаи трав и сохранность травостоев.
Отклонение высоты среза отустановленного уровня не должно превышать /> см.по всей длине режущего аппарата. Необходимо обеспечить также ровный и полныйсрез, чтобы растения не выдергивались из почвы, а корни их не попадали вскошенную массу.
Общие потери при кошении трав отувеличенной высоты среза, не срезанных растений и других не должны превышать2%.
1.4 Агротехническиетребования к заготовке прессованного сена
При заготовке прессованного сеназначительно снижаются его потери, повышаются качество и питательная ценностькорма, снижаются эксплуатационные расходы на перевозку и хранение.
Плотность сена в тюках длянормального его хранения должна быть равномерной и в зависимости от условийуборки регулироваться от 100 до 200 кг/м/>.Если сено досушивается методом активного вентилирования, то влажность его припрессовании может составлять от 30 до 35 % при плотности тюков от 100 до 130кг/м/>. В случаях, когда нет необходимостидосушивать массу, подбирают валки и прессуют их при влажности 20 – 22%, аплотность валков увеличивают до 180 кг/м/>.
Размеры тюков рекомендуютсяследующие:
длина — 0,7 – 1,0 м,
ширина — до 0,5 м,
высота — до 0,36 м.
Общие потери сена при подборе его изтюков не должно превышать 2%.
1.5 Анализсостояния и перспективы механизации производства сена
Для скашивания естественных и сеяныхтрав в нашей стране и за рубежом, в зависимости от природно-климатическихусловий, применяют различные машины, которые по типам режущих аппаратов можноразделить на три группы.
К первой, наиболее многочисленнойгруппе относятся косилки и жатки с пальцевыми режущими аппаратами низкого,среднего и нормального среза. Они характеризуются следующими параметрами:
t — шаг режущей части ( расстояниемежду осевыми линиями сегментов);
t/> – шаг противорежущей части (расстояние между осевыми линиями пальцев);
s — ход резания ( перемещение ножа изодного крайнего положения в другое).
Аппараты низкого резания имеютсоотношение параметров:
s=t=2*t/>
Но они редко применяются из-заповышенной металлоемкости и ухудшения качества работы на участках с большойурожайностью.
Аппараты среднего резанияхарактеризуются соотношением
s=t=k*t/>=76.2 mm,
где: 1
Практика показала, что эти аппаратыпо сравнению с другими имеют худшее качество среза стеблей, поэтому в последнеевремя они используются
Только на некоторых зарубежныхкосилках.
Аппараты нормального резания содинарными и двойным пробегом ножа соответственно характеризуется соотношением:
s=t=t/>=76.2 mm (или 90mm)
s=2t=2t/>=152.4 mm (или 101,6mm)
Эти аппараты в настоящее времяполучим наиболее широкое применение на отечественных и зарубежных комбайнах икосилках. Они состоят из бруса, на котором через определенный шаг, взависимости от убираемой культуры, установлены пальцы с противорежущимипластинами, и ножа, выполненного в виде полосы с закреплёнными на нейсегментами и имеющего одинарный или двойной пробег. Для предохранения отдеформации используют также пальцы закрытого типа.
Существенно повыситьпроизводительность косилок и жаток с режущимиаппаратами первой группы за счёт увеличения поступательной скорости машинынельзя из-за появления больших инерционных нагрузок, которые возникают с ростомчисла ходов ножа. Одна из лучших машин этого типа, отечественная косилкаКС-2,1Б, удовлетворительно работает при максимальной рабочей скорости не более3,8м/с.
Во вторую группу входят косилки ижатки с двух ножевым режущим аппаратом, в котором уравновешены инерционныесилы, возникающие при работе. Благодаря этому снижается вибрация машины итрактора, что повышает надежность, рабочую скорость, производительность иустойчивость агрегата.
К третьей группе жатвенных механизмовможно отнести режущие аппараты непрерывного действия – ценовые и ротационные.Первые получили ограниченное распространение вследствие недостаточной долговечностииз-за значительного числа пар трения, работающих в абразивной среде.Ротационные аппараты устанавливают на косилках. Они незаменимы при уборке накаменистых почвах, скашивании малоценных трав с лугов и полей.
Как в нашей стране, так и за рубежомнепрерывно совершенствуются технологии и машины для заготовки кормов.Предусматривается поднять уровень механизации работ, эффективность труда засчёт повышения скоростей, увеличения ширины захвата, использования новыхрабочих органов, создание машин для интенсивности процесса сушки трав и вполевых условиях совмещения нескольких технологических операций. Притрадиционном методе заготовки сена у нас используется несколько типов и модификацийкосилок, применение которых зависит от условий- конфигурации и размеров полей,мощности энергетических средств, климатических особенностей, вида растений ит.п. В системе машин для комплексной механизации выпускаются машины хорошозарекомендовавшие себя – однобрусная универсальная навесная косилка КС-2,1Б;двухбрусная полунавесная косилка КДП-4,0 и трехбрусная прицепная косилкаКТП-6,0.
Однако наиболее перспективнымимашинами являются машины с ротационными режущими аппаратами. Также машины неограничиваются в скорости работы т.е. движения агрегата. Косилки с роторнымирежущими аппаратами имеют простую конструкцию и работают не зависимо отклиматических особенностей и вида растений.
1.6 Анализдругих конструктивных схем ротационных режущих аппаратов
Конструкции режущих аппаратовпозволяют разделить их на два основных типа. Первый тип имеет роторы,выполненные в виде вертикальных консольных валов с закреплёнными внизу несущимиэлементами с ножами. Несущим элементом является диск, вращающийся в горизонтальнойплоскости. Привод роторов осуществляется сверху, что обуславливает верхнеерасположение несущей рамы, под которой проходят срезанные растения.
Во втором типе аппаратов применяютсяроторы с нижним приводом. В этих аппаратах роторы с ножами смонтированы сверхуплоской коробчатой рамы, внутри которой размещён привод роторов. Скошеннаямасса проходит над несущей рамой.
При нижнем приводе аппаратов траваукладывается в прокос, а при верхнем – формируется в валки.
Недостатком косилок с верхнимприводом является большая металлоёмкость на 1м захвата. Формируемый валок,после скашивания, плохо продувается следовательно трава долго сохнет.
В связи с этим ротационные аппараты снижним приводом в последние годы получили более широкое применение.
Фирма Звегерс (Нидерланды) создалаобразец ротационной косилки с комбинированным приводом, крайние роторыприводятся сверху, а два средних — снизу. Благодаря такой компоновке приводаполучена жесткая рама, что повышает надежность работы косилки. Пока этоединственная конструкция косилки с комбинированным приводом.
1.7.Физико-механические свойствастеблей трав
Лучшими являются такие сроки кошения,которые позволяют получить сено с высоким содержанием протеина и каротина: длязлаковых трав – это период колошения (до начала цветения), для бобовых – периодбутонизации, естественных трав – период начала цветения. Заканчивать кошениетрав следует до окончания периода полного цветения.
При очень низком срезе трав снижаетсяих способность к воспроизводству, при высоком – теряется значительная частьурожая. В лесолуговой зоне высота среза естественных сенокосов 5-6 см. Высотасреза сеяных трав 8…10 см.
Высота трав в среднем составляет40…80 см. Урожайность трав в зависимости от зоны 0,5…3т/га. Среднее числостеблей на 1м2 составляет для трав – 1000…10000.
Таблица 1.2
Характеристика травостояКультура Диаметр стеблей в плоскости среза мм Высота стеблей см
Густота травостоя
Шт. на 1м2
Влажность
%
Клевер (фаза цветения)
Костер безостый
(фаза кошения)
Овсяница луговая
(фаза кошения)
Люцерна (фаза
Цветения)
Тимофеевка (фаза
Колошения)
4-5
3-4
1,5-2,5
4-5
3-4
30-40
40-50
25-35
35-40
50-60
2500
2500
2500
1100
1100
82,2
74,1
66,1
75,3
72,7
Жесткость стеблей EI=49…646 H*см2
Работа затрачиваемая на срезаниестеблей с площади 1м2, по данным академика Н.А.Карненко, составляетдля зерновых 98-196 Дж/м2, для трав- 196…294Дж/ м2.Работа, необходимая для срезания одного стебля, составляет 2,26 Дж/ с.
1.8. Ротационный режущий аппарат
Основной задачей при расчётеротационных косилок является определение минимальной скорости, необходимой дляпере резания растительного материала. Если исходишь из прочности стебля имассы, которая вовлекается в деформацию ударом ножа, то при срезании единичногопрямостоящего стебля минимальная скорость резания Vр выражается формулой:
/> (1.1)
где: kc– разрушающее напряжение среза;
kc = (2…3)*104кПа;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
E – модуль упругости,
Е=1,1*107кПа;
/>-плотность материала стебля.
/>
При данных значениях минимальнаяскорость резания будет равна:
/>
При беспоткорном срезе, кромеэнергии, расходуемой непосредственно на разрушение материала стебля, энергиярасходуется на его изгиб, трение стерни о нижнюю поверхность диска и наотбрасывание срезанной части растений, поэтому энергоёмкость ротационныхкосилок больше, чем косилок с возвратно-поступательным движением ножа.
Написанные выражения минимальнойскорости верны лишь для случая пере резания единичного стебля, а при срезаниисплошной массы травостоя, при работе косилки в поле требуется введениепоправочных коэффициентов.
Движение лезвия в этих условияхописывается следующим дифференциальным уравнением:
/>
где: I-момент инерции подвижных частей установки; м4;
/> — угол поворота лезвия в тормозномрежиме; град;
M- момент сопротивления травостоясрезу; м4.
/> (1.2)
где: /> -удельная сила резания (Н);
/> — участок лезвия, мм
/> — расстояние по радиусу от осивращения до участка />, мм.
Cила перерезания одного стержня независит от густоты стеблестоя.
Зависимость /> выражается формулой
/> (1.3)
где: а,b и с – коэффициенты, характеризующие физико-механическиесвойства материала и геометрию лезвия. (табл. 1.3)
Таблица 1.3. Значения коэффициентовКультура a b c
Клевер
Костер
Тимофеевка
Люцерна
0,08
0,178
0,100
0,096
1,40
3,50
2,40
2,43
1,71
1,60
1,10
1,39
Зависимость удельной силы резания Рсот скорости Vpпоказана на графике.
/>
Рис. 1.1 Зависимость удельной силырезания Рсв функции от скорости Vp
1-костер; 2-тимофеевка; 3-люцерна;4-клевер.
Густота травостоя 1000 шт на 1м2
При затуплении лезвия до 100-120 мкмудельная сила резания увеличивается в среднем на 12-18%.
1.9. Оценка качества среза
За оценку качества среза можнопринять отношение высоты стерни к высоте среза:
/>
где: Нст — высота стерни,мм.
hср — высота среза, мм.
Эта величина всегда больше единицы иявляется коэффициентом увеличения высоты среза. Результаты экспериментов длянекоторых трав представлены в виде зависимости /> отскорости Vp
/>
Рис. 1.2. Зависимость /> от скорости резания
1-клевер; 2-костер; 3-овсяницалуговая;
С увеличением скорости резаниякоэффициент /> уменьшается и принекоторой скорости, различной для разных культур, становится равным единице.При этой скорости, которую принято называть верхней минимальной скоростьюрезания Vpmin, срез прямостоящего стебляпроисходит практически без отгиба.
Для кошения с наименьшими потерямискорость резания должна быть равна или больше верхней минимальной, значения которойдля различных культур приведены в таблице.
Таблица 1.4.
Значение Vpmin для некоторых культур.Культура Клевер Люцерна Костер Тимофеевка
Vpmin, м/с 13 15 24 23
Результаты исследований показали, чтосопротивление и работа резания уменьшаются по мере увеличения скорости резания.Это может быть объяснено тем, что усилие на режущей фаске лезвия складываетсяиз двух составляющих: силы смятия, которая вызвана раздвиганием материалафасками лезвия, и усилия защемления вследствие изгиба стебля. Последнее усилиепропорционально прогибу и, таким образом, зависит от скорости резания, поэтомусуммарная сила резания тоже уменьшается с увеличением скорости.
1.10. Время перерезания стебля
/>
Рис.1.3. Схема для определения/>.
/> (1.4)
где: f – прогиб срезанных стеблей, мм;
d – диаметр стебля, d=4 мм;
Vp – скорость резания; Vp =45 м/с.
По коэффициенту />можно получить значениепрогиба срезаемых стеблей.
/> (1.5)
Высоту среза hср возьмём 5-6 см, это средняя высота среза для трав.
Коэффициент />возьмём средним для всех />=1,2.
Тогда: />
Отгиб стебля при высоте среза 60ммсоставил 30мм.
Подставим полученное значение вформулу (1.4)
Получим время среза одного стебля:
/>
Из полученного результата видно, чтовремя среза одного стебля составило 0,008с.
С увеличением скорости резаниякоэффициент />будет приближаться кединице, следовательно отгиб стержня f будет приближаться к нулю, вследствие этого время среза одного стеблябудет уменьшаться.
С увеличением высоты среза от 10 до150мм верхняя минимальная скорость увеличивается на 10-25%.
1.11.Расположение фасок на режущей частисегмента
Расположение фасок также влияет насопротивление резанию.
Существует два вида лезвия сегмента сверхней и нижней заточкой.
/>
Рис.1.4. Верхняя заточка Рис.1.5.Нижняязаточка
При верхнем расположении фасок уголмежду направлением относительной скорости Vотн и верхней фаской равен сумме углов />+/>1, а при нижнемуменьшается и становится равным и становится равным одному углу />1, что создаетболее благоприятные условия среза. Зависимость удельной силы резания отскорости для различной заточки и разных культур показано на рисунке.
/>
Рис.1.6. Зависимость удельной силырезания от скорости.
I – клевер; II – костер;
1 – нижняя заточка; 2 — верхняязаточка;
Из рисунка видно, что минимальнаяскорость резания при нижней заточке на 8-12% меньше, чем при верхней заточкелезвия.
1.12Анализ процесса резания
/>
Рис.1.7 Циклоида движения ротора сдвумя режущими элементами.
/>
Рис.1.8 Циклоида движения ротора стремя режущими элементами.
Для того чтобы проанализироватьпроцесс резания, построим циклоиды движения режущего аппарата с двумя режущимисегментами(рис.1.9) и режущего аппарата с тремя режущими сегментами.
Как видно из рисунка 1.9. увеличениескорости движения агрегата появляются участки не скошенной массы(заштрихованные участки), что приводит к большим потерям и ухудшению качестватехнологического процесса.
Не скошенные участки приводят кзамедлению отрастания травы, нарушается целостность травостоя, ухудшениюкачества сена.
На рисунке 1.10 показан процесс срезарастений тремя режущими сегментами. Как мы видим участки не скошенной массыпропали, срез происходит более качественно. Сено получается более высокогокачества.
Из построенных циклограмм (рис.1.9 ирис.1.10) мы видим, что с увеличением скорости движения агрегата срезпроисходит не полностью (рис. 1.9), для этого следует добавить по одномурежущему сегменту на каждый режущий аппарат.
Для трёх сегментов желательно, чтобырабочая длина лезвия была больше, чем подача на одно лезвие т.е.
/>, мм.
Однако нам надобно делать эту длинузначительно больше подачи, так как в этом случае часть лезвия у основаниясегмента не будет участвовать в резании.
1.13 Анализ функционированияротационного аппарата косилки КРН-2,1
Проведенные исследования ротационногоаппарата косилки КРН-2,1 показали нам ряд несущественных недостатков, но в результатеих устранения и модернизации режущего аппарата можно добиться повышенияпроизводительности.
1.На режущем аппарате ротационнойкосилки КРН-2,1 используются ножи с верхней заточкой лезвия. Как видно изрисунков, а также из диаграммы на рис это не очень благоприятно, так как приэтом минимальная скорость резания увеличивается на 8-12%
2.На диске ротора косилки КРН-2,1расположены два режущих элемента, что ограничивает скорость машины, так как приувеличении скорости появляются участки не скошенной травы. Ограничениескорости, в свою очередь влияет на производительность. Для косилки КРН-2,1 онасоставляет 3га/г.
3.В процессе эксплуатации происходитзатупление лезвия режущего элемента, что сказывается на качестве среза.
При затуплении лезвия до 100-120 мкмудельная сила резания увеличивается в среднем на 12-18%.
4.Из проведенных исследований видно,что для кошения с наименьшими потерями скорость резания должна быть равна илибольше верхней минимальной, значения которой приведены в таблице.
В результате анализа мы выявилинедостатки работы ротационного аппарата косилки КРН-2,1.
1.14.Пути модернизации ротационной косилкиКРН-2,1
1.Увеличение числа режущих элементовна одном диске до трёх штук.
Это даёт нам возможность увеличитьскорость движения агрегата, что в свою очередь позволило нам увеличитьпроизводительность.
2.Замена режущих элементов с верхнейзаточкой на элементы с нижней заточкой режущей кромки.
Это позволило увеличить качествосреза и уменьшить потери питательных веществ из сена.
3.Изготовление режущих кромок ссамозатачивающимся эффектом.
Это позволило нам на протяжении всеготехнологического процесса заготовки сена иметь качественный срез растений.
2. Анализ вариантов техническихрешений и выбор рационального
2.1 Описание вариантов
В результате проведенных исследованиймы предполагаем три варианта модернизации косилки.
Во всех трёх вариантах мы принимаемножи с нижней заточкой лезвия.
В первом варианте мы предлагаемувеличить производительность за счёт увеличения ширины захвата, для этого мыдобавляем два дополнительных ротора. Количество ножей оставляем прежним (m=2). Такая конструкция более тяжёлаяи металлоёмкая.
Во втором варианте, увеличиваемколичество ножей на каждом роторе до трёх, при этом не изменяем скоростирезания и скорости движения агрегата. Число режущих аппаратов оставляемпрежним(4шт.).
В третьем варианте мы увеличиваемчисло ножей на каждом режущем аппарате до трёх. При этом увеличиваем скоростьрезания. Так же увеличиваем скорость движения агрегата до 20 км/ч. Число режущихаппаратов оставляем прежним(4 шт.).
Так как ни один из предложенныхвариантов не является идеальным, т.е. не отвечает всем требованиям, то оценкувариантов проводят методом комплексного анализа.
2.2 Оценка вариантов и выбор наиболеерационального для проектирования
Сущность метода комплексного анализасостоит в определении и анализе одного общего(интегрального) показателя Кинт:
/> (2.1)
где: />-коэффициентвесомости i-го сравниваемого показателя средивсего числа оцениваемых показателей;
n – число оцениваемых показателей.
Тогда ясно, что:
/>
Оценка уровня качества комплекснымметодом включает в себя следующие операции:
– установление 5-7оцениваемых показателей эксплуатационно-технических свойств и их значений;
– определениекоэффициентов /> каждогопоказателя (экспертным опросом);
– вычислениеотносительных значений /> единичныхпоказателей сравниваемых вариантов;
– определение значенийпроизведений />*/>по каждому единичномупоказателю;
– окончательноеопределение обобщенного показателя Кинт для каждого варианта;
– сравнениезначений Кинт. Большее является основанием для выбора данного варианта вкачестве наиболее рационального.
Число определение значений тех илииных показателей свойств вызывает у обучаемых определённые затруднения. Этоестественно, так как на данном этапе мы имеем дело с конструкциями, которых ещёнет, которые ещё не рассчитаны. В этом случае возможны их ориентировочноеустановление баллами. Высший балл даёт эталону, остальным вариантам – порешению дипломника совместно с руководителем.
При определении свойств и ихпоказателей необходимо соблюдать следующие условие – каждый показатель долженвыделять хотя бы один вариант из других.
Результаты вычислений представлены втаблице 2.1.
Таким образом, из предположенныхвариантов наиболее эффективным оказался вариант 3. Его мы и принимаем заосновной для дальнейшего модернизирования.
3. Конструкторская часть
3.1.Устройство и работа косилки
Косилка ротационная состоит из: рамынавески 5; подрамника 2; режущего аппарата 8; полевого делителя 4; тяговогопредохранителя 10; механизма привода7; стойки 9; механизма уравновешивания 11;гидрооборудования 1.
Срезания стеблей растенияосуществляется с помощью ножей, шарнирно установленных на роботах вращающихсяна встречу друг к другу. Ножи срезают траву, подхватывают ее и выносят из зонырезания, перемещая над режущим брусом.
Скошенная трава, ударяясь о щитокполевого делителя, меняет траекторию движения, укладывается в покое иосвобождает место для прохождения колес трактора при последующем проходе. Приводкосилки осуществляет ЭВМ трактора.
Ротационный режущий аппарат.
Ротационный режущий аппаратпредназначен для скашивания травы. Он состоит из бруса 12, в которомустановлены шестерни 8. Под днищем бруса установлены башмаки 7, которымирежущий аппарат опирается на землю.
На режущем аппарате имеются 4 ротора,каждый из которых снабжен тремя ножами 9, шарнирно установленными на специальныхболтах 17, ротор 1 установлен на валу 4на шлицевом соединении, затянут гайкой11 законтрен шайбой.
3.2. Расчетосновных параметров модернизированной косилки
Для расчета в качестве исходныхданных используются параметры, обусловленные агротехническими требованиями. Кним относятся:
В=2.1 м –ширина захвата
V- рабочая скорость, км/ч.
В качестве повышенияпроизводительности мы увеличиваем скорость на 5 км/ч, таким образом
V=20 км/ч.
В качестве вида культуры мы выбралисеяные травы.
Наименьшее число роторов определяетсятребованиями простоты конструкции привода, кат как технологические иэнергетические преимущества роторов малого диаметра не могут возместитьтрудности производства многороторных режущих аппаратов.
— Расчетный диаметр ротора
D=2R, м (3.1)
D=B/K, м
В- ширина захвата;
В=2.1 м.
К- количество роторов, шт.
К=4.
D=2.1/4=0.524 м.
— Число ножей на роторе, m.
В качестве одного из ножеймодернизации мы принимаем: m=3.
— Верхняя минимальная скорость (Vpmin )
Для сеяных трав верхняя минимальнаяскорость равна
Vpmin =45 м/с.
— Угол между соседними лезвиями:
/> ; рад. (3.2)
/> ;
/>число режущих элементов, шт.
/>, рад.
— Угол, при котором скорость резания достигаетминимума.
/>
/> — Угловая скорость ротора:
/> (3.4)
. />-угол между соседними лезвиями, град.
/>-минимальная скорость резания, м/с.
Т. О./>
— Частота вращения />:
/>
/> (3.5)
– Отношениепоступательной скорости к окружности скорости ротора:
/> (3.6)
— Рабочая высота лезвия />, мм:
/>(3.7)
V=5.6м/с;
/>/>
/>
– Суммарная рабочаявысота лезвия />, мм:
/>(3.8)
при m=3 К=1.203
/>
– Площадь,скашиваемая лезвием за один оборот F />:
/> (3.9)
— Перекрытие режущих элементов
При работе много роторных косилокнеобходимо, чтобы траектории режущих элементов соседних роторов несколькоперекрывали одна другую во избежание пропуска не срезанных участков травы.
Расчетная формула для определенияперекрытия имеет вид:
/> (3.10)
m=3
/>
– Конструктивныйрадиус ротора
/> (3.11)
— Удельная сила резания />, кН
Сила резания определяется по формуле:
/>/>
где: а, в, с- коэффициенты,характеризующие физико-механические свойства материала и геометрию лезвия.
Таким образом:
/>
— Крутящий момент на одном роторе М,Н×м:
/> Н*м (3.13)
где: />
– Суммарный момент,приведенный к ВОМ />Н×м:
/>Нм (3.14)
где: К- количество роторов
К=4
М=0.35 Нм
n- частота вращения
n=2050 об/мин
/> об/мин
Таким образом:
/> Нм
– Мощность приводаодного ротора:
/> (3.15)
где: />
— Суммарная мощность привода режущегоаппарата
/> кВт (3.16)
/>
Таким образом производительностьагрегата найдем по формуле:
/> га/час
где: />-конструктивная ширина захвата агрегата;
/>=2.1 м
/>-расчетная скорость движения км/ч
/>=20 км/ч;
0.1- коэффициент пересчета мер правой илевой части равнения.
/> га/час
Из проделанных расчетов видно, что сувеличением скорости на 5 км/ч и увеличением числа режущих сегментов до 3 штук,мы добиваемся увеличения производительности на 30 %. Что не мало важно призаготовке трав на сено, т.к. уборка происходит в очень сжатые сроки.
3.3 Клиноременная передача
Клиноременная передача косилкисостоит из ведущего шкива, клиновых ремней и ведомого шкива. Передача защищенакожухом.
На валу 1 в корпусе шкива 6 смонтированаобгонная муфта 15, предназначенная для обеспечения холостого хода роторов имеханизмов передач в момент отключения вала отбора мощности трактора. Ведущийшкив 6 установлен на подшипниках 18, в корпусе 17, шарнирно подвешенном кподрамнику на оси 3. Соосность канавок ведущего и ведомого шкивовобеспечивается смещением корпуса 17 за счет перестановки регулировочных шайб.
Натяжение клиновых ремнейосуществляется с помощью натяжного устройства, состоящего из натяжника 10,шарнирно связанного с корпусом шкива, пружины 8, чашечной шайбы и гаек 9.
Привод к ведущему шкивуосуществляется от ВОМ трактора через карданную передачу.
3.4 Расчет клиноременной передачиротационной косилки
Ременная передача косилки состоит издвух шкивов, ведущего и ведомого, соединенных между собой ремнями, и натяжногоустройства, создающего контактные давления между ремнем и шкивом иобеспечивающего за счет сил трения передачу энергии. Начальное натяжениесоздается при монтаже передачи.
Основные достоинства передач:простота конструкции, сравнительно малая стоимость, способность передаватьвращательное движение на большие расстояния и работать с высокими скоростями,плавность работы и малый шум, отсутствие смазочной системы.
На ротационных косилках ременнаяпередача служит для передачи энергии от ВОМ трактора на рабочие органы. Вконструкции косилки она используется в качестве повышающей передачи.
3.5 Критерии работоспособностиклиноременной передачи.
Опыт передачи ременных передачпоказал, что их работоспособность ограничена тяговой способностью идолговечностью ремня. В первом случае ремень теряет тяговую способность из-забуксования в связи с недостаточной прочностью сцепления ремня со шкивом(ведущий шкив вращается, а ведомый остается неподвижным). В результатебуксования ремень нагревается и может сойти со шкива. Поэтому в отличие отупругого скольжения буксование в ременной передаче не допустимо.
Во втором случае выход из строяременной передачи связан усталостным разрушением ремня.
3.6 Расчет натяговую способность
Расчет ременной передачи на тяговуюспособность основан на показателях тяговой способности и долговечности.
Тяговая способность передачиопределяется коэффициентом тяги Y=(f(q) и, следовательно, значением q.
Для расчета используется условиеработоспособности передачи в форме
/>/>, (3.18)
где: st- удельная окружная сила, называемая полезнымнапряжением.
/> — допускаемое полезное напряжениемПа;
А – площадь поперечного сеченияремня, мм2.
/>,
/>,
где: Т1 — вращающий моментна валу.
d1 — диаметр ведущего шкива
/>
Удельная окружная скорость st- параметр, характеризующий тяговуюспособность передачи.
Расчет тяговой способности передач снормальными и узкими клиновыми ремнями сводится к определению требуемого числаремней по соотношению, вытекающему из условия:
/>, шт, (3.19)
Ft- полезная нагрузка, кН;
А — площадь сечения одного ремня, мм2;
Gz — коэффициент,учитывающий неравномерность распределения нагрузки
между ремнями в комплекте.; Cz= 0.85¸1.
/>
Значение Czможно уточнять в зависимости от числаремней в комплекте.
Z=3;
Cz=0.8.
3.7 Допускаемоеполезное напряжение
Допускаемое полезное напряжениеременной передачи находят из условия прочностной надежности ремня.
s1max
В условии se- максимальное эффективное переменноенапряжение, которое ремень может выдержать в течении Ne циклов.
Значение seнаходят из уравнения кривойусталости, получаемого экспериментально:
/>/>, мПа, (3.20)
где: м – показатель степени кривойусталости. На основании экспериментальных исследований для клинопеременныхпередач м = 11;
С – константа. определяемаяэкспериментально для каждого типа ремней,
С = 38.2;
Если ввести в рассмотрение числопробегов ремня в секунду:
n />, об/с; (3.21)
где: V – скорость ремня м/с ;
L — длина ремня м;
n />;
то при постоянном режиме нагруженияэффективное число циклов за весь срок службы
/>, (3.22)
где: Lh- срок службы ремня; Lh= 24000 ч
Zm — число шкивов;
/> циклов
/> />
Допустимое полезное напряжение пристандартных условиях работы
[st] = sto·cp· ca, (3.23)
где: cp- коэффициент динамичности дляклиноременных передач. cp= 1.1;
ca — коэффициент, учитывающий влияниена тяговую способность передачи угла обхвата, при a=110° ca=0.78;
sto- допускаемое полезное напряжениепередачи, мПа;
/>, мПа;
где bo — ширина ремня в нетральном слое; bo = 11мм;
/>
Отсюда: [st]=2,45×1,1×0,78=2,1 мПа
Из проведенных расчетов видно, чтоусловие работоспособности выполняется; т.е.
st
3.8 Сила начального натяжения ремня
Y=Y0ca cp, (3.24)
где Y0= 0,67 – коэффициент тяги стандартной передачи;
Y=0,67×0,78×1,1=0,57
Далее вычисляем коэффициент q :
q = (1+Y)/(1-Y); (3.25)
q = (1+0,57)/(1-0,57) = 3,7
Вычисляем:
/>, н; (3.26)
/>
F2 = F1 – Ft, H; (3.27)
F2 = 49 – 36 = 13Н;
Сила начального натяжения ветвейпередачи:
Fo = 0,5(F1+F2),H (3.28)
Fo= 0,5(49+13) = 27H;
3.9 Геометрическиепараметры ременной передачи
Основным показателем ременнойпередачи является диаметр шкива.
de = dp+2b,
где: dp – расчетный диаметр ремня, нанем располагается нейтральный слой
ремня, мм;
dp = 300мм;
de – внешний диаметр шкива для передачиклиновыми ремнями, мм.
de = 300+2×3,3 = 307мм.
Ширина шкива:
M = (n-1)e+2f, мм; (3.29)
где: n — число канавок на шкиве;
M = (3-1)15+2×10 = 50мм.
Толщина обода чугунных шкивов:
dчуг = 1,2 × h, мм; (3.30)
где: h = 8,7мм.
dчуг = 1,2 × 8,7 = 10,4(мм).
Толщина обода стальных шкивов:
dст = 0,8 × dчуг, мм. (3.31)
dст = 0,8 × 10,4 = 8,4мм.
Чугунные литые шкивы из-за опасностиразрыва от действия центробежных сил применяют при окружной скорости до 30м/с.При более высокой скорости шкивы должны быть стальными.
В нашем случае применяют стальныешкивы.
Минимальное межосевое расстояние вклиноременных передачах:
Qmin= 0,55(d1+d2)+h, мм. (3.32)
где: d1 – диаметр ведущего шкива, мм;
d2 – диаметр ведомого шкива, мм;
d2 = 150мм.
Qmin= 0,55(370+150)+8 = 204мм.
Максимальное межосевое расстояние поэкономическим соображениям(увеличение габаритов и стоимости ремней) и дляпредотвращения поперечных колебаний ремней ограничивают значением:
Qmax= 1,8(d1+d2), мм. (3.33)
Qmax= 1,8(207+150) = 643мм.
Требуемая длина ремня для передачипри заданном межосевом расстоянии Q и угле обхвата a =110° определяется как сумма прямолинейныхучастков и дуг обхвата:
/>, мм. (3.34)
/>мм.
В результате произведенных расчетовмы выяснили основные геометрические показатели шкива, а так же требования,предъявляемые к ремням.
Остальные параметры являютсясправочными и сведены в таблице.
3.10 Определение долговечностиподшипника 60208 привода ведущего шкива
Подшипник находится под нагрузкой:
Fr – радиальная сила; Fr = 2300Н.
FQ – осевая сила; FQ = 1500Н.
Внутреннее кольцо V=1) вращается с частотой n=2050мин-1
Из справочника известно, чтодинамическая грузоподъемность этого подшипника:
Cv = 32000Н; Cov = 17800Н.
Определим соотношение:
FQ/ Cov= 1500/17800 = 0,08. (3.35)
Этому отношению соответствует e » 0,28
Определим соотношение:
/> (3.36)/>
Так, как это отношение превышает e = 0,28, то по таблице находим
x = 0,56 и /> (3.37)
/>
Определим эквивалентную нагрузку.
Эквивалентную нагрузку дляподшипников определяют с учетом особенности их работы в эксплуатационныхусловиях:
R = FэKsKT = (XVFV + YFQ) FэKsKT, (3.38)
где: V – коэффициент вращения;
V = 1 при вращении внутреннего кольца;
Ks- коэффициент безопасности,учитывающий влияние на долговечность подшипников характера внешних нагрузок;
KT- температурный коэффициент;
/>
Номинальная долговечность
/> (3.39)
Lh = L/(6×10-5×n) = 201/(6×10-5×2050) = 1634(ч)
Долговечность работы подшипника серии60208 составляет 1634 часов.
3.11. Расчет шпоночного соединенияведущего шкива
Для передачи вращающего момента
T = 45Н×м с вала на ведущий шкив применяютшпоночное соединение.
Найдем диаметр в среднем сеченииконического участка длиной
L = 22мм
dср = d-0.005L (3.40)
где: d – диаметр вала,
dср = 37 – 0,005×22 = 35,9мм.
Шпонка призматическая:
b = 10мм, h = 8мм
t1 = 5мм
Длина шпонки L = 22мм.
Рабочая длина:
Lp = L – b = 22-10 = 12мм.
Расчетные напряжения смятия:
/>, Н/мм2, (3.41)
T = 45Нм.
dср = 35,3 мм
/> Н/мм2,
что меньше [sсм] = 140Н/мм2 для стальнойступицы шкива.
Осевую фиксацию шкива обеспечиваемподжатием шлицевой гайкой.
4. Технологическая часть
Разработка технологических процессоввходит основным разделом в технологическую подготовку производства ивыполняется на основе принципов” Единой системы технологической подготовкипроизводства”.
Разрабатываемый технологическийпроцесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительноститруда и качества деталей, сокращения трудовых и материальных затрат на егореализацию.
Базовой исходной информацией дляпроектирования технологического процесса служат: рабочие чертежи деталей,технические требования, регламентирующие точность, параметр шероховатостиповерхности и другие требования качества.
4.1. Наплавкарежущей кромки ножа
В процессе эксплуатации косилкипроисходит затупление режущей кромки ножа. Этот факт неблагоприятно сказываетсяна качестве среза. Так при затуплении лезвия до 100-120мм удельная сила резанияувеличивается в среднем на 12-18%. При затуплении лезвия происходит расщеплениеволокон стебля, что замедляет отрастание на 5-8дней. В свою очередь призатуплении наблюдается повышение износа ножа и дальнейшего выхода его из строя.
Для устранения такогонеблагоприятного фактора мы предлагаем производить наплавку режущей кромкиболее твердым материалом.
Это позволит нам улучшить качествосреза на более длительный срок, а так же продлит срок службы ножа.
При на плавлении ножа, параллельно свышеизложенным, мы добиваемся эффекта самозатачивания, что не мало важно дляподдержания качественного среза.
Суть эффекта состоит в том, что впроцессе работы материал ножа изнашивается быстрее т.к. имеет меньшуютвердость, а наплавленный слой более медленно.
В следствии того, что нож имеет малуютолщину(около 5мм), производят газопорошковую наплавку.
4.2. Газопорошковая наплавка
Газопорошковая наплавка применяетсядля деталей, изготовленных из
мало-, среднеуглеродистыхнизколегированных сталей.
Для наплавки используют порошок ПХ70Х17С4Р4.Размер зерен используемого порошка должен быть в пределах 40…100мкм. Передприменением порошок должен быть в течении 1…1,5 часа прокален при температуре100…150°С.Поверхность, восстановленная с использованием рекомендуемого порошка, имееттвердость HRC 50…55, прочность сцепления сосновным материалом 150…180 ктс/см2.
В качестве горючих газов используютацетилен в баллонах ГОСТ 5457-60 и кислород ГОСТ 5383-58.
Режим наплавления порошка.
Давление кислорода 35…45 кПа
Давление ацетилена 3…5 кПа
Расход кислорода 960…1100 л/г
Расход ацетилена 900…1000 л/г
Расход порошка 2,5…3 кг/г
5. Расчет экономической эффективностимодернизированной косилки КРИ-2,1
В процессе эксплуатации косилкивыявлены ряд недостатков,
связанных с конструкцией режущихаппаратов.
С увеличением скорости движенияагрегата остаются участки
не скошенной массы. Для устраненияэтого недостатка мы предлагаем
добавить по одному ножу на каждыйротор.
В свою очередь это приводит кдополнительным затратам. Для
модернизированного агрегатаопределяют: затраты на модернизацию,
газовую экономию от снижениясебестоимости модернизированной
машины, срок окупаемостипервоначальных и дополнительных
затрат.
Затраты на модернизацию косилкиопределяются по формуле:
/>, (5.1)
где:
Спи — цена покупныхизделий, руб;
Снр — накладные расходы намодернизацию, руб;
Сзп — заработная платарабочих, руб., занятых на демонтаже
частей, руб.;
Ссб — заработная платарабочих, занятых на сборке, руб.;
Спи – 30р – цена режущегоэлемента.
На режущем аппарате их 3 шт, арежущих аппаратов – 4шт.
Спи = 30×12 = 360руб.
Основную заработную плату рабочего,занятого на демонтаже
режущего аппарата расчитывают поформуле:
/>, (5.2)
где:
Тд — нормативнаятрудоемкость на демонтаже режущих аппаратов, час.
Тд — определяется из выражения:
Тд=Rc/>,
где
Rc-коэффициент учитывающийнепредусмотренные работы.
Rc=1.10…1.15
td — трудоемкость демонтажа составныхчастей, ч.
td=t1+t2+t3+t4
где
t1-время разборки режущего аппарата; t1=45 мин.
t2-время демонтажа; t2=20 мин.
t3 — время на подготовку режущего аппарата; t3=25 мин.
t4 — время на демонтаж ножей; t4=60 мин.
td=0.75+0.33+0.42+1=2.5 ч.
/>
Сч-часовая ставкарабочих;
Сч=8.2 руб.
R-коэффициент учитывающий доплаты косновной зарплате
R=1.025-1.030
Тогда Сд будет:
Сд=2.88×8.2×1.030=24.5 руб.
Дополнительная заработанная платарабочего на демонтаже:
Сд.д=/>/>
Сд.д=/>
Начисления по социальному страхованиюберутся 36% от (Сд+ Сд.д):
Ссоц.д=0.36(Сд+Сд.д) (5.6)
Ссоц.д=0.36(24.5+2.94)=9.9руб.
Полная заработанная плата рабочего задемонтаж составит:
Сз.д= Сд+ Сд.д+Ссоц.д=24.5+2.94+9.9=37.3 руб. (5.7)
Основную заработанную плату рабочего,работающего на сборке машины, рассчитывают по формуле:
Сс.б= Тс.б× Сr×R (5.8)
где
Тс.б — нормативнаятрудоемкость на сборку машины, час.
Значение Тс.б определяютиз :
Тс.б= Rсå tс.б (5.9)
где
Rс — коэффициент, учитывающий непредусмотренные работы насборке:
Rс=1.10…1.15
tс.б= t1+t2+t3 (5.10)
где
t1-установка ножей; t1=1ч. 20 мин.
t2-подготовка к установке режущего аппарата; t2=40 мин.
t3-установка режущих аппаратов; t3=50 мин.
tс.б=0.67+0.83+1.33=2.83 ч.;
Тс.б=1.15×2.83=3.25 ч.
Сч — часовая ставкарабочего на сборке, руб.;
Сч=8.2 руб.
R- коэффициент учитывающий доплаты косновной зарплате
R=1.025-1.030
Сб=3.25×8.2×1.030=27.4 руб.
Дополнительная заработанная платарабочего на сборке одной машины будет:
Сд.сб=/>/>
Сд.д=/>
Начисления по социальному страхованиюберутся 36% от (Ссб+ Сд.сб):
Ссоц.дб=0.36(Ссб+Сд.сб) (5.12)
Ссоц.сб=0.36(27.4+3.3)=11.1(руб.)
Полная заработанная плата рабочего насборке косилки:
Ссб.п= Ссб+ Сд.сб+Ссоц.сб (5.13)
Ссб.п=27.4+3.3+11.1=41.8руб.
Обще производительные накладныерасходы на модернизацию:
(5.14)
где
Спр¢ — основная зарплата рабочих,участвующих в модернизации косилки, руб.
Спр¢= Ссб+ Сд=27.4+24.5=51.9руб. (5.15)
R=12%- общепроизводственные накладныерасходы.
Сн.р= 51.9×12/100=6.23 руб.
Годовая экономия от снижениясебестоимости косилки
Эг= С1 В1-С2 В2Е (5.16)
где
С1 – себестоимость косилкидо модернизации, руб.
С2 — себестоимость косилкипосле модернизации, руб.
С1=34000 руб.
С2=33000 руб.
В1 — валовый выходпродукции до модернизации, га/сезон;
В2 — валовый выходпродукции после модернизации, га/сезон;
В1=403 га/сезон.
В2=547 га/сезон.
Е- коэффициент приведения затрат досопоставимого объема производства:
Е=/>
Эг=34000×403-33000×547×0.73= 13702000-13357740=344260 руб.
См= Сп.и+ Сз.п+Ссб.п+См.р
См=360+37.3+41.8+6.23=445.3руб.
См.год.=445.3×547=243579.1 руб.
Срок окупаемости капитальных затрат:
Тор=/>
Годовой экономический эффект:
Э=344260-243579.1=100681 руб.
6.Орана труда при работе на уборочныхмашинах и косилках
Охрана труда- системазаконодательных, социально-экономических, организационных, технических,гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, направленных наобеспечение безопасности и сохранения здоровья трудящихся в процессе труда, атакже их трудовых прав и права на отдых.
Техника безопасности- системаорганизационных, технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействиена человека опасных производственных факторов.
Производственная санитария- системаорганизационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействиена работающих вредных производственных факторов, которые в определенныхусловиях приводят к заболеванию или к снижению трудоспособности.
С охраной труда тесно связаныпожарная безопасность и молниезащита, потому что пожары на производстве и вбыту, а также грозовые разряды угрожают не только материальным ценностям, но ижизни людей.
В настоящее время должны быть принятымеры к внедрению современных средств техники безопасности и к обеспечению такихсанитарно-гигиенических условий труда, которые устраняют производственныйтравматизм и профессиональные заболевания.
Следует иметь определенные навыки приработе с современными материалами, соблюдать правила производственной санитариии пользоваться средствами индивидуальной защиты.
6.1. Анализ опасных и вредныхфакторов при работе на уборочных машинах и агрегате
Перед работой косильных и жатвенныхагрегатов поле заранее осматривают, устраняют или отмечают опасные места иделают соответствующие обкосы и прокосы.
Перед выездом в поле проверяютисправность машин, особенно защитных ограждений, лестниц перил, подножек, иналичие необходимых чистиков и других приспособлений для ухода. Запасные ножимашин должны храниться в деревянных чехлах.
Во время составления агрегата илиотсоединения машин от трактора запрещается подходить к сцепному устройству состороны режущих аппаратов.
Во время работы косилок необходимопомнить, что режущие аппараты расположены сбоку трактора, и поэтому ширинаагрегата больше, чем ширина трактора, и поэтому необходимо помнить об этом. Вовремя очистки режущего аппарата нужно стать с тыльной стороны и пользоватьсячистиком.
При переводе режущего аппаратакосилок в тракторное положение нельзя браться руками за брус. Чтобы избежатьпореза рук, следует пользоваться рукавицами. Сначала поднимают режущий аппаратза полевой башмак, затем до тыльной части бруса. Особенно осторожно нужнозаменять нож. Эту операцию нужно выполнять только после остановки двигателятрактора и выключения передачи к ножу- выключением ВОМ.
Вынимать и устанавливать нож на местоследует в рукавицах. При замочке ножей также следует пользоваться рукавицами, аглаза защищать очками.
Во время запуска и последующей работыпосторонним лицам запрещается находиться на расстоянии мене 50 м. от косилкипри наклоне режущего аппарата не более 30вперед по ходу машины, и90-100м. при наклоне режущего аппарата до 70.
6.2. Опасные зоны машин и механизмов
Травмирование работающего возможнокак при непосредственном соприкосновении его с источником опасности, так и нанекотором расстоянии от него, при недопустимом сближении.
Пространство, в котором постояннодействует или периодически возникает производственный фактор, опасный для жизнии здоровья человека, называется опасной зоной.
Опасная зона может появляться вокругдвижущихся, вращающихся элементов, вблизи перемещающихся грузов. Наличиеопасной зоны может быть связано с опасностью поражения отлетающими постороннимичастицами и частями инструмента.
Особую угрозу представляет собойопасная зона, где возможен захват одежды или волос работающего движущимисячастями оборудования. Так, большое число несчастных случаев происходит призахвате развивающейся одежды в момент приближения к неогражденным карданнымпередачам сельскохозяйственных машин.
Опасность движущихся или вращающихсядеталей возрастает, если на них имеются выступающие части (головки болтов). Когдачасти машин вращаются навстречу одна другой, создается опасность втягивания вопасную зону.
6.3. Охрана труда при восстановленииножей
Восстановление ножей производятметодом электродуговой наплавки.
Сварочные и наплавочные работыотносятся к категории работ с повышенной опасностью, что обуславливаетповышенные требования по организации рабочего места сварщика, обслуживаниюприменяемого оборудования и аппаратуры. Общие требования безопасности припроведении наплавочных работ установлены ГОСТ 12.3003-75.
Изучение и анализ причинпроизводственного травматизма при выполнении наплавочных работ, показывает, чтобольше половины производственных травм происходит вследствие опасных действийобслуживающего персонала из-за недостаточной теоретической и практическойподготовки.
Наплавку ножей производят наспециальном наплавочном оборудовании.
Рабочее место персонала оборудованоспециальной кабиной из несгораемого материала. Пол в помещении должен бытьплотным, прочным и огнестойким, слабо проводящем теплоту. Рабочее местооборудуют принудительной приточно-вытяжной вентиляцией.
Наиболее эффективна вентиляция,выполненная в виде панелей равномерного всасывания над сварочным столом. Панельмонтируют над столом на высоте 350..400 мм от поверхности крыши стола,противоположно рабочему месту сварщика.
При сварке деталей высотой до 500 ммхорошие результаты дает нижний отсос газов через решетчатый сварочный стол
Для создания нормальных условий трудапри вибродуговой наплавке сварочную дугу необходимо закрывать специальнымиукрытиями и оборудовать местными отсосами.
Электросварочное оборудование следуетнадежно заземлить. Заземлению надлежат: свариваемое изделие, стол, всеметаллические части сварочного оборудования.
При сварке в среде защитного газа, спомощью осцилятора, помимо заземления, корпус должен быть огражден, иметьблокировку, автоматически разъединяющую электрическую цепь при открываниидверцы. Со стороны питающей сети сварочные установки должны бытьзащищены предохранителями или автоматическими выключателями.
Для защиты от вредного влияниялучистой энергии сварщики и подручные рабочие должны быть обеспеченыспециальными ручными или наголовными щитками. В зависимости от применяемой присварке силы тока промышленность выпускает защитные стекла для сварщиков марокЭ-1, Э-2, Э-3, Э-4, для подручных рабочих В-1, В-2, В-3.
Для предохранения тела от ожоговосновной защитной мерой служат спецодежда и обувь. Наиболее подходящая обувь-башмаки без шнурков с гадким верхом. Брюки не должны иметь снизу отворотов,куда может попасть капля металла. Наружные карманы куртки должны закрыватьсяклапанами. Детали перед наплавкой должны быть сухими, очищены от ржавчины,краски и других загрязнений. Эти же требования предъявляют к электродам исварочной проволоке.
6.4 Охрана труда при работе настанках с абразивным инструментом
Абразивный инструмент, вращающейся свысокой окружной скоростью, представляет большую опасность при работе.
Травмирование рабочего можетпроизойти при разрыве абразивного круга, а также отлетающими частицами кругаили обрабатываемого материала. При ручной подаче обрабатываемой детали к кругувозможен зажим ее между подручником и кругом, что вызывает травму рук.
Самое серьезное внимание должно бытьуделено ликвидации причин разрыва абразивного круга. Перед испытанием круг накерамической связке необходимо проверить на отсутствие трещин простукиваниемего в подвешенном состоянии деревянным молотком массой 200..300 г. Исправныйкруг издает чистый звук при простукивании.
Круг с трещинами и выбоинами, а такжекруги, издающие при простукивании дребезжащий звук, использовать запрещается.
Заточные станки, при работе накоторых шлифуемое изделие удерживается руками, помимо кожуха, необходимоснабдить защитными подвижными экранами. Для обеспечения хорошей видимости местаобработки экраны изготавливают из прочного материала толщиной не менее 3 мм.Приспособление снабжено блокировочным устройством, которое отключаетэлектродвигатель станка при поднятом защитном козырьке. Включение станка вработу возможно только при опущенном экране.
Если деталь удерживается приобработке кругом руками, то станок должен быть снабжен подручником. Подручникнеобходимо установить так, чтобы верхняя точка соприкосновения изделия сошлифованным кругом находилась выше горизонтальной оси, проходящей через центркруга, но не более чем на 10 мм. Зазор между краем подручника и рабочейповерхностью шлифованного круга должен быть не меньше половины толщинышлифованного изделия, но не более 3мм.
Подручники должны быть передвижными,позволяющими устанавливать их в требуемое положение по мере износа круга.
В шлифованных и заточных станках, работающихбез применения смазочно-охлаждающей жидкости, конструкция кожухов должна такжепредусматривать использование их в качестве пылесборников. Для этой цели станокоборудуют отсасывающим устройством для удаления продуктов резания и газов изработающей зоны.
Правку абразивных кругов следует производитьспециальными правящими инструментами: алмазными карандашами, металлическимироликами, металлокерамическими дисками и т. д. Запрещается править кругиинструментом, не предназначенным для этой цели.
Чистый, здоровый свежий воздухпредставляет собой смесь газов. Важно при этом, чтобы воздух насыщенотрицательными ионами кислорода, так как они улучшают процесс снабженияорганизма кислородом.
Однако на производстве воздух резкоимеет естественный состав, так как многие технические процессы сопровождаютсявыделением вредных веществ в виде пыли, газов и паров.
Вредные вещества загрязняют воздухрабочей зоны при выполнении многих технологических операций.
При заточке ножей в рабочей зонепоявляются частицы абразивной пыли, которая отрицательно действует на дыхательныеорганы.
При наплавке ножей, вследствиенагрева, в атмосферу рабочей среды попадают пары и испарения от наплавочныхматериалов, электродов и флюсов, что значительно загрязняет воздух рабочейсреды. Через дыхательную поверхность легких человека летучие вещества вместе своздухом всасываются в кровь и попадают в большой круг кровообращения, действуяв 20 раз сильнее и быстрее, чем при попадании в организм другим путем.
6.5 Защита от производственной пыли ивредных газов
В соответствии с ГОСТ 12.1005-76рабочей зоной считается пространство с высотой 2 м над уровнем пола илиплощадки, на которых находятся места постоянного или временного пребыванияработающих.
Воздух рабочей зоны при заточкезагрязняется чаще всего абразивной пылью. Частицы пыли могут быть органическогопроисхождения, неорганического (минеральная, металлическая пыль) и смешенного.
Пыль оказывает вредное действие надыхательные пути, легкие, глаза и кожу. При носовом вдыхании, почти половинанаходящейся в воздухе пыли задерживается слизистой оболочкой носа, что вызываетее раздражение и может привести к катару дыхательных путей. Под влияниемдлительного воздействия пыли различных видов снижается фильтрующая способностьносовой полости, на других участках дыхательных путей развиваются хроническиевоспалительные процессы, в том числе силикоз легких, который не редкоосложняется туберкулезом.
Частое повреждение роговицы глазачастицами пыли может привести к ее помутнению и образованию бельма.
Поражающее свойство пыли зависит отразмеров ее частиц и их химических свойств. Частицы размером более 10 мк быстрооседают. поэтому в воздухе производственных помещений 80% составляют частицыразмером до 5 мк. Чем меньше размер частиц, тем глубже они проникают вдыхательные пути и представляют большую опасность. Биологическое действие пылина организм человека зависит от ее химического состава. Пыль свинца, марганца,сурьмы оказывает общетоксическое действие, пыль пеньки, джута алергенная: онаможет вызвать астму. Фиброинное действие пыли (раздражение соединительной тканив органах) зависит от содержания свободной двуокиси кремния. Прежде чемразрабатывать мероприятия по борьбе с пылью, необходимо исследовать каналыпроникновения пыли в воздух рабочей зоны и определить ее концентрацию.
Основной метод оценки запыленностивоздуха в производственных помещениях и на рабочих местах – весовой. Он основанна том, что с помощью прибора, обычно аспиратора, всасывают запыленный воздухиз рабочей зоны и пропускают его через предварительно взвешенный фильтр. Посколькуприбор фиксирует объем водяного воздуха, то зная время опыта и массу фильтра, сосевшей на нем пылью, легко определить запыленность (мг/м3).
Если пылящий технологический процесспротекает в замкнутых пространствах, или рабочая зона работающего изолированаот остального пространства, то стараются путем герметизации перекрыть каналыутечки пыли или ее проникновения в рабочую зону.
Если качество технологическогопроцесса или обрабатываемого материала не зависит от влажности, то сухой способобработки материала можно заменить влажным.
Весьма эффективный метод борьбы спылью – замена пылевидных веществ гранулированными.
Когда зона обрабатывания пылинебольшая, то лучше всего организовать ее пневматическое отсасывание.
При невозможности предотвратить попаданиепыли в воздух рабочей зоны указанными выше способами, устраивают местнуювентиляцию, при загрязнении воздуха во всем помещении — общеобменную.
При интенсивном поступлении пыли ввоздух рабочей зоны в качествах, многократно превышающих ПДК, обязательноследует применять средства индивидуальной защиты: спецодежду, очки,респираторы.
Защита от электромагнитныхионизирующих излучений.
В сельскохозяйственном производствеимеют место следующие виды излучений: инфракрасное, ультрафиолетовое,электромагнитное и радиоактивное.
Источником ультрафиолетовых лучейявляются солнце, ртутно-кварцевые лампы, дуга электросварки, а электромагнитныхизлучений- радиоволны, линии электро передач и различные высокочастотныегенераторы.
Инфракрасное излучение приводит кперегреву организма, а ультрафиолетовое — к биологическим изменениям вподкожной ткани.
Наиболее опасными являютсяэлектромагнитные излучения ультравысокочастотных (УВЧ) и сверхвысокочастотных(СВЧ) генераторов, которые используются при термической обработке металлов.Источниками полей высокой и ультравысокой частоты в рабочем помещении могутбыть линии передачи энергии, индукционные катушки, конденсаторы. Действиеэлектромагнитных полей высоких (ВЧ) и ультравысоких частот нарушаетдеятельность центральной нервной системы, вызывает общую слабость, быструюутомляемость, головную боль, сонливость, замедление пульса и понижениекровяного давления.
Для предотвращения вредного влиянияэлектромагнитных колебаний на организм человека санитарными правиламиустановлены предельно допустимые нормы облучения. Интенсивностьэлектромагнитных колебаний, излучаемых установками ВЧ, УВЧ, СВЧ, оценивается ввольтах на метр- В/М ( напряженность электрического поля в амперах на метр- А/Ми микроваттах на 1 см2 — мк Вт/ см2 ( плотность потокаэнергии)). Предельные безопасные параметры электромагнитных колебаний и режимтруда при обслуживании установок приведены в таблице 6.1.
6.6 Гигиенические нормы воздействияна человека электрического поля промышленной частоты
Таблица 6.1
Напряженность
электрического поля кВ/м Время пребывания человека в электрическом поле за сутки (мин)
Менее 5
5-10
10-15
15-20
20-25
Без ограничения
не более 180
>>90
>>10
>>5
Защита от электрических полейосуществляется с помощью различных экранизирующих устройств и специальнойодежды, которые обязательно заземляются. Сопротивление заземления не должнобыть более 10 ОМ.
Основное средство защиты отэлектромагнитных колебаний –экранизирование источников излучений при помощизамкнутых камер из листового железа или мелкой металлической сетки. В качествеиндивидуальных средств защиты используется спецодежда.
6.7 Расчетвентиляционной панели Чернобережского А.С. в сварочном цехе
При сварочном производстве наработающих воздействуют вредные и опасные факторы.
В зону дыхания работающих поступаютсварочные аэрозоли, содержащие в составе твердой фазы окислы различных металлов(марганца, хрома, никеля, алюминия, железа и др.) и их окислы, а такжетоксичные газы (окись углерода, азот, фтористый водород, окислы азота и др.).Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависит от химическогосостава сварочных материалов и свариваемых металлов, вида технологическогопроцесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных веществ может являтьсяпричиной острых и хронических профессиональных заболеваний и отравлений.
Для снижения концентрации вредныхвеществ на рабочих местах до предельно допустимой концентрации необходимопрежде всего применять местные отсосы при ручной сварке штучными электродами спокрытием.
На стационарных сварочных постахиспользуют вытяжные устройства в виде панелей, обеспечивающих отключение факелавредных выделений от лица сварщика.
Наиболее распространеннойконструкцией вытяжных панелей является панель равномерного всасывания А. С.Чернобережского.
По данным из цеха удаляется воздух вобъеме L=2480м3/г. Количествовыделяющейся вредности (ацетона) G0=50 т/г. Кратность воздухообмена впомещении Кр=8. Приточный воздух подается через потолочныйвоздухораспределитель типа ВДШ. Скорость входа воздуха из воздухораспределителяV=3 м/с. Подвижность воздуха впомещении:
Vп=0.1 м/с.
Скорость воздушного потока в сечениипанели чернобережского:
Vо=4 м/с.
Объем помещения 500 м3
1-источник выделения
вредных веществ
2- рабочее место
х1=520 мм
х2=100 мм
Расчет.
Поправочный коэффициент на скоростноедавление поточного воздухораспределителя:
z=1.3
Энергия поточных струй:
Eпс= Кр=/>
Энергия тепловых струй движущихсяпредметов:
Eт.с=Eд.п=0
Скорость воздушного потока вовсасывающем сечении:
Vо=/>
Площадь открытого проема панелиЧернобережского:
F= 1.085×1.2+2×0.47=2.3 м2
(фронт и боковые стороны)
Определяющий размер:
L=/> =1.52 м (6.3)
Концентрация вредного вещества нарабочем месте:
С=0.707×20×16е-0.3×0.35/0.103=5.44 мг/м3
Расход вредного вещества, направляемогов противоположную сторону от места отсоса при V/Vп=0.3/0.1=3>2
G=/>
Эффективность работы панелиЧернобережского:
Эф=/>
Вывод:
Расчеты показывают, что использованиепанели Чернобережского позволяет проводить сварочные работы без вреда длярабочего персонала и отвечает СН и ВОМ.
6.8 Охрана окружающей среды
Проблема охраны окружающей средывозникает при ремонте сеноуборочных косилок. При этом применяются такие видыработ:
а) ручная дуговая сварка
б) станочная механическая обработка
При этих работах наблюдаетсяповышенная запыленность, загрязненность рабочей зоны.
Воздействие пыли на человека зависитот ее характера. Пыль делится на раздражающую и токсичную. Раздражающая пыльможет привести к профессиональным заболеваниям дыхательной системы человека.Токсичная пыль действует как введенный в организм яд и вызывает отравление.
Кроме вредного воздействия наорганизм человека, пыль повышает износ оборудования, в основном его трущихсячастей. Излишняя запыленность устраняется применением вентиляционных устройств.Существует возможность использования индивидуальных средств защиты от пыли: защитныеочки, респираторы.
Нормы предельно допустимых значенийконцентрации пыли в воздухе рабочей зоны установлены в ГОСТ 12.005-76.
При сварочных работах на 1 кгиспользованных электродов в атмосферу выделяется 11гр вредных веществ.
При механической обработке сиспользованием СОЖ на 1 кВт мощности электродвигателя выделяется 0.0063 г/частумана эмульсола.
Вредные вещества могут привести кпроизводственным травмам, связанных с отравлением, а также к различнымпрофессиональным заболеваниям или отклонениям в состоянии здоровья как уработающих, так и у неработающих людей или у следующих поколений.
Основным способом защиты от вредныхвеществ является строгое выполнение правил техники безопасности при работе сними. Необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты.
Нормы, определяющие безопасностьработы с вредными веществами определены в ГОСТ 12.007-76.
6.9 Расчет циклонов
Рассчитать эффективность очисткидымовых газов циклоном ЦН-24
Газ, плотностью r=0.89 кг/м3, вязкостью mт= 22.2 ×10-6 Н×с/ м2 и объемным расходом Qр=1.2 м3/с содержит частицы плотностью
rп=1930 кг/ м3, диаметром ¶м=20 мкм и дисперсностью lgsh=0.5.
Входная концентрация частиц Gbx=10 г/м3. Требуемаястепень эффективности очистки h=0.87.
Решение:
Определяем Wопт=4.5 м/с.
По формуле находим диаметр циклона :
/>
Выбираем из стандартного ряда D=600 мм
Вычисляем по формуле действительнуюскорость движения газа в циклоне
/> n-число циклонов
Действительная скорость в циклонеотличается от Wопт на ~6%
Определяем коэффициентгидравлического сопротивления одиночного циклона:
V=1×0.85×80=76 (6.8)
Гидравлическое сопротивление циклона:
DR=/> Н/м2 (6.9)
По формуле рассчитываем эффективностьочистки в циклоне:
¶50Т=8.5 мкм,
lgsh=0.308 (6.10)
¶50=/>
Х=/> (6.11)
По таблице для полученного Х находим Ф(х)=0.7569апроксимацией
и hц=0.5[1+0.7589]=0.878
Расчетное значение hц оказалось выше требуемого, т.е. циклон пригоден дляочистки газа с заданными параметрами.
Заключение
Итоги выполненной работы можносформулировать следующим образом:
1. Проведен анализзаготовки сена. Обозначены сроки уборки трав.
2. Проведен анализсуществующих конструкций ротационных косилок, зарубежных образцов.
3. Выявлены основныенедостатки существующих отечественных ротационных косилок.
4. Обозначеныосновные пути модернизации ротационной косилки КРН-2.1
5. Проведены основныерасчеты модернизированной косилки.
6. Обозначеныдальнейшие пути развития.
Список литературы:
1.ОсобовВ.И., Васильев Г.К. Сеноуборочныемашины и комплексы.-М.: Машиностроение, 1983.-304с.
2.Осьмяк В.Я., Пономаренко А.Ф.Эксплуатация кормоуборочных машин.- М.: Агропромиздат, 1990.-270с.
3. Скоростная сельскохозяйственнаятехника. Альбом-справочник.-М.: Россельхозиздат, 1977.-150с.
4.Горбачев И.В., Окнин Б.С.,Халанский В.М. Справочник механизатора.-М.: Агропромиздат,1985.-350с.
5.Справочник технолога-машитостроителя.Под редакцией
Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К.-М.:Машиностроение, 1986.-720с.
6.Авдеев М.В. Технология ремонтамашин и оборудования.-М.: Агропромиздат,1986.-200с.
7.Сабликов М.В., Кузьмин М.В.Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным машинам.-М.: “Колос”,1973.-190с.
8.Иванов М.Н., Иванов В.Н. Деталимашин.Курсовое проектирование.-М.: “Высшая школа”,1975.-220с.
9.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Деталимашин.Курсовое проектирование.-М.: “Высшая школа”,1990.-400с.
10.Иосилевич Г.Б. Детали машин.-М.:Машиностроение,1988.-360с.
11.Машиностроительное черчение. Подредакцией Вяткина Г.П.-М.: Машиностроение,1977.-290с.
12.Артеменко Н.А. Экономическая эффективнаяиспользования сельскохозяйственной техники.-М.: Агропромиздат,1985.-300с.
13.Конкин Ю.А. Экономика ремонтасельскохозяйственной техники.-
М.: Агропромиздат,1990.-190с.
14.Калашин А.И. Охрана труда.-М.:Агропромиздат,1991.-400с.