Модернизация технологии уборки картофеля

В целях повышения эффективности машинных технологий производства картофеля, корнеплодов и других сельскохозяйственных культур. За счет устранения простоев уборочных машин при отсутствии и/или задержке транспорта и ее остановок для выгрузки собранного урожая картофеля и корнеплодов и др. из бункера - накопителя в транспортные средства, снижения повреждений убранных картофеля, корнеплодов и др. за счет исключения перевалок при выгрузке в обычные транспортные средства и в приемные бункера линий и снижения затрат на транспортные работы и последующую обработку почвы предлагается новый способ уборки названных сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления.

4.2 Уборка

В предлагаемом способе уборки вместо традиционных бункерных комбайнов и обычных транспортных средств используется самоходный комбайн со сменным бункером - накопителем в виде полуприцепа, вместимость которого в различных модификациях не менее, чем в 1,5... 2,5 раза больше вместимости бункеров - накопителей, применяемых на тракторах. Сменный бункер - накопитель имеет ходовую часть с активным приводом и синхронно управляемыми поворотными колесами для сокращения ширины поворотной полосы, опорное прицепное устройство и донный выгрузной конвейер. Возможно использование широкопрофильных шин. С целью снижения тягового сопротивления и воздействия на почву он идет вслед за уборочным агрегатом по одной колее.

Данный сменный бункер - накопитель по заполнении заменяется на порожний, как правило, на краю поля. А в случае буксировки уборочным агрегатом - на стационаре, и применяется последовательно на различных операциях процесса уборки в качестве:

резервного накопителя убранного урожая клубней, корнеплодов и др. во время работы уборочного агрегата (машины);

транспортного средства для перевозки без перевалок загруженной в не го продукции с поля, например, на буксире у трактора и, при необходимости и/или целесообразности, уборочным агрегатом (машиной);

приемного бункера линии для подачи находящихся в нем убранных клубней, корнеплодов и др. (вороха продукции) на агрегаты линии для послеуборочной доработки и/или закладки на хранение.

Для работы с уборочными агрегатами (машинами) разных типов и в различных условиях (урожайность, размеры и конфигурация полей, дальность перевозок убранного урожая и др.) сменный бункер - накопитель должен выполняться в нескольких модификациях, отличающихся вместимостью и рядом других узлов. В зависимости от условий в комплексе с уборочным агрегатом (машиной) может использоваться разное количество сменных бункеров - накопителей.

Рисунок - 4.1

Технологический процесс и основные особенности предлагаемого способа уборки и устройства для его осуществления остаются без изменений при реализации их с использованием различных энергетических средств (самоходных комбайнов, тракторов) и разных способов агрегатирования.

Экономический эффект данных способа и устройства образуется за счет высвобождения определенного количества транспортных средств и тракторов, используемых при существующих способах, снижения общей металлоемкости нового набора техники, уменьшения количества обслуживающего персонала и сокращения сроков работ, потерь убираемой продукции и повышения её качества.

4.3 Общие сведения и технические характеристики

Назначение и область применения. Комбайн картофелеуборочный двухрядный может быть использован только по прямому назначению, то есть для выкапывания картофеля, возделываемого по интенсивной технологии, отделения клубней от ботвы картофеля, растительных и других примесей, с накоплением клубней картофеля в бункере и выгрузкой их в транспортное средство. Возможна уборка комбайном других корнеплодов, (свеклы, лука и др.) для уборки которых необходимо применять дополнительное оборудование и провести адаптацию комбайна. Для уборки картофеля возделываемого по технологии с междурядьями 90 см необходимо переустановить рабочие органы подкапывающего устройства.

Комбайн применяется при уборке картофеля, возделываемого на различных по механическому составу почвах на гребневых посадках с междурядьем от 68 до 90 см и глубиной залегания клубней до 22 см.

Урожай картофеля в пределах от 15 до 60 т/га. Уклон поля до 50. Твердость почвы 1,4 МПа (14 кгс/см²).

Температура почвы на глубине залегания картофеля не ниже плюс 10 С. Поля выровненные, с поворотными полосами.

4.3.1 Устройство и принцип работы

Комбайн, общий вид которого приведен на рисунке 4.2, состоит из рамы 1, подкапывающего устройства 2, трех транспортеров (приемного транспортера с встряхивателем 3, двух отсеивающих транспортеров 4, двух ботвоудалителей 5, транспортера 6, элеватора 7, сортировочного стола с просеивающими роликами 8, наклонного транспортера 9, выгрузного транспортера 10, каскадного устройства 11, навеса 12, кабины 13, силовой части 14, переднего моста 15.

Комбайн убирает две гряды, расположенные в своей колее, проходящей по междурядьям. Вращение транспортеров и элеваторов обеспечивается от раздаточной коробки через карданный вал комбайна. Подъем-опускание плавающей подкапывающей части, выравнивание рамы комбайна, подъем - опускание каскадного устройства, передней части сортировочного стола, изменение угла наклона ежного транспортера, выполняются гидроцилиндрами комбайна. Управление электрогидравлическими клапанами из кабины агрегата джойстиком. Управление положением транспортера кнопками, расположенными на переборочной площадке, оборудованной кнопкой связи (звуковой сигнал) с оператором.

Подкапывающее устройство опирается в передней части пластиковыми диаболами на поверхность гребней, разрушая одновременно комки. В задней части через продольные регулируемые тяги подкапывающее устройство упирается в раму 1 комбайна, и посредством вертикальных талрепов подвешивается на балансирной балке, закрепленной в средней части на раме комбайна. Подкапывающее устройство подрезает гряду, копируя поперечный профиль поля.

Лемеха подкапывают грядку снизу. Отрезные диски, с целью уменьшения лишней почвы на транспортерах, отрезают пласт подаваемой почвы сбоку каждой гряды.

Подрезанный и частично разрушенный пласт почвы с клубнями попадает на первый транспортер 3, имеющий для увеличения сепарации почвы встряхиватель, выполненный в виде балансирной балки с регулируемой амплитудой качания.

После первого транспортера частично отсепарированная масса почвы и клубней с ботвой и травой попадает на второй транспортер 4, при этом под воздействием подпружиненных направляющих прутков часть ботвы и травы захватывается роликом ботвоудалителя 5. Клубни, оставшиеся на стеблях отрываются и продолжают движение по транспортеру, ботва и трава выносятся под комбайн. Второй транспортер имеет обрезиненные прутки.

После второго транспортера масса почвы и клубней с оставшейся ботвой и травой попадает на третий транспортер, при этом под воздействием пластиковых направляющих стержней часть ботвы и травы захватывается роликом ботвоудалителя. Клубни, оставшиеся на стеблях отрываются и продолжают движение по транспортеру, ботва и трава выносятся под комбайн. Прутки третьего транспортера имеют обрезиненное покрытие S-образной формы.

После третьего транспортера масса попадает на наклонный ежный транспортер, имеющий в верхней части отбойный встречно вращающийся ролик. Оставшаяся трава, ботва и комки почвы, попадая между V -образными резиновыми штырьками, удаляются за комбайн. Клубни, не скатившиеся в нижней части или не оторвавшиеся от стеблей, отбойным роликом сбрасываются вниз.

После ежного транспортера клубни попадают в ячейки элеватора, имеющего внутренний поддерживающий транспортер, и подаются на сортировочный стол с просеивающими роликами. Для более равномерного распределения клубней по столу в конце внутреннего транспортера элеватора стоят два звездообразных вала.

На сортировочном столе удаляются гнилые, маточные клубни, камни и т.п. отходы, которые по лотку отправляются под колесо на убранную часть поля, а также через просеивающие ролики происходит сепарация земли и мелких клубней. Клубни подаются по наклонной части сортировочного стола на наклонный транспортер.

С наклонного транспортера клубни попадают на выгрузной транспортер, который имеет над собой защитную крышу. С выгрузного транспортера, в свою очередь, через каскадное устройство, клубни попадают в прицепной бункер-накопитель.

По мере заполнения бункера, агрегат отвозит его на край поля и отцепляет, где в свою очередь его забирает трактор.

4.3.2 Основные параметры, характеристики

Самоходный комбайн GRIMME VARITRON270 с 7-тонным бункером подходит хозяйствам, которые интегрировали бункерную концепцию в процесс уборки урожая. Машина может быть легко адаптирована под индивидуальные требования и определенные сорта картофеля за счет возможности комбинирования с различными выкапывающими и сепарирующими устройствами (MultiSep, роликовый сепаратор, элеватор мелкой ботвы). Бережная по отношению к почве гусеничная ходовая часть в качестве опции обеспечивает надежную уборку урожая в чрезвычайно сложных и влажных почвенных условиях. Из удобной кабины водителю открывается хороший обзор выкапывающего устройства и просеивающих транспортеров. Пульты управления с сенсорными экранами обеспечивают простое, интуитивное управление и предоставляют необходимую информацию о самых важных функциях машины.

4.4 Способы хранения

Навальный способ используют в основном для хранения картофеля. В некоторых хозяйствах его применяют и для хранения семенного картофеля. Продукт на хранение закладывают на всей площади хранилища сплошным слоем высотой 2,5..5 м и более. При данном способе хранения существенно увеличивается полезная вместимость хранилища, создаются лучшие условия для использования высокопроизводительных механизмов. Но в этом случае выгрузка продукта выполняется в определенном порядке, как правило, в обратном его загрузке.

Контейнерный способ дороже первого и требует дополнительных материальных затрат, но обладает большей мобильностью, обеспечивает полную механизацию погрузочно-разгрузочных работ, размещение отсортированных фракций, лучшую сохранность и качество клубней при уборке.

Для накопления подготовленного семенного материала используют хранилища, крытые площадки и другие, подходящие для этих целей помещения, в которых возможна механизированная погрузка и обработка пестицидами.

За счет лучшей сохранности клубней затраты на контейнеры полностью окупаются, и благодаря повышению урожайности создастся дополнительный экономический эффект.

При контейнерном способе хранения машины и обслуживающий их персонал находятся в отдельном помещении с необходимым освещением и температурой.

При этом наиболее оптимальным вариантом является размещение клубней навалом в секциях вместимостью 250... 300 т, максимум 500 т. Клубни в контейнеры и транспортируют с разгрузкой в приемный бункер линии по подготовке семенного материала. Далее их калибруют на фракции и снова загружают в контейнеры, в которых оставляют до весны, а затем вывозят на прогрев.

Для транспортировки, штабелирования и разгрузки контейнеров применяют электропогрузчик типа ЭП-103 или ЭП-Ш6, для зарядки аккумуляторов -- зарядную станцию.

Контейнер вместимостью 300 кг жесткой конструкции наиболее полно отвечает требованиям механизации и разгрузки способом опрокидывания. Жесткий (не складываю складывающийся) разъемный контейнер имеет надежную конструкцию, что обеспечивает длительный срок эксплуатации. Для удержания на вилах опрокидывателя при разгрузке и штабелировании контейнер снизу снабжен проушинами.

Контейнероопрокидыватель предназначен для транспортирования, штабелирования и разгрузки контейнеров. Монтируется на вилы погрузчика типа ЭП-103 (ЭП-106). Привод опрокидывателя от гидросистемы погрузчика через выносной гидроцилиндр и эксцентрик.

Контейнеровоз служит для транспортировки контейнеров, раскладки их по полю при уборке картофеля копателями и разгрузки контейнеров в хранилище или на площадке способом самоскатывания при подъеме передней части гидросистемой трактора. На разгрузки пяти -- семи контейнеров самоскатыванием с помощью контейнеровоза уходит не более одной минуты, тогда как на разгрузку с кузова автомобиля или прицепа с помощью погрузчика уходит не менее 15...20 мин. Для скатывания контейнеров контейнеровоз снабжен двумя рядами роликов и откидывающимися с помощью гидроцилиндра скатными кронштейнами с роликами.

4.5 Подготовка семенного материла и закладка на хранение

Подготовка семенного материала включает калибрование клубней на фракции, отбор загнивших в процессе хранения клубней, удаление ростков и примесей (при буртовом хранении), предпосадочное накопление в необходимом количестве клубней, воздушно-тепловой обогрев и обработку защитно-стимулирующими средствами. При образовании в процессе хранения очагов загнивания в систему подготовки должна входить мойка с одновременной обработкой отмытых здоровых клубней пестицидами. Это улучшает отбор сгнивших клубней и обеспечивает высокое качество работы сажалок. Системой машин предусмотрена разработка приемного бункера, передвижного переборочного стола, ворохоочистителя, позволяющего осуществлять технологию уборки и закладки картофеля на хранение по схеме поле -- хранилище, минуя сортировальные пункты. Это позволит значительно уменьшить механические повреждения клубней в процессе погрузочно-разгрузочных операций.

Для накопления подготовленного семенного материала используют хранилища, зернотока, крытые площадки и другие подходящие для этих целей помещения, в которых возможна механизированная погрузка и обработка пестицидами.

4.6 Технологии загрузки и хранения картофеля

За месяц-полтора до закладки клубней, хранилище дезинфицируют раствором формалина. При хранении только семенного картофеля вместо формалина используют хлорную известь или золу.

За полторы-две недели до загрузки картофеля хранилище белят свежегашеной известью. Проверяют работу вентиляторов. При уборке в сложных условиях в осенний период хранения вентилятор должен подавать 50...60 м /ч воздуха на 1 тонну картофеля.

При загрузке в слое картофеля не допускается образование столбов почвы, которые преграждают доступ воздуха. Насыпь картофеля в закромах и в хранилищах должна быть выровнена по всей поверхности.

Технология хранения должна предусматривать следующие режимы:

- лечебный, продолжительностью 2..3 недели после загрузки, при ко
тором температура в слое картофеля должна быть 14... 18 °С, относительная
влажность 90...95%;

- режим охлаждения продолжительностью 3...5 недель, при котором по
степенно на 0,5...1° в сутки понижают температуру от 14...18°С до темпера
туры зимнего хранения, а относительную влажность до 85...90%.

С поверхности насыпи систематически удаляют появившиеся загнившие клубни. При этом разрешается ходить только по дощатому настилу.

Нельзя закрывать на хранение раздавленные, смятые, разрезанные и с большими вырывами клубни. При разравнивании насыпи люди должны быть обуты в легкую резиновую обувь.

Загружают картофель при медленном постоянном перемещении стрелы погрузчика в горизонтальной плоскости и медленном подъеме с выдерживанием допускаемой высоты падения клубней. Падающие с погрузчика клубни тут же подбирают, чтобы они не попали под колеса. Раздавленный картофель собирают в отдельную тару и выносят из хранилища.

В зависимости от сорта или репродукций размещают картофель так, чтобы в зимнее время при необходимости можно было организовать механическую переборку картофеля, а весной выгрузить посадочный материал, последовательно не перемещая лишний раз транспортеры и прочее оборудование.

С началом загрузки сразу же начинают активное вентилирование, чтобы скорее начался лечебный период, при котором упрочняется кожура, частично затягиваются повреждения, нанесенные при уборке и послеуборочной обработке. Вентилируют по возможности в теплые дни преимущественно в ночное время теплым влажным воздухом. Вентиляцию включают 5... 6 раз в сутки до 30 минут с интервалом 1,5...2 часа.

В период охлаждения картофель вентилируют наиболее интенсивно наружным воздухом в самое холодное время суток при открытых вытяжных шахтах. Если температура воздуха ниже 0 °С, то используют смесь наружного и внутреннего воздуха. В этот период при высоте загрузки до 3...4 м. картофель непрерывно вентилируют по 4...5 часов с небольшими интервалами подавая до 50 м³ воздуха на 1т картофеля.

Картофель перебирают лишь в том случае, если все другие методы снижения температуры не дали положительных результатов. При этом удаляют не только больные клубни, но и здоровые, бывшие в соприкосновении с больными.

Качество закладки картофеля в хранилища контролируют по следующим показателям:

- наличию почвы в насыпи картофеля и равномерности ее распределения по высоте слоя и ширине хранилища; -равномерности высоты слоя насыпи;

- наличия раздавленных и сильно смятых клубней в насыпи картофеля и на полу хранилища около погрузчика и транспортных средств;

- соблюдение режимов вентиляции в период закладки клубней в хранилище;

- отходам и прорастанию клубней.

Чистоту клубней картофеля определяют по средней пробе, равной 40...60 кг., взятых и разный мест по высоте и ширине закрома, а при навальном хранении - от каждых 40...60 т. После разбора пробы отдельно взвешивают клубни и почву, а затем определяют содержание почвы в общей массе пробы.

При хранении картофеля большое внимание уделяют вопросам предотвращения выпадения конденсата. Для этого применяют различные способы теплоизоляции, прогрев верхней зоны над картофелем, реверсивную вентиляцию, покрытие верхнего слоя насыпи картофеля специальными синтетическими полотнищами и др.

Процент раздавленных клубней проверяют, сравнивают аналогично, а на полу хранилища - визуально.

Соблюдение режимов проверяют, сравнивая с агротехническими требованиями.

5. Охрана труда

5.1 Шум зубчатых передач

Производственный шум является общебиологическим раздражителем, который снижает не только слух, но и влияет на сердечнососудистую и нервную системы человека.

Исследования воздействия шума на организм человека показали, что продолжительно и кратковременно действующие шумы, стабильные шумы с одинаковым общим уровнем, но разным спектральным составом, а также импульсные шумы с различным временем нарастания интенсивности до максимума по-разному воздействуют на организм человека.

Воздействие шума на человека может быть подразделено в зависимости от интенсивности и спектра шума на следующие группы:

- очень сильный шум с уровнями 120…140 дБ и выше независимо от спектра способен вызывать механические повреждения органов слуха и быть причиной тяжелых поражений организма;

- сильный шум с уровнями 100…120 дБ на низких частотах, выше 90 дБ на средних и выше, 75…85 дБ на высоких частотах вызывает необратимые изменения в органах слуха, а при длительном воздействии может быть причиной ряда заболеваний и в первую очередь - нервной системы;

- шум более низких уровней 60…75 дБ на средних и высоких частотах оказывает вредное действие на нервную систему человека, занятого работой, требующей сосредоточенного внимания.

Санитарные нормы подразделяют шумы на три класса и устанавливают для каждого из них допустимый уровень:

1 класс - низкочастотные шумы (наибольшие составляющие в спектре расположены ниже частоты 350 Гц, выше которой уровни понижаются) с допусти мым уровнем 90…100 дБ;

2 класс - среднечастотные шумы (наибольшие уровни в спектре расположены ниже частоты 800 Гц, выше которой уровни понижаются) с допустимым уровнем 85…90 дБ;

3 класс - высокочастотные шумы (наибольшие уровни в спектре расположены выше частоты 800 Гц) с допустимым уровнем 75…85 дБ.

Т.е. шум называют низкочастотным с частотой колебаний не более 400 Гц, среднечастотным - 400 …1000 Гц, высокочастотным - более 1000 Гц. По ширине спектра шум классифицируют как широкополосный, включающий почти все частоты звукового давления (уровень измеряется в дБА), и узкополосный (уровень измеряется в дБ). Кроме того, шум подразделяют на: воздушный, распространяющийся в воздушной среде от источника возникновения до места наблюдения, и структурный, передающийся по элементам конструкции и излучаемый их поверхностями.

Хотя частота акустических звуковых колебаний находится в пределах 20...20000 Гц, его нормирование в дБ осуществляется в октавных полосах с частотой 63…8000 Гц постоянного шума. Характеристикой же непостоянного и широкополосного шума является эквивалентный по энергии и восприятию ухом человека уровень звука в дБА. В таблице 4.1 приведены нормируемые параметры звука в кабинах тракторов и других самоходных машин в соответствии с ГОСТ 12.2.120-88 и ГОСТ 12.1.003-83. Отметим, что в соответствии с ГОСТ 12.2.019-86 внешний шум машины не должен превышать 85 дБА на расстоянии 7,5 м от её оси перпендикулярно направлению движения.

Таблица 5.1 - Нормируемые параметры звука в кабине тракторов

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	80
95	87	82	78	75	73	71	69

Следует заметить, что нормы шума установлены на рабочем месте оператора безотносительно к тому, имеется ли здесь один источник шума или их несколько. Очевидно, что если звуковая мощность, излучаемая одним источником, удовлетворяет предельно допустимому уровню звукового давления на рабочем месте, то при установке здесь нескольких таких же источников указанный предельно допустимый уровень будет превышен из-за их сложений.

Уровни шума, выраженные в децибелах, складывать арифметически нельзя, и здесь общий уровень шума определяется по закону энергетического суммирования.

Таблица 5.2 - Добавка в функции разности уровней источников

Разность уровней двух источников	0	1	2,5	4	6	10
ДL	3	2,5	2	1,5	1	0,5

Как следует из приведенного, если уровень шума одного источника выше уровня другого источника на 8…10 дБ (дБА), то будет преобладать шум более интенсивного источника, т.е. добавка к суммарному уровню шума пренебрежимо мала.

Общий уровень шума различных по интенсивности источников определяется по формуле:

- разность между наибольшим уровнем и другими уровнями шума имеющихся источников их возникновения.

Расчет изменения уровня шума с изменением расстояния от источника ведется по формуле:

, дБ (дБА),

Где L_u -уровень шума источника;r- расстояния от источника шума до объекта его восприятия, м.

Наряду с такими интенсивными источниками шума на тракторах, как двигатель и ходовая система, активным источником шума является трансмиссия.

Классификация средств и методов защиты от шума установлена ГОСТ 12.1.029-80, в соответствии с которым, в конструкции должны быть предусмотрены и учтены:

- средства снижения механического шума в источнике его возникновения;

средства снижения воздушного и структурного шума на пути его распространения;

акустические средства защиты от шума (ограждения, экраны, кабины).

Прежде всего, отметим, что шум зубчатых передач обусловлен работой находящихся в зацеплении зубчатых колес (шестерен) и подшипников.

Причиной шума подшипников является ударное воздействие шариков (роликов) на сепаратор и кольца. При этом шум подшипников возрастает с увеличением диаметра шариков (роликов) и частоты вращения. Уровень шума таких подшипников можно рассчитать по формуле:

, дБ (дБА),

где d - диаметр шариков (роликов), мм;

n -частота вращения подшипника, мин;

L_no - уровень шума подшипника без нагрузки, принимаемый равным 1…5 дБ.

Поскольку подшипники являются стандартными готовыми изделиями, то для снижения их шума в конструкции зубчатых передач они должны быть установлены без перекоса внутреннего кольца, и применена качественная их смазка, которая исключает сухое трение качения и является своеобразным амортизатором при взаимодействии шариков (роликов) с другими элементами подшипников. При этом применяется как жидкая, так и консистентная смазка, дающая несколько больший эффект по сравнению с первой.

Что касается шума, возникающего при взаимодействии зубьев шестерен друг с другом, то здесь необходимо иметь в виду следующее.

Отметим, что речь идет о зубьях с эвольвентным профилем, который, теоретически, при контакте шестерен должен обеспечить безударное и без скольжения обкатывание одного зуба по поверхности смежного. Для обеспечения крутящего момента и необходимой прочности зуба выбираются его модуль и ширина. При этом предполагается, что контакт происходит по всей ширине зуба, и теоретически ''пятно контакта'' должно занимать всю ширину зуба при его соответствующей высоте. Только при этом может быть обеспечен расчетный коэффициент полезного действия передачи.

В реальных условиях при изготовлении самих шестерен, валов для их крепления, стаканов и расточек для установки подшипников, а также корпусов передач невозможно обеспечить идеальную точность размеров этих элементов, поскольку имеется определенное технологическое поле допусков. Это обстоятельство приводит к следующему.

Реальное межцентровое расстояние делительных окружностей смежных шестерен получается больше номинального в пределах допуска. Вследствие этого идеальное зацепление шестерен нарушается, и возникает сначала удар при вхождение зубьев в контакт (сопровождается стуком), а затем проскальзывание одного зуба по поверхности зуба смежной шестерни. Поскольку чистота обработки зубьев не идеальна, это сопровождается ''скрежетом''.

Указанные явления усугубляются ещё и тем, что при изготовлении самих шестерен существуют допуски: на биение делительной окружности относительно оси вращения, колебание толщины зуба, колебание длины общей нормали шестерен, на размеры гладких и шлицевых посадочных отверстий шестерен и др. Если же учесть, что при расточке отверстий для установки подшипников или стаканов под подшипники обуславливается не параллельность валов шестерен, то вследствие возникших перекосов валов теоретическое ''пятно контакта'' на зубьях шестерен искажается, уменьшаясь по площади и смещаясь по поверхности зубьев. Это приводит к увеличению контактных напряжений на поверхности зубьев, вследствие чего шум усиливается.

Отмеченное явление ещё больше проявляет себя, если стенки корпуса передачи выполнены недостаточно жёсткими, и при работе под нагрузкой корпус деформируется. В результате искажений в зацеплении к тому же возникает пульсирующее схождение и расхождение смежных зубьев за один оборот шестерён, что служит причиной ''завывания'' передачи в процессе её работы под нагрузкой.

С позиции снижения шума зубчатых зацеплений очевидным является то, что необходимо повышать их точность и чистоту обработки поверхности зубьев. Повышение точности изготовления зубчатых колес приводит к снижению уровня шума передачи на 3…3,5 дБА во всем рабочем диапазоне нагрузок и скоростей. Учитывая высокую стоимость мероприятий по пассивной защите от шума рабочего места тракториста, повышение точности изготовления и монтажа зубчатых колес КП трактора является необходимым и экономически наиболее целесообразным.

Уровень шума зубчатых зацеплений открытых, сухих (без смазки) коробок передач рассчитывается по формуле:

,дБА,

где L_бн - уровень шума шестерен без нагрузки (принимается равным 75…80 дБА в зависимости от точности изготовления и чистоты обработки поверхности зубьев);

V - окружная скорость шестерён, м/с;

P - окружное усилие, кг.

Как видно из формулы, уменьшение окружной скорости должно снизить уровень шума шестерен. Для этого следует применить шестерни возможно меньшего диаметра путём изменения числа зубьев и модуля с одновременным увеличением их ширины для сохранения прочности зубьев.

Считается, что применение достаточной смазки шестерен снижает уровень шума зацеплений не менее чем на ДL_ос =6 дБА. Изолирование же внутренней полости механизма при наличие крышки (с образованием своеобразного кожуха) дает дополнительное снижение шума на ДL_н = 5…7 дБА.

Таким образом, уровень излучаемого корпусом коробки передач шума можно найти:

5.1.1 Расчёт зубчатого зацепления на шум

Оценка влияния шума, создаваемого коробкой передач на акустическую обстановку в кабине.

,дБА,

где - уровень шума шестерен без нагрузки (принимается равным 75…80 дБА в зависимости от точности изготовления и чистоты обработки поверхности зубьев);

,

,

V - окружная скорость шестерён, м/с;

P - окружное усилие, кH.

Шум зубчатой передачи:

дБА

Суммарный шум зубчатых зацеплений:

дБА

5.1.2 Расчёт подшипников на шум

, дБ (дБА)

где d - диаметр шариков (роликов), мм;

d_р.ст = 10 мм - для роликоподшипника;

d_р.с. = 16,5 мм - для шарикоподшипника;n - частота вращения подшипника, мин^-1;

L_по - уровень шума подшипника без нагрузки, принимаемый равным 1…5 дБ (дБА).

Для шарикоподшипника:

дБ

Для роликоподшипника:

дБ

Общий уровень шума различных по интенсивности источников определяем по формуле:

,дБ

где - наибольший уровень одного из источников;

- разность между наибольшим уровнем и другими

- уровнями шума имеющихся источников их

возникновения.

дБА.

Уровень излучаемого корпусом коробки передач шума можно найти:

дБА.

Рассчитаем уровень шума , обусловленный его снижением вследствие удаления корпуса коробки передач от уха водителя на расстояние Y без учета кабины:

дБА.

Современная шумоизолированная кабина снижает уровень шума на 20…30 дБА, определяем его величину на рабочем месте в кабине:

дБА<дБА на 17,6 дБА.

т.к.L_к - существенно меньше нормируемой величиныL_к.н = 80 дБА, то шум коробки передач не ухудшит акустическую обстановку в кабине.

Рассчитаю внешний шум машины на расстоянии 7,5 м. от ее оси перпендикулярно направлению движения:

L_r= L_u - 20lg r - 8 = 93,9 - 20 lg7,5 - 8 = 68,4 дБА

5.2 Вывод по разделу

Рассмотрены вопросы по охране труда: шум, воздействие на человека, нормирование, причины возникновения в трансмиссии, меры по снижению, оценка влияния шума трансмиссии (коробки передач) на акустическую обстановку в кабине и внешний шум машины.

Внешний шум машины не должен превышать 85 дБА, в нашем случае 68,4 дБА, следовательно, условие выполнено.

Рассмотренный раздел показывает, что данная конструкция удовлетворяет требованиям безопасности.

6. Экономическая часть

6.1 Эффективнось применения самоходного комбайна со сменными прицепными бункерами на уборке картофеля

Экономическую эффективность самоходного комбайна со сменными прицепными бункерами на уборке картофеля оцениваем по следующим показателям: капитальные вложения, часовая эксплуатационная производительность, удельные капитальные вложения, себестоимость машино-часа, себестоимость единицы продукции, сумма приведенных затрат и срок окупаемости дополнительных капитальных вложений.

При определении капитальных вложений на приобретение машины учитываем оптово-отпускную цену по данным с добавлением расходов на ее первоначальную доставку от станции отправления завода-изготовителя до базы организации, монтаж, а также заготовительные, складские и другие снабженческие расходы.

При определении цены проектируемой системы были использованы данные с учетом индексации цен.

Технико-экономическая оценка эффективности применения самоходного комбайна со сменными прицепными бункерами (далее СКПБ) на уборке картофеля на стадии разработки проекта производится на основе сравнения данного варианта уборки картофеля (см. прилагаемую схему) с вариантом уборки прицепными комбайнами бункерного типа (Grimme SE 150, SE 170-60, SV 260) в комплексе с автосамосвалами ГАЗ - 53 и КАМАЗ на площади в 300 гектар. Учитываются сопоставимые прямые расходы на технику, на зарплату обслуживающего персонала и на ГСМ, равные в сумме практически половине всех прямых производственных затрат. Урожайность в разрабатываемом варианте -30 т / га, выход товарных клубней -- 95 %.

6.2 Базовый вариант комбайновой уборки

В качестве базы для сравнения используются технологические карты по уборке картофеля в трех хозяйствах средней полосы России со 100 гектарв каждом в ценах 2005 г. Комплекс уборочных работ в обеих вариантах состоит из двух укрупненных технологических операций -- комбайновой уборки и транспортирования картофеля с поля без учета затрат на удаление ботвы. Основные показатели базового и проектируемого вариантов уборки приводятся в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Перечень технических средств и количество

Перечень технических средств и количество обслуживающего персонала, сменность	Варианты уборки
	Базовый	СКПБ
Комбайны	3	1
Тракторы к комбайнам	3	-
Транспортные средства (автосамосвалы)	8	-
Бункеры сменные прицепные	-
Тракторы к сменным прицепным бункерам	-	2
Операторы, водители, трактористы	11	6
Рабочие на комбайнах для переборки	10	4
Количество рабочих смен в день	1	2

Таблица 6.2 - Показатели хозяйств базового варианта уборки

Хозяйства условные обозначения	Урожайность, т/га	Общая масса с поля, т.	Зарплата в смену, руб.
			Тракторист водитель	Рабочий
ГР	25,0	2750	400	300
ВП	30,0	3300	500	400
ТБ	30,0	3450	400	300

Для сравнения базовых показателей с уровнем современных цен следует их увеличить с учетом сравнительно высокой инфляции за прошедшие годы в нашей стране. В корректированном виде для сравнения общие прямые затраты базового варианта уборки составляют

1 510 000 * 1,25 = 1 887 500 руб.

6.3 Определение основных показателей уборки картофеля с использованием СКПБ

Стоимость СКПБ. Прототипом СКПБ является двухрядный прицепной картофелеуборочный комбайн бункерного типа Grimme SE 170-60, выпускаемый предприятием ООО «Гримме-Русь». Его масса - 7,03 т, стоимость с НДС -3,9 млн. руб.

Таким образом, стоимость одной тонны этого комбайна 3,9/7, 03 = 0,55 млн. руб. Ряд агрегатов и узлов комбайна SE 170-60 в конструкции СКПБ не используется. К ним относятся: бункер -- накопитель (масса -- 1т), ходовая система с прицепом (0,5 т), часть привода (0,5 т). В то же время СКПБ имеет ряд новых агрегатов и узлов: двигатель (1 т), кабина (0,6 т), ходовая часть (1,5 т), новая часть трансмиссии (1 т). Частично изменяется рама. Массу прицепного сменного бункера (без модулей для отделения примесей и сортирования клубней) принимаем равной 1,8 т на основе данных приемных бункеров фирмы GRIMME. Тогда общая расчетная масса М образца СКПБ с одним бункером равна

М = 7,03 - (1,0 + 0,5 + 0,5) + (1,0 + 0,6 + 1,5 + 1,0) + 1,8 = 9,93 т. Масса самоходного комбайна без бункера -- 9,93 -- 1,8 = 8,13 т.

Базовая цена СКПБ с бункером равна 9,93 * 0,55 = 5, 46 млн. руб., а цена сменного прицепного бункера - 1,8 * 0,55 = 1,0 млн. руб. В то же время самоходный комбайн по сравнению с прицепным является более сложной машиной, в том числе за счет высокого уровня автоматизации. Поэтому базовую величину его стоимости целесообразно увеличить на 15%. Окончательно цена комбайна с бункером равна 5,46 * 1,15 = 6, 28 млн. руб., а прицепного сменного бункера- 1,О * 1,15 = 1,15 млн. руб.

Принимаем, что для уборки 300 гектар картофеля за сезон к комбайну потребуется 3 сменных бункера (по одному с комбайном, на стационаре., в пути и/или резерв). Цена набора СКПБ для нашего расчета составляет (6,28 + 1,15 * 2) = 8, 58 млн. руб., а общая его масса- 8,13 + 1,8*3 = 13,53 т.

При сроке амортизации 7 лет (14% в год) годовые отчисления от применения данного набора СКПБ определятся в сумме 9,73*0,14=1 210000 руб.

Годовая амортизация двух тракторов МТЗ - 82.1 (цена трактора - 520 тыс. руб., годовая загрузка - 1500 ч, на уборке картофеля - 350 ч), работающих со сменными прицепными бункерами, равна

520 * 2 * 0,14 / 4,3 = 33 900 руб.

Прямые годовые расходы на технику (набор СКПБ с тремя сменными бункерами и двумя тракторами) составляют 1 360 000 + 33 900 = 1 393 900 руб.

6.4 Расчет заработной платы обслуживающего персонала СКПБ

Суммарный срок уборки картофеля при помощи прицепных двухрядных комбайнов, как видно из табл. 2, составляет 48 дней. Средняя сменная выработка комбайна равна 300 / 48 * 10= 0,625 га / ч.

Государственные испытания комбайна SE170-60 показали, что его сменная производительность находится в пределах 0.35 - 0,9 га / ч. При этом в 7 - часовой контрольной смене 14% времени (1 час) уходит на разгрузку бункера комбайна в транспортные средства.

В разрабатываемом проекте устранены перепады при разгрузке бункера комбайна в транспортные средства и этих средств в приемный бункер на стационаре. Кроме того, гидравлический привод ходовой части СКПБ позволяет постоянно и плавно приспосабливать его рабочую скорость к изменяющимся почвенным условиям, что повышает не только производительность, но и качество клубней при уборке.

Поэтому при двухсменной организации уборочных работ (смена - 7 часов) реально повысить дневную выработку СКПБ до 15 гектар, а общий срок уборки установить 20 дней. С запасом принимаем общий срок уборки - 25 дней. При этом общее рабочее время уборки равно 14 * 25 = 350 часов.

Принимаем сменную оплату операторам, водителям и трактористам на этот период - 600 руб., рабочим на переборке - 500 руб. Тогда общий фондзаработной платы обслуживающего персонала набора СКПБ (см. табл. 1) с учетом налогов будет равен

(600 * 6 * 25 + 500 * 4 * 25) * 1,26 - 176 400 руб.

6.5 Стоимость ГСМ

На уборку 300 гектар картофеля в базовом варианте было использовано ГСМ - 41 500 литров, или в среднем одной машиной за сезон 41 500 /11=3770 литров.

Принимаем, что расход ГСМ во время работы комбайна СКПБ равен среднему расходу ГСМ трех машин в базовых хозяйствах. С учетом тракторов на работе с бункерами общий расход ГСМ набором СКПБ равен

3 770 * 5 = 18 850 литров, т.е. значительно ниже, чем в базовом варианте.

При цене 18 руб. за литр требуемое количество ГСМ для работы набора СКПБ на площади 300 гектар будет стоить

18*18850 = 339 300 руб.

6.6 Общие прямые и трудовые затраты при работе набора СКПБ

Суммарные прямые затраты при использовании набора СКПБ равны

1 393 900 + 176 400 + 339 000 = 1 909 300 руб.

Сравнение вариантов уборки показывает, что применение набора СКПБ практически не снижает учитываемые прямые расходы

1 887500 - 1 909 300= -21800 руб.

В базовом варианте уборки общие затраты труда составляют

(11*6+20*8 + 17*7) * 10 = 3420 чел.-ч или 11,4 чел.-ч / га. В проектируемом варианте уборки они значительно ниже (1 + 2 + 2) * 350 = 1750 чел. - ч или 5,8 чел. - ч / га. Общее снижение затрат труда (11,4 - 5,8) * 300 = 1680 чел. -- ч.

6.7 Оценка эффективности от повышения качества убираемого картофеля

При уборке картофеля с применением СКПБ устранены перепады при транспортировке картофеля, что снижает повреждения убранных клубней. Повышается их качество и снижаются отходы при хранении. На основе многолетних опытных данных реальное снижение отходов - 3 %.

Эффективность применения СКПБ за счет повышения качества картофеля при средней цене его реализации 6 000 руб. за тонну равна

30 * 300 * 0,95 * 0, 03 * 6 000 = 1 540 000 руб.

6.8 Оценка рисков

Одной из задач анализа проекта является определение чувствительности показателей эффективности проекта к изменению различных параметров. Чем выше диапазон изменения параметров, в котором показатели эффективности остаются в пределах приемлемых значений, тем запас прочности проекта, тем лучше он защищен от колебаний различных факторов, тем ниже риск проекта.

Проанализирует чувствительность важнейшего показателя экономической эффективности проекта чистого приведенного дохода к изменению таких важнейших параметров проекта, как цена реализации продукции, объем сбыта и объем инвестиций. Диапазоны изменения параметров заданы в пределах от -20 % до +20%.

Наиболее чувствительным показателем чистого приведенного дохода к изменению цены реализации продукции. При уменьшении цены реализации только на 5% значение чистого приведенного дохода становится отрицательным. В этой связи требуется разработка правильной ценовой политики предприятия, контроль за уровнем цен отгрузки, достижение ценовой конкурентоспособности для учета этого фактора риска.

Чувствительность чистого приведенного дохода к остальным анализируемым параметрам весьма незначительно, поскольку их изменение в большую и меньшую стороны на 20% не приводят к снижению чистого дохода до уровня отрицательных значений.

6.9 Уровень безубыточности

Безубыточность - такое состояние, когда бизнес не приносит ни прибыли, ни убытков. Это выручка, которая необходима для того, чтобы предприятие начало получать прибыль.

Разность между фактическим количеством реализованной продукции ( услуг) и безубыточным объемом продаж- это зона безопасности ( Зона прибыли), и чем она больше, тем прочнее финансовое состояние предприятия.

Для обеспечения безубыточного производства необходимо производить и реализовывать продукции в объеме не меньшем 20,0 тонн картофеля год.

6.10 Обеспечение

Размер требуемого объема обеспечения

О=(С +С*(П) )* К

где С - сумма кредита (в рублях)

П - процентная ставка (процентов годовых /100)

К - коэффициент увеличения суммы обязательств, обеспечивающий покрытие штрафных санкций, судебных издержек, затрат на реализацию и других возможных издержек, связанных с реализацией залоговых прав. Значение коэффициента принято в размере 1,3

0=110 000 + 110 000 * 14% * 1,3 =41680 (тыс.рублей).

В качестве обеспечения исполнения обязательств по испрашиваемому кредиту предприятием предложен залог.

Рисунок 6.1

6.11 Заключение

Проведенная на проектном уровне технико-экономическая оценка способа уборки картофеля с использованием набора СКПБ (самоходный комбайн с тремя сменными прицепными бункерами) показывает его высокую эффективность за счет снижения энергозатрат, затрат труда и повышения качества убираемого картофеля. Повышение эффективности СКПБ за счет затрат на технику зависит от условий его применения, параметров набора и серийности выпуска, влияющих на его цену.

Заключение

Целью выпускной квалификационной работы являлось устранение простоев уборочных машин при отсутствии или задержке транспорта и ее остановок для выгрузки собранного урожая картофеля из бункера - накопителя в транспортные средства, снижения повреждения убранного картофеля за счет исключения перевалок при выгрузке в обычные транспортные средства и в приемные бункера линий, а так же снижение затрат на транспортные работы и последующую обработку почвы.

Исходя из цели мы усовершенствовали самоходный комбайн GRIMME VARITRON270 с бункером, вместимостью 7 тонн, производящегося на заводе «Гримме - Русь» п. Детчино, Калужской области.

В конструкторской части мы разработали бесступенчатую трансмиссию для комбайна с целью повышения тяговых характеристик при работе с прицепным бункером.

В технологической части показано непосредственное влияние изобретения на технологию уборки в целом.

В разделе охрана труда рассмотрены вопросы охраны труда при работе на комбайне.

Проведенная на проектном уровне технико-экономическая оценка способа уборки картофеля с использованием набора СКПБ (самоходный комбайн с тремя прицепными бункерами) показывает его высокую эффективность за счет снижения энергозатрат, затрат труда и повышения качества убираемого картофеля. Повышение эффективности СКПБ за счет затрат на технику зависит от условий его применения, параметров набора и серийности выпуска, влияющего на его цену.

Список используемых источников

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины: Атлас конструкций. - М.: Машиностроение, 1987.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1974.

3. Артюхин В.А. Детали машин: Атлас конструкции. - М.: Машиностроение, 1979.

4. Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1989.

5. Черноиванов В.И. Сельскохозяйственная техника. Каталог. - М.: Информагротех, 1991.

6. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам, 3 изд. - М., Л., 1961.

7. Башта В.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов. 2-е издание, переработанное. - М.: Машиностроение, 1982.

8. Гавриленко Б.А. Гидравлический привод. - М.: Машиностроение, 1968.

9. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1992.

10. Чекмарев А.А. Справочник по машиностроительному черчению. - М.: Высшая школа, 2000.

11. Филатов Л.С. Справочник по технике безопасности в сельском хозяйстве. - М.: Россельхозиздат, 1973.

12. Юшкин, В.В. Основы расчета объемного гидропривода. - Мн.: Высшая школа, 1982.

13. Гидравлические агрегаты тракторов и сельскохозяйственных машин: Каталог - М.: ЦНИИТЭИавтосельхозмаш, 1990.

14. Щемелев, А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ. Могилев; ММИ, 1995.

15. Кнесевич И.П. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет. - М.: Машиностроение, 1991.

16. Шишмарев В.Ю. Машиностроительное производство - М.: Издательский центр «Академия», 2004.

17. Водяник И.И. Воздействие ходовых систем на почву.- М.: Аргопромиздат, 1990

18. Кисточкин Е.С. Объемные гидромеханические передачи: Расчет и конструирование. - Л.: Машиностроение, 1987.

19. Пахомов А.В. Способы борьбы с шумом и вибрациями в автотракторостроении: Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 1967.

20. Якименко А.И. Бесступенчатые гидравлические передачи трансмиссии автомобилей и тракторов.- АлтГАУ, Барнаул, 2003.

21. Шарипов В.М. Проектирование механических, гидромеханических и гидрообъемных передач тракторов. - М.: МГТУ «МАМИ», 2002

22. Сидоров В.Н. Выпускная квалификационная работа. - М.: ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2014

23. Царев О.А. Тракторы и автомобили. - М.: ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013

Размещено на Allbest.ru