Операционная технология механизированных работ

Департамент научно-технологической политики и образования

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра эксплуатации машинно-тракторного парка

Методические указания

к разработке операционной технологии

механизированных полевых работ

Волгоград 2007

Методические указания к разработке операционной технологии механизированных полевых работ/ Сост. А.И. Ряднов, А.Ф. Тужилин, В.П. Крутов, С.В. Тронев, Ю.А. Дугин; Волгогр. гос. с.-х. акад. Волгоград, 2008. 36 с.

Излагается методика разработки операционной технологии механизированных полевых работ, проводятся основные зависимости для расчета состава агрегата, подготовки поля к работе, прилагается справочный материал.

Для студентов электроэнеретического факультета.

Общие указания

Контрольная работа по эксплуатации машинно-тракторного парка выполняется студентами 3-го курса заочного отделения (студенты очного отделения выполняют самостоятельную работу на 2 - м курсе) с целью развития умения использовать полученные знания по эксплуатации МТП в своей практической деятельности.

Задание выполняется каждым студентом индивидуально согласно шифру, с четким и ясным изложением содержания материала.

В работе необходимо использовать новые, перспективные сельскохозяйственные машины и орудия с указанием их марок.

При выполнении расчетов по каждой определяемой величине должны быть приведены: расчетная формула с расшифровкой всех входящих в нее величин; подстановка значений и результат расчета с указанием единиц измерения. Необходимые для расчетов данные студент принимает самостоятельно с учетом задания, используя справочный материал методических указаний, а также литературу из библиографического списка.

Работа выполняется на писчей бумаге формата А4 (297 х 210 мм). Объем работы 14 - 17 страниц. При оформлении работы необходимо записывать номер и название раздела или подраздела, а затем излагать материал. При выполнении расчетов студенту необходимо использовать общеупотребительные формулы и единицы СИ. В конце работы следует поместить список использованной литературы.

Операционная технология механизированных работ

Механизированная сельскохозяйственная работа - совокупность основной (технологической) и сопутствующих ей вспомогательных операций (например, вспашка, дискование, боронование, культивация, сев, кошение, подбор валков, сволакивание соломы и др.).

Операционная технология механизированной работы - это совокупность сведений о способах, закономерностях, средствах и последовательности выполнения операций, входящих в данную работу. Операционная технология включает следующие составляющие:

• агротехнические требования;

• комплектование и подготовку агрегата к работе;

• подготовку поля;

• работу агрегата в загоне;

• контроль и оценку качества работы;

• технику безопасности и противопожарные мероприятия.

1. Агротехнические требования

К технологии производства каждой механизированной работы предъявляются определенные агротехнические требования, которые должны быть удовлетворены при ее выполнении. Агротехнические требования задаются в виде нормативов и технологических допусков на качество выполнения сельскохозяйственных работ. При этом определяющим должно быть получение максимального количества сельскохозяйственной продукции высокого качества и повышение плодородия почв.

В типовой операционной технологии агротехнические требования представлены следующими основными показателями:

• сроками и продолжительностью работы;

• технологическими параметрами, характеризующими качество сельскохозяйственной операции;

• показателями, определяющими расход материалов (семян, удобрений, топлива и др.) и допустимыми потерями продукта (потери зерна, сена и др.).

На работу МТА и выполнение агротехнических требований оказывает влияние ряд внешних условий (состояние поля, рельеф местности, физико-механические свойства обрабатываемого материала, агрофон, каменистость почвы и др.) и эксплуатационные режимы работы МТА (скорость, прямолинейность рабочего хода, способ движения и др.). Эти факторы необходимо учитывать при установлении нормативных значений и допускаемых отклонений технологических параметров, а также ограничений и указаний по качеству работы.

При разработке и оформлении этого раздела студенту необходимо привести основные агротехнические требования, предъявляемые к заданной технологической операции, с учетом работы выбранного агрегата. Сначала необходимо указать временные требования: начало и продолжительность проведения операции. Например, для ранневесенней обработки почвы начало проведения операции определяется временем наступления физической спелости почвы, которая соответствует определенной ее влажности, начало сева, посадки - температурой почвы на глубине заделки семян или рассады, начало уборки зерновых, зернобобовых культур - фазой спелости зерна и т.д. При выборе продолжительности проведения механизированных работ студенту следует ориентироваться на нормативную продолжительность для соответствующей технологической операции с учетом максимально возможного использования времени суток для работы МТА.

Далее студенту следует указать нормативные значения и допускаемые отклонения основных технологических параметров, показать на рисунке нормативное значение и допускаемые отклонения по одному из параметров.

В конце агротребований необходимо указать допустимый по качеству работы интервал скоростей движения агрегата, выбрав из таблицы П.1.

2. Комплектование и подготовка агрегата к работе

Правильно скомплектованный и настроенный для выполнения сельскохозяйственной работы машинно-тракторный агрегат должен удовлетворять ряду основных требований:

а) выполнять работу с высоким качеством;

б) обеспечивать полное использование технических возможностей трактора и рабочих машин, наибольшую производительность при наименьших затратах труда, денежных средств, топлива и других материалов;

в) обеспечивать высокие маневровые качества (поворотливость, устойчивость движения, управляемость и проходимость);

г) соответствовать эстетическим, санитарно-физиологическим и безопасным условиям труда, обеспечивать удобство обслуживания.

Чтобы получить высокие экономические показатели и требуемое качество работы, в состав агрегата следует включать машины, которые рекомендованы системой машин для данной природно-климатической зоны и обеспечивают для этих условий высокое качество. Агрегаты, которые могут выполнять работы с одинаковым качеством, необходимо сопоставить по энергетическим и экономическим показателям и выбрать тот, который обеспечивает меньшие энергетические и эксплуатационные затраты материалов и денежных средств. Агрегаты для сева или посадки, по уходу и уборке пропашных культур должны быть согласованы между собой по ширине захвата и междурядий.

2.1. Выбор трактора и рабочих машин

Трактор необходимо выбирать с учетом его назначения, технической характеристики, тягово-сцепных качеств и почвенно-климатических условий. На вспашке, дисковании, лущении, глубокой плоскорезной и безотвальной обработках почвы и других энергоемких работах целесообразно использовать наиболее мощные гусеничные и колесные тракторы (К-744, К-701, К-700А, Т-150К, Т-4А, ВТ-150Д, ВТ-100, ДТ-75М, Н). Агрегаты с тракторами МТЗ всех модификаций для выполнения таких работ следует использовать только на легких почвах и мелкоконтурных участках.

При выборе рабочих машин, кроме соответствия технологическому процессу и агротехническим требованиям, предъявляемым к выполнению заданной операции, необходимо дополнительно учитывать ряд почвенно-природных условии работы агрегата, (удельное сопротивление почвы, ее механический состав, влажность, каменистость и др.). Эти требования предопределяют качественный состав (тип) машин и допустимый диапазон скоростей движения. Высокопроизводительные машины следует использовать, как правило, на полях больших размеров, где они обеспечивают высокоэффективную работу. С тракторами К-744, К-701, К-700А, Т-150К, МТЗ-100, МТЗ-80/82 и др., предназначенными для работы на скоростях 9 - 15 км/ч, следует агрегатировать рабочие машины, оснащенные скоростными рабочими органами. При выборе в состав МТА предпочтение следует отдавать универсальным и гидрофицированным сельскохозяйственным машинам.

2.2. Обоснование состава и скоростного режима работы

Количественный состав агрегата зависит от соотношения тяговых свойств трактора и сопротивления рабочей части агрегата (сельскохозяйственных машин, сцепки). При этом основным энергетическим критерием рациональности агрегата является удовлетворение следующему условию:

, (1)

где - коэффициент использования тягового усилия трактора ( = 0,85 - 0,90 - на пахоте, = 0,90-0,96 - на остальных работах); - тяговое сопротивление рабочей части агрегата, кН; - тяговое усилие трактора на передаче, кН.

Чаще всего агрегат составляют применительно к конкретному трактору, предназначенному для выполнения заданного вида технологических операций. Затем определяют скоростной режим работы агрегата, с учетом интервала технологически допустимых скоростей рабочих машин и показателей работы агрегата (производительности, расхода топлива, трудовых затрат в расчете на единицу выполненной работы).

2.2.1. Энергетический расчет состава агрегата

Расчет для заданной (принятой) марки трактора следует выполнять в следующей последовательности.

1. По табл. П. 1 выбрать диапазон технологически допустимых скоростей для выполнения заданной технологической операции.

2. По табл. П.2 выбрать передачи трактора, скорости которых соответствуют технологически допустимому интервалу скоростей и номинальные тяговые усилия трактора для этих передач и соответствующего основания (стерня или поле, подготовленное под посев). Для полей с неровным рельефом (уклон или подъем) тяговые усилия трактора рассчитать по формуле

, (2)

где - вес трактора, кН (табл. П.2); i - уклон поля, %.

3. Рассчитать наибольшую ширину захвата агрегата для выбранных передач трактора.

Для простого одномашинного тягового агрегата (кроме пахотного) эта ширина захвата рассчитывается по формуле

, (3)

где - удельное сопротивление рабочей машины или орудия, рассчитанное для скоростей движения, превышающих 5 км/ч; - вес машины или орудия, приходящийся на единицу ширины захвата, кН/м, (табл. П.3).

Удельное сопротивление рабочей машины или орудия (кроме пахоты) рассчитывают по формуле:

(4)

где К_о - удельное сопротивление рабочей машины или орудия для скорости = 5 км/ч (табл. П.4); - коэффициент, характеризующий темп прироста удельного сопротивления при увеличении скорости движения на 1 км/ч (табл. П.5); - рабочая скорость агрегата на соответствующей передаче, км/ч.

Рабочая скорость агрегат рассчитывается по формуле

, (5)

где - расчетная скорость трактора на соответствующей передаче, км/ч; - коэффициент буксования, %. Значения и выбрать из табл. П.2.

Для расчета наибольшей ширины захвата простого тягового агрегата с несколькими однотипными рабочими машинами можно использовать формулу

, (6)

где - тяговое сопротивление сцепки, кН.

Тяговое сопротивление сцепки рассчитать по формуле

, (7)

где - вес сцепки ,кН (табл. П.6); f -коэффициент сопротивления качению колес сцепки (табл. П.8).

Для пахотного агрегата наибольшую ширину захвата определить по формуле

, (8)

где - удельное сопротивление плуга, для скоростей движения, превышающих 5 км/ч, кН/м²; h - глубина пахоты, м; - вес плуга, приходящийся на 1 м ширины захвата, кН/м, (табл. П.3).

Удельное сопротивление плуга к_пл рассчитывают по формуле

, (9)

где - удельное сопротивление плуга, кН/м², для скорости 5 км/ч (табл П.7).

При работе агрегата на ровном поле (i = 0) составляющая тягового сопротивления для преодоления подъема ( ) отсутствует и формулы (2, 3, 6, 7, 8) упрощаются.

Для тягового агрегата с одной рабочей машиной (орудием) по наибольшей расчетной ширине захвата подобрать марку машины (орудия) из таблицы П.9 с тем условием, чтобы ширина захвати ее быламеньше расчетной. Например, если для лущения стерни наибольшая расчетная ширина захвата на К-й передаче составила 12,8 м, то для этого случая необходимо выбрать лущильник с шириной захвата, не превышающей 12,8 м. Этому условию удовлетворяет лущильник ЛДГ-10.

4. Рассчитать количество машин или корпусов плуга для агрегата с несколькими рабочими машинами (для пахоты - с несколькими корпусами) по формулам:

, (10)

, (11)

где - конструктивная ширина захвата одной машины (орудия) или корпуса плуга соответственно, м, (табл. П.9).

Полученное расчетное количество машин (орудий) или корпусов плуга округлить до целого числа в сторону уменьшения, с тем, чтобы был обеспечен запас тяги трактора для преодоления колебаний тягового сопротивления. После этого необходимо окончательно определить конструктивную ширину захвата агрегата по формуле

, (12)

Аналогично рассчитывается конструктивная ширина захвата плуга.

(13)

5. Для агрегата с несколькими рабочими машинами (орудиями) рассчитать фронт сцепки ( ) по формуле

, (14)

По табл. П.6 необходимо проверить правильность выбора сцепки, расчетное значение не должно превышать фронт сцепки из технической характеристики.

6. Определить фактическое значение коэффициента использования тягового усилия трактора ( ) для всех выбранных ранее передач по формуле (1), предварительно рассчитав тяговое сопротивление агрегата . Сопротивление необходимо рассчитать по формулам для простого агрегата (кроме пахотного)

, (15)

для пахотного агрегата

, (16)

Пользуясь зависимостью (1) необходимо оценить степень загруженности трактора по передачам, сравнить фактическое значение коэффициента использования тягового усилия трактора с рекомендуемым для данной технологической операции. Те передачи, на которых коэффициент меньше рекомендуемых, следует исключить из расчета или заменить число рабочих машин в агрегате или число корпусов плуга для пахоты. В случае если > 0,96, т.е. двигатель трактора работает с перегрузкой чаще, чем допустимо, такой состав агрегата при работе на данной передаче следует исключить.

При невозможности рационально загрузить трактор (например, сев пунктирными сеялками, междурядная культивация пропашных культур), допускаются варианты агрегатирования с коэффициентом < 0,85.

Энергетический расчет состава агрегата с навесными рабочими машинами выполняется в той же последовательности, что и прицепных. При этом удельное сопротивление навесной машины принимается равным (0,85 - 0,9) , где - удельное сопротивление однотипной прицепной машины.

При работе в агрегате с машиной, у которой рабочие органы приводятся от вала отбора мощности (ВОМ) трактора (тягово-приводной агрегат), максимальная ширина захвата не рассчитывается. Для таких агрегатов рассчитывают коэффициент загрузки двигателя , характеризующий степень использования его мощности для принятых передач трактора.

, (17)

где и - фактическая и эффективная мощности, кВт.

Фактическая мощность, затрачиваемая на передвижение рабочей машины и на привод рабочих органов от вала отбора мощности трактора, рассчитывается для всех принятых передач трактора по формуле

, (18)

где - сопротивление рабочей машины, кН, определяемое по формуле 17; - рабочая скорость агрегата, м/с; - тяговый КПД трактора (для колесных = 0,65-0,75, для гусеничных = 0,70-0,85); - затраты мощности на привод рабочих органов от ВОМ трактора, кВт; - КПД механизма привода ВОМ трактора (0,85-0,90).

Экономичной работе трактора и двигателя будут соответствовать такие режимы, при которых эффективная мощность используется не менее чем на 75 - 80% и не более чем на 95% на ровных участках.

2.2.2 Определение оптимального состава агрегата

Оптимальным (по составу и режиму работы) будет тот агрегат, который при работе имеет наилучшие технико-экономические показатели (сменная выработка, эксплуатационный расход топлива, затраты труда, прямые затраты денежных средств). Дня выбора оптимального состава агрегата и его режимов работы рассчитайте сменную выработку, эксплуатационный расход топлива и затраты труда по всем выбранным ранее передачам трактора.

Сменная выработка , га/см

, (19)

где - рабочая ширина захвата агрегата, м; - нормативная продолжительность смены, ч (7 ч.); , - коэффициент использования времени смены (при длине гона 1000 м взять из табл. П.10).

, (20)

где - коэффициент использования конструктивной ширины захвата (табл.П.11).

Сменное время складывается из составляющих:

, (21)

где - время основной работы, ч; - вспомогательное время, ч; - время на ежесменное техническое обслуживание (табл. П.24), ч; - время на подготовку и окончание работ (для учебных целей = 0), ч; - время на проведение наладки и регулировок (для учебных целей = 0), ч; - время на устранение технологических неисправностей, ч; - время на отдых (для учебных целей = (0,03 – 0,05) в зависимости от факторов, влияющих на усталость механизатора), ч; - время на холостые переезды (для учебных целей = 0), ч; - время не ежесменное техническое обслуживание машины, агрегатируемой с испытуемой (для учебных целей = 0), ч, поэтому