Кафедра «Эксплуатация машин и оборудования»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный аграрный университет»

Кафедра «Эксплуатация машин и оборудования»

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

по дисциплине «Техника и технологии в сельском хозяйстве»

для студентов Института механизации и технического сервиса

 

 

Казань- 2015 год

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Исходные данные 1. Расчёт состава машинно-тракторного агрегата 1.1 Требования, предъявляемые к комплектованию агрегата 1.2 Агротехнические требования к качеству выполнения технологического процесса 1.3 Выбор марки трактора и сельскохозяйственной машины 1.4 Выбор диапазона допустимых рабочих скоростей движения агрегата при выполнении данного технологического процесса 1.5 Выбор рабочих передач 1.6 Определение максимально возможной ширины захвата агрегата 1.7 Определение количества машин в агрегате 1.8 Определение конструктивной ширины захвата агрегата 1.9 Определение общего сопротивления и тяговой мощности агрегата 1.10 показателей эффективности использования трактора 1.11 Обоснование состава агрегата и скоростного режима его работы 1.12 Схема скомплектованного агрегата 2. Подготовка агрегата и поля к работе 2.1 Подготовка агрегата к работе 2.2 Определение основных кинематических параметров агрегата 2.3 Подготовка поля к работе 2.4 Обоснование последовательности выполнения технологического процесса на загоне 3. Организация технологического обслуживания агрегата 3.1 Расчет параметров технологического обслуживания агрегата 3.2 Определение количества транспортных средств обслуживающих агрегат 4. Организация технологического процесса 4.1 Расчет показателей организации технологического процесса 4.2 Расчет прямых эксплуатационных затрат работы МТА 4.3 Указания по контролю качества выполнения процесса 4.4 Указания по охране труда СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

4 4 4   5 5     5 6   8 9 10   10 11   14 14 14 14   14 16   18 19 19   20 22 22 24 25 26 26

 

Исходные данные

 

Возделываемая культура____________________________________________

Урожайность основной продукции, т/га,_______________________________

Норма высева семян, т/га,___________________________________________

Норма внесения минеральных удобрений, т/га,_________________________

Расстояние транспортировки грузов, км._______________________________

Размеры поля, м ___________________________________________________

Угол склона, град __________________________________________________

Удельное сопротивление машин, кН/м ________________________________

 

Технологический процесс___________________________________________

Марка трактора____________________________________________________

Марка сельскохозяйственной машины________________________________

..............................................……………………………………………………

РАСЧЁТ СОСТАВА МАШИНО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА

 

Требования, предъявляемые к комплектованию агрегата

Правильно скомплектованный агрегат должен отвечать следующим основным требованиям:

а) соответствовать требованиям агротехники, обеспечивать высокое качество выполнения технологического процесса; соблюдение этих условий является важнейшей предпосылкой повышения урожайности;

б) обеспечивать рациональное использование машин с наибольшей производительностью и наименьшими затратами труда, средств и энергии, чем достигается экономичность работы МТА;

в) быть удобным в обслуживании и эксплуатации.

 

1.2. Агротехнические требования к качеству выполнения технологического процесса

 

 

Указать агротехнический срок выполнения процесса из таблицы 1.1.

Таблица 1.1 - Нормативы продолжительности оптимальных агротехнических сроков проведения полевых работ

Вид работы	Агросрок в днях
Закрытие влаги	1
Предпосевная обработка почвы под зерновые и зернобобовые	3
Весенняя пахота под яровые культуры	5
Посев яровых	3
Посев озимых	4
Посев трав	2
Посев сахарной свеклы	3
Посадка картофеля	5
Посев силосных культур	4
Междурядная обработка пропашных культур	4…5
Скашивание в валки зерновых культур	4
Осенняя пахота	12 …15
Лущение стерни	8 …10

 

Выбор марки трактора, сцепки и сельскохозяйственных машин

 

Таблица 1.2 - Краткие технические характеристики сеялок

Марка	Ширина захвата, м	Объем ящиков, м3 (семенных/туковых)	Масса, кг
СЗП-3,6	3,6	0,45/0,2	1580
СЗ-3,6	3,6	0,45/0,2	1380
СЗТ-3,6А	3,6	0,45/0,2	1690
СЗ-5,4	5,4	0,68/0,32	2190

Выбор диапазона допустимых рабочих скоростей движения агрегата при выполнении данного технологического процесса

Диапазон рабочих скоростей выбирается с учётом требований агротехники, из таблицы 1.3.

Таблица 1.3 - Диапазон рабочих скоростей

Технологический процесс	Скорости движения, м/с
	Рекомендуемые	Внедрённые
Пахота обычными плугами	–	1,10…2,10
Пахота скоростными плугами	1,94…3,35	1,94…3,35
Обработка дисковыми орудиями	2,22…3,60	1,94…2,78
Боронование зубовыми боронами	1,67…3,60	1,10…2,20
Сплошная культивация	2,22…4,20	1,67…3,35
Прикатывание	2,22…3,60	1,94…3,05
Посев зерновых культур	2,22…3,60	1,94…3,35
Посев кукурузы	1,67…2,78	1,25…2,08
Посадка картофеля	1,67…2,50	1,10…1,67
Внесение удобрений туковыми сеялками	2,22…3,35	1,67…2,78

Выбор рабочих передач

Рабочие передачи трактора выбираются исходя из допустимого диапазона рабочих скоростей по данным таблицы 1.4.

Таблица 1.4 - Некоторые показатели тракторов

Показатели	Тракторы
	К-701	Т-150К	ДТ-75М	Т-150	Т-4А
Конструктивная масса, кг	13400	7750	6160	6975	7950
Номинальная мощность двигателя, кВт	221	121,3	66,18	110,32	95,64
Скорости движения на передачах, м/с I   II   III   IV V VI VII VIII	1р - 0,97 2р - 2,4 3р - 2,6 4р - 6,5 1р - 1,2 2р - 2,8 3р - 3,2 4р - 7,7 1р - 1,4 2р - 3,4 3р - 3,8 4р - 9,4 - - - - -	2,0   2,4   2,8   3,7 4,5 5,2 6,1 -	1,47   1,64   1,83   2,03 2,27 2,52 3,11 -	2,13   2,39   2,7   2,95 3,18 3,59 4,04 4,41	0,99   1,14   1,33   1,48 1,81 2,09 2,43 2,71
Тяговые усилия на передачах, кН I   II   III   IV V VI VII VIII	1р - 65,0 2р - 62,8 3р - 56,0 4р - 19,0 1р - 65,0 2р - 51,0 3р - 45,3 4р - 14,6 1р - 65,0 2р - 41,3 3р - 36,5 4р - 11,1 - - - - -	45,0   41,0   33,25   23,6 21,9 19,0 17,5 -	35,4   31,2   27,5   24,3 20,7 18,2 13,8 -	42,5   37,0   32,2   29,1 26,6 23,1 20,0 17,8	50,0   50,0   50,0   42,5 34,9 29,3 24,5 21,3

Для каждой выбранной передачи определяется нормальное тяговое усилие , рабочая скорость  и представляются в форме таблицы 1.5.

Таблица 1.5 - Тяговые усилия и рабочие скорости трактора

Показатели	Передачи
Рабочая скорость, м/с
Тяговое усилие, кН

Для перевода массы трактора, сельхозмашины и т.д., выраженной в килограммах, в вес, выраженный в ньютонах, пользуются выражением:

,                                    (1.1)

где  – масса трактора, сельхозмашины и т.д. (таблицы 1.2 и 1.4), кг;

      – ускорение свободного падения ( =9,81 м/с).

                                           

Для участков, имеющих склоны, нормальное тяговое усилие для каждой передачи определяется по формуле:

,                   (1.2)

где – нормальное тяговое усилие по тяговой характеристике, снятой на горизонтальном участке (из таблицы 1.5), кН;

   – вес трактора, кН;

   – угол склона, град.

Значения sinα приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Значения синусов угла склона

Угол подъёма, градус	Sin a	Угол подъёма, градус	Sin a	Угол подъёма, градус	Sin a
1,0 2,0 2,5 3,0	0,017 0,035 0,044 0,052	3,5 4,0 5,0 6,0	0,061 0,070 0,087 0,105	7,0 8,0 9,0 10,0	0,122 0,139 0,156 0,174

Рассчитанные значения нормальных тяговых усилий для каждой передачи заносятся в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 - Расчет показателя по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

Таблица 1.8 - Краткие технические характеристики сцепок

Марка	Максимальная ширина захвата, м	Длина рабочего бруса, м	Вес, кН
СП-16	16,0	13,7	17,17
СП-11	10,8	7,45	8,98
СГ-21	21,0	19,6	17,66
С-11У	11,7	11,0	7,65
С-18У	19,2	18,0	10,99

Таблица 1.9 - Коэффициенты сопротивления качению

Тип поля	Значения коэффициента
Стерня	0,08…0,1
Свежевспаханное поле	0,12…0,18
Поле, подготовленное под посев	0,16…0,18
Слежавшаяся пахота	0,08…0,12
Сухой дерн	0,03…0,1
Культивированное поле	0,16…0,2

 

Усилие, затрачиваемое на преодоление подъёма машины:

,                                       (1.5)

где - вес машины, кН;

- ширина захвата машины, м.

 

Таблица 1.10 - Расчет максимально возможной ширины захвата агрегата по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Количество машин в агрегате

Количество машин в агрегате определяется по формуле:

.                                                    (1.6)

Рассчитанные значения количества машин в агрегате для каждой передачи заносятся в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Расчет количества машин по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

Таблица 1.12 - Расчет конструктивной ширины захвата агрегата по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Таблица 1.13 - Расчет общего сопротивления агрегата по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Фактическая тяговая мощность агрегата определяется по формуле:

.                                        (1.9)

Таблица 1.14 - Расчет тяговой мощности по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

Таблица 1.15 – Расчет коэффициента использования тягового усилия по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

б) коэффициент тяговой мощности:

,                                     (1.11)

где  – максимальная тяговая мощность на соответствующей передаче, кВт (таблица 1.16).

Таблица 1.16 – Значения максимальной тяговой мощности тракторов

Марка трактора	Работа на стерне, на передачах							Работа на почве, подготовленной под посев, на передачах
	2	3	4	5	6	7	8	2	3	4	5	6	7	8
К-701	2п1р-120,7	3п1р-130,0	2п2р-133,0	3п2р-131,5	2п3р-130,0	3п3р-126,4	-	2п1р-119,0	3п1р-122,6	2п2р-124,5	3п2р-123,8	2п3р-123,0	3п3р-121,7	-
Т-150К	92,5	92,0	88,1	-	-	-	-	77,0	77,8	75,6	-	-	-	-
ДТ-75М	49,1	48,9	48,0	46,6	45,0	40,8	-	43,4	44,0	43,2	41,7	39,7	35,5	-
Т-150	82,3	81,6	80,0	-	-	-	-	78,8	78,1	76,8	-	-	-	-
Т-4А	58,2	67,0	72,1	73,9	70,6	69,4	66,9	-	60,1	64,6	68,6	65,6	65,1	62,5

Рассчитанные значения коэффициента тяговой мощности для каждой передачи заносятся в таблицу 1.17.

Таблица 1.17 - Расчет коэффициента тяговой мощности по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

в) максимальный КПД трактора:

,                                         (1.12)

где – мощность двигателя, кВт (из таблицы 1.4).

 

Рассчитанные значения максимального КПД для каждой передачи заносятся в таблицу 1.18.

Таблица 1.18 - Расчет максимального КПД по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Для оценки эффективности работы МТА в целом определяются часовая эксплуатационная производительность (га/ч) и затраты труда на единицу работы (чел.–ч/га).

Часовая эксплуатационная производительность определяется по формуле:

                                     (1.13)

где – коэффициент использования времени смены (таблица 1.19).

Таблица 1.19 - Примерные значения коэффициента использования времени смены

Вид технологического процесса	Тип трактора	Длина гона, м
		400	500	1000	1500	2000
Вспашка	колёсный гусеничный	0,76 0,75	0,80 0,78	0,86 0,81	0,88 0,84	0,90 0,85
Культивация, боронование, лущение	колёсный гусеничный	0,77 0,76	0,81 0,80	0,84 0,82	0,87 0,84	0,89 0,86
Посев зерновых культур, внесение удобрений	колёсный гусеничный	0,73 0,67	0,78 0,70	0,82 0,73	0,85 0,76	0,86 0,78
Посев пропашных культур	колёсный	0,71	0,76	0,80	0,82	0,84
Кошение трав, хлебов	колёсный гусеничный	0,80 0,76	0,82 0,78	0,84 0,80	0,86 0,81	0,88 0,82

 

Рассчитанные значения часовой эксплуатационной производительности для каждой передачи заносятся в таблицу 1.20.

Таблица 1.20 - Расчет часовой производительности по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Затраты труда на единицу работы определяется по формуле:

                                (1.14)

где  – количество механизаторов и вспомогательных рабочих, обслуживающих агрегат, чел.

Рассчитанные значения затрат труда на единицу работы для каждой передачи заносятся в таблицу 1.21.

Таблица 1.21 - Расчет затрат труда по передачам

Передача	Показатель	Подставленные численные значения	Результат	Единица измерения

 

Результаты расчёта последних пяти показателей представим в таблице 1.22.

 

Таблица 1.22 - Технико-экономические показатели работы МТА

Показатели	Передачи

ПОДГОТОВКА АГРЕГАТА И ПОЛЯ К РАБОТЕ

Подготовка агрегата к работе

Подготовка агрегата к работе включает подготовку трактора, сцепки, рабочих машин, проверку их технологического состояния; составление и регулировку агрегата на площадке; оборудование агрегата при необходимости дополнительными устройствами (маркерами, следоуказателями, сигнализацией, визирными приспособлениями). Указания по подготовке агрегатов к работе и их технологической настройке составляются с учётом рекомендаций типовых операционных технологий [5], руководств по эксплуатации сельскохозяйственных машин.

 

Таблица 2.1 - Значения коэффициента использования конструктивной ширины захвата агрегата

Сельскохозяйственные машины	b
Бороны зубовые прицепные	0,98
Культиваторы паровые	0,96
Лущильники дисковые	0,96
Сеялки зерновые	1,00
Жатки зерновые	0,93…0,95
Комбайны зерновые (при прямом комбайнировании)	0,96
Комбайны кукурузо-силосоуборочные	1,00
Культиваторы пропашные	1,00

Минимальный радиус поворота принимается равным для:

а) посевных и культиваторных агрегатов с одной и двумя машинами

=                                                                              (2.2)

б) посевных и культиваторных агрегатов с тремя машинами

=                                                                              (2.3)

в) посевных и культиваторных агрегатов с четырьмя и более машинами

=                                                                             (2.4)

Радиус поворота навесного агрегата с одной машиной равен радиусу поворота трактора, а при наличии сцепок и нескольких машин на 15% меньше радиуса поворота однотипного прицепного агрегата.

Кинематическая длина агрегата равна:

=                                                                         (2.5)

где  – кинематическая длина трактора, сцепки, сельхозмашины, м.

Значения кинематических длин трактора, сцепок, сельскохозяйственных машин приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Кинематические длины тракторов, сцепок, сельхозмашин

Кинематическая длина	Значение показателя
Тракторы МТЗ-80, МТЗ-82	1,2/1,3*
Трактор Т-150	2,12/2,55
Трактор Т-150К	2,9/2,4
Тракторы ДТ-75, ДТ-75М	2,35/1,55
Трактор Т-4А	2,45/1,65
Сцепки СГ-21, С-18А	8,0
Сцепки СП-11, С-11У	6,7
Сцепка СП-16	6,4
Плуг ПЛП-6-35	6,1
Плуг ПЛН-5-35	4,3
Плуг ПЛН-3-35	2,6
Борона БИГ-3	3,75
Бороны БЗСС-1,0, БЗТС-1,0	1,45
Культиватор КПС-4	1,0/4,6
Дисковые бороны БДТ-7, БДТ-3	4,5
Лущильник ЛДГ-10	7,5
Лущильник ЛДГ-5	4,5
Зерновые сеялки	3,2…3,8
Кукурузная сеялка	1,1…1,45

 

Длина выезда агрегата определяется:

а) для фронтальных агрегатов

=                                                                                         (2.6)

б) для прицепных агрегатов с задним расположением машин

=                                                                                    (2.7)

в) для навесных агрегатов с задним расположением машин

=                                                                                     (2.8)

 

Подготовка поля к работе

Подготовка поля включает осмотр поля и освобождение его от препятствий, обозначение неустранимых препятствий, выбор направления и способа движения, отбивку поворотных полос с нарезкой контрольных борозд при гоновом способе движения, разбивку поля под загоны, провешивание линии первого прохода.

Направление движения выбирается с учётом предыдущей обработки, конфигурации, размеров и рельефа поля. Вспашку рекомендуется производить с ежегодным чередованием вдоль и поперёк, а вспашку склонов только поперёк. Направление предпосевной обработки не должно совпадать с направлением посева, а посев нежелательно производить поперёк вспашки. Уборка полеглых хлебов ведётся против полеглости.

Выбор способа движения основывается на особенностях технологического процесса и предусматривает получение максимальной производительности, экономичности и соблюдение агротехнических требований.

Ширина поворотной полосы зависит от вида поворота и кинематических параметров агрегата и определяется:

а) для петлевых поворотов

=                                                                             (2.9)

б) для безпетлевых поворотов

=                                                                              (2.10)

Число проходов агрегата для обработки поворотной полосы определяется по формуле:

=                                                                                (2.11)

Округлим полученное значение по формуле 2.11 в большую сторону до целого числа.

 

Фактическая ширина поворотной полосы должна быть кратной чётному числу проходов агрегата, т.е.

=                                                                                   (2.12)

Рабочая длина гона определяется по выражению:

=                                                                           (2.13)

 

Оптимальная ширина загона зависит от способа движения, длины гона, ширины захвата агрегата, радиуса поворота и определяется:

=                                                              (2.14)

 

Число проходов агрегата для обработки загона определяется по формуле:

=                                                                                  (2.15)

Округлить полученное по формуле 2.14 значение до целого числа.

Фактическая ширина загона определяется по выражению:

=                                                                              (2.16)

Количество загонов определяется:

=                                                                                   (2.17)

где - ширина поля, м

 

Площадь одного загона в гектарах:

=                                                                            (2.18)

Длина рабочего хода с учетом обработки поворотных полос определяется:

=                                                                             (2.19)

 

Длина холостого хода на загоне определяется для способов движения “челноком” с петлевыми поворотами:

.                                    (2.20)

где – количество холостых поворотов на загоне, м (таблица 2.3);

– длина одного холостого поворота, м (таблица 2.3).

Таблица 2.3 - Количество холостых поворотов и длина одного поворота при челночном способе движения

Вид поворота	Схема поворота	Расчетные формулы
Грушевидный
Восьмёркой
Срезанная открытая петля
Срезанная закрытая петля

Эффективность принятого способа движения и поворота оценивается коэффициентом рабочих ходов:

=                                                                             (2.21)

 

Таблица 3.1 - Значения удельных масс сельскохозяйственных материалов

Материал	Плотность т/м3	Материал	Плотность т/м3
Пшеница	0,70…0,83	Навоз с соломенной подстилкой	0,40…0,50
Рожь	0,65…0,79
Овес	0,40…0,55	Перепревший навоз	0,85…1,00
Горох	0,78…0,88
Гречиха	0,65…0,70	Навозная жижа	0,90…1,00
Свёкла	0,57…0,70	Глина, песок	1,45…1,55
Картофель	0,65…0,73	Травяная мука	0,18…0,20
Силос	0,25…0,30	Минеральные удобрения	1,05…1,15
Сено	0,08…0,12

Запас рабочего хода агрегата определяется по формуле:

=                                                                        (3.2)

где – норма высева семян, т/га.

Количество проходов агрегата по загону до полного опорожнения емкости (округлить до целого числа в меньшую сторону):

=                                                                                  (3.3)

 

Расстояние вдоль поворотной полосы между пунктами заправки:

 

а) при заправке с одной стороны

=                                                                                         (3.4)

б) при заправке с двух сторон

=                                                                                     (3.5)

Время опорожнения (накопления) ёмкости в часах:

=                                                                          (3.6)

 

Количество технологических остановок агрегата:

=                                                                             (3.7)

где  - длина рабочего хода, м (формула 2.19).

 

Таблица 3.2 - Средние скорости движения транспортных средств при перевозке грузов, км/ч

Дорожные условия	Вид транспортных средств
	тракторные поезда	автопоезда	автомобили
Полевые дороги	8…11	–	12…18
Просёлочные дороги	10…15	12…17	17…25
Грейдерные дороги	15…18	25…30	35…50
Дороги с усовершенствованным покрытием	17…20	30…35	50…80

Примечание: Первые значения соответствует движению с грузом, вторые - движению без груза.

Время оборота транспортного средства:

=                                                                 (3.11)

где - время простоя под погрузкой и разгрузкой, ч (таблица 3.3).

Таблица 3.3 - Нормативы времени простоев автомобилей при погрузке и выгрузке, мин.

Грузоподъёмность автомобиля, т	Механизированным способом		Ручным способом
	Для навалочных грузов	Для прочих грузов
В пунктах погрузки
Свыше 2,5 до 4,0 Свыше 4,0 до 7,0 Свыше 7,0 до 10,0	5 6 7	10 12 15	10 12 14
В пунктах разгрузки (кроме самосвалов)
Свыше 2,5 до 4,0 Свыше 4,0 до 7,0 Свыше 7,0 до 10,0	5 6 7	10 12 15	5 6 7
В пунктах разгрузки (для самосвалов)
До 6,0 включительно Свыше 6,0 до 10,0	4 6	6 8	– –

Количество транспортных средств, загрузчиков:

=                                                                       (3.12)

где – количество обслуживаемых агрегатов, шт;

=                                                                      (3.13)

где F – площадь поля, га;

Д_Р – оптимальная продолжительность полевых работ, дни (таблица 1.1);

Т_СУТ – продолжительность рабочего дня, ч (Т_СУТ   принимается равным7ч, 10ч, 14ч).

Таблица 4.1 - Примерное время одной заправки сеялок СЗП – 3,6 механизированным способом, мин

Загрузка ящиков	Количество сеялок в агрегате
	1	2	3	4	5
Семенных	4,0	7,0	10,0	13,0	16,0