Применение минеральных удобрений - важнейшее средство повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Технологический процесс поверхностного внесения минеральных удобрений включает погрузку удобрений из складов (вагонов) в транспортные средства, перевозку их к местам разбрасывания и внесение удобрений в почву.

Минеральные удобрения в основном представляют собой растворимые аммиачные, фосфорные или калийные соли.

Основной способ внесения минеральных удобрений, как и органических, - разбрасывание по поверхности поля и заделка в почву до посева.

Удобрения должны быть внесены в почву равномерно по всей площади поля. Для туковых сеялок допустимая неравномерность рассева удобрений лежит в пределах ±15%, а для разбрасывателей ±25%. Огрехи между смежными проходами агрегатов не допускаются.

Удобрения - это неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальные (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв).

Органические удобрения - это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), различные компосты, органические отходы городского хозяйства (сточные воды, осадки сточных вод, городской мусор), сапропель, зеленое удобрение. Они содержат важнейшие элементы питания, в основном в органической форме, и большое количестве микроорганизмов. Действие органических удобрений на урожай культур сказывается в течение 3-4 лет и более.

Навоз - это основное органическое удобрение во всех зонах страны. Он представляет собой смесь твердых и жидких выделений сельскохозяйственных животных с подстилкой и без нее. В навозе содержатся все питательные вещества, необходимые растениям, и поэтому его называют полным удобрением. Качество навоза зависит от вида животных, состава кормов, количества и качества подстилки, способа накопления и условий хранения.

В зависимости от способов содержания скота различают навоз подстилочный (твердый), получаемый при содержании скота на подстилке, и бесподстилочный (полужидкий, жидкий). Подстилочный навоз содержит около 25% сухого вещества и около 75% воды. В среднем в таком навозе 0,5% азота, 0,25% фосфора, 0,6% калия и 0,35% кальция. В его состав входят также необходимые для растений микроэлементы, в частности 30-50 г. марганца, 3-5г бора, 3-4г меди, 15-25 г. цинка, 0,3-0,5 молибдена на 1 тн.

Кроме питательных веществ, навоз содержит большое количество микроорганизмов (в 1т 10-15 кг живых микробных клеток). При внесении навоза почвенная микрофлора обогащается полезными группами бактерий. Органическое вещество служит энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов, поэтому после внесения навоза в почве происходит активизация азотфиксирующих и других микробиологических процессов.

Навоз оказывает многостороннее действие как на почву, так и на растение. Он повышает концентрацию углекислого газа в почвенном и надпочвенном воздухе, снижает кислотность почвы и подвижность А1, повышает насыщенность ее основаниями. При систематическом его внесении увеличивается содержание гумуса и общего азота в почве, улучшается ее структура, лучше поглощается и удерживается влага.

Рациональная организация применения удобрений возможна на основе проектирования и технических расчетов.

Целью данной курсовой работы является разработка доизмельчающего барабана машиной ПРТ-16М.

1. Обзор технологий внесения твердых органических удобрений в почву

В зависимости от удаления полей от мест накопления, сроков и объемов внесения удобрений, технико-экономических показаний машин, обеспеченности ими предприятий, применяют в основном две технологические схемы внесения удобрений: прямоточную (ферма-поле) и перевалочную (ферма-бурт-поле) [2].

Рисунок 1.1 - Прямоточная технологическая схема внесения твердых органических удобрений

По технологической схеме ферма-поле (рисунок 1.1) удобрения накапливают в прифермерском навозохранилище. При этой схеме удобрения от места накопления к месту внесения доставляют одними и теми же машинами в едином потоке. Прямоточный способ применяют при расстоянии перевозки до 3 км.

Рисунок 1.2 - Первоначальная технологическая схема внесения твердых органических удобрений

По технологической схеме ферма-бурт-поле (рисунок 1.2) удобрения накапливают у прифермерского хранилища, затем периодически вывозят самосвальными транспортными средствами на край поля или непосредственно на поле и укладывают в бурты для хранения до момента их внесения. Этот способ применяется при расстоянии перевозки свыше 3 км.

При перевалочной схеме операции транспортировки разделяются на два этапа:

- доставка и выгрузка удобрений в полевые бурты в менее напряженный период

- погрузка, транспортировка и внесение из буртов

Причем первый этап отделяется от второго определенными промежутками времени. Эта схема включает в себя дополнительные операции перегрузки удобрений, формирование буртов и погрузки из буртов в полевые машины. Экономии затрат труда и средств она не дает. Ее применение оправдывается повышением производительного труда на операции распределения за счет предварительного приближения удобрения к полям, сглаживания периода напряженных сельскохозяйственных работ и повышением годовой загрузки транспортных средств за счет привлечения их к вывозке удобрений, уменьшением объемов прифермерских навозохранилищ.

1.1 Агротехнические требования к разрабатывателю твердых органических удобрений

барабан удобрение автоматизация измельчение

Скорость движения агрегатов при внесении твердых органических удобрений - 8-10 км/ч. В удобрениях не должны быть посторонние предметы (куски металла, дерева, обрывки тросов и т.п.), смерзшиеся комки удобрений размером свыше 150 мм. Удобрения загружают равномерно по всей площади кузова в соответствии с грузоподъемностью транспортных средств и машин для внесения. После окончания работы площадку очищают от остатков удобрений и выравнивают. В процессе транспортировки удобрений к местам складирования и внесения необходимо исключать потери удобрений в пути, обеспечивать условия для непрерывной работы МТА, соблюдать безопасность движения [2].

В процессе биотермической обработки органических удобрений доводят до однородного состояния и обеспечивают минимальные потери питательных веществ, а также уничтожение семян сорняков и яиц гельминтов. Применение свежего навоза, помета нецелесообразно в связи с засорением полей сорняками.

Удобрения равномерно распределяют по полю. Неравномерность по длине и ширине прохода - не более 25%, отклонение от заданной дозы внесения - не более 10%. Разрывы между смежными проходами не допускаются. Зоны перекрытия между смежными проходами должны обеспечить заданную равномерность распределения. Необработанные поворотные полосы, участки, огрехи не допускаются.

Органические удобрения полностью заделывают в почву, равномерно перемешивая с ней. Разрыв во времени между распределением и заделкой их в почву не должен превышать двух часов.

1.2 Анализ существующих конструкций доизмельчающих устройств

Исходными данными технологического расчета являются следующие показатели:

1) потребность в органических удобрениях;

2) часовую производительность агрегата;

3) сменную производительность агрегата;

4) количество машин для внесения удобрений.

Все кузовные машины для внесения твердых органических удобрений включают в себя прицеп, снабженный подающим (транспортер) и распределяющим устройствами. При движении агрегата по полю верхняя ветвь транспортера подводит к распределяющему органу удобрения. Нижний доизмельчающий барабан лопастями захватывает порции удобрений, измельчает и подают на верхний распределяющий барабан, который дополнительно измельчает удобрения и распределяет их по поверхности поля.

Для расчета основных параметров ссылаемся на рисунок (2.2.1).

Определим диаметр барабана

Доизмельчение органических удобрений осуществляется шнековым барабаном с горизонтальной осью вращения. Общее сопротивление шнекового барабана при его захвате слоя навоза и его доизмельчения определяется из выражения:

М = Ро * Rш = 95,08 * 0,13 = 12,36 Н (2.23)

Момент резания

Мрез = g * Lбар * Rш, (2.24)

где Lбар - длина барабана;

g - удельное давление, Н/м; g = 4*10³ Н/м;

Rш - радиус шнека.

Мрез = 4*10³ * 2,5 * 0,13 = 1300 Н

Определяем вращающий момент

М вр = = 2166 Н/м (2.25)

Мощность

Nд = Мв * щ = 2166 * 6,28 = 13,6 кВт

2.3.2 Кинематический расчет привода доизмельчающего барабана

Определим передаточное отношение привода барабана:

Uо = n_вом / n_б; (2.26)

n_вом = 1000 об/мин;

Uо = 1000 / 60 = 16,6;

Передаточное отношение конического редуктора:

Iр = 9,56

iц = Uо / iр = 16,6 / 9,56 = 1,73 (2.27)

1 - вал отбора мощности; 2 - карданная передача; 3 - вал редуктора; 4 - редуктор; 5 - муфта; 6 - звездочка ведущая; 7 - звездочка натяжная; 8 - ведомая звездочка; 9 - измельчающий барабан.

Рисунок 2.3.2.1 - Кинематическая схема привода доизмельчающего барабана

2.3.3 Расчет на прочность вала доизмельчающего барабана

В цепной передаче используется цепь с шагом t = 25,4 мм

Число зубьев звездочки

z1 = 18 и z2 = 24

Передаточное отношение передачи:

i = z2 / z1 = 24 / 18 = 1,33 (2.28)

Скорость цепи:

V = = 7.62 м/с (2.29)

Окружная сила цепи

Ft = N / V = 2.9 * 10³ / 7.62 = 381 Н (2.30)

Сила провисания цепи

F_f = 9,81 * k_f * g * a, (2.31)

где k_f - коэффициент цепи расположенной под углом 45⁰ к горизонту, k_f =1,5;

g - погонная масса цепи g=2,6 кг/м;

а примерно равен 0,4 м - межосевое расстояние передачи

F_f = 9,81 * k_f * g * a = 9.81 * 1.5 * 2.6 * 0.4 = 15.3 Н;

Определяем диаметр цапфы вала

dцв = (2.32)

где dцв=26,03 мм

ф = 20 …. 26 МПа

Принимаем dцв = 28 мм

Диаметр цапфы под подшипник:

Dп = 35 мм ГОСТ 6636-60

Определим перегрузку на вал от натяжения цепи:

Q = P + Ff, (2.33)

P = Ft = 381Н; Ff = 15.3 Н, (2.34)

Q = 381 + 15,3 = 396,8 Н,

Определяем реакции эпюры:

= 0

Rв * l_Rв - Q_ва = 0

Rв = = 18,6 Н;

= 0

Q * l_д + Ra * l_Rа

Rа = = 415 Н;

Производим расчет для построения эпюры момента Мn

Участок В-А

0 ? х ? 2560 = 2,56 м

Мх = Rв * х (2.35)

х=0, Мn=0, х = 2.56

Мх = 18,6 * 2,56 = 47,6 Н м

Мх = 18,6 * 1,28 = 23,8 Н м

Участок А-С

2,56 ? х ? 2,68

Мх = Rв * х - Ra (х - 2,56) = 18,6 * 2,68 - 415 (2,68 - 2,56) = 0

Вес барабана

Рб = дn*2,5 + 50 = 380 * 2,5 + 50 = 1000 Н

Натяжение правой и левой стороны приравняем:

Rув = Rуа = = 500 Н

Строим эпюру Му

Му = Rур * х 0 ? х ? 1,28

х=0, Му=0, х=1,28

Му = 500 * 1,28 = 640 Н м

Определяем сумму моментов в сечении

==640,5 Н м

= 47,6 Н м

Измельчающий барабан проверяем на изгиб и кручение.

Проверка производится по третьей теории прочности

?_экв ? Мэкв мах / Wх ? [?]

?_экв - эквивалентное напряжение на изгиб

Wх = = 0.1 d³ = 0.1 * 353 = 35.3 (2.36)

[?] = (2.37)

?т - предел текучести материала

?т = 210 - 420 МПа сталь ?т = 300 МПа

nт =5

[?] = 300 / 5 = 60 МПа

? = Мрас / Wх = 772,6 * 10³ / 0,1 (35)³ = 180,2 МПа (2.38)

? > [?]

Определим диаметр вала

? = Мрас / 0,1 * d³ ? [?]

d= = 48 мм (2.39)

Принимаем диаметр вала 50 мм

Рисунок 2.3.3.1 Схема расчета вала для изгиба и кручения

Основная нагрузка лежит в опоре А. Поэтому необходимо поставить вал на двухрядный сферический шариковый подшипник. Исходя из данных по диаметру цапфы выбираем подшипник скрии №1207 ГОСТ 8338-75.

Размеры: d = 35 мм; Д = 72 мм; В = 17 мм.

Динамическая грузоподъемность С = 15,9 кН, коэффициент осевого нагружения l = 0,23, осевое усилие Fа = 820,8, но так как навивка расходится в разные стороны будет Fа = 820,8 / 2 = 410,4 Н.

Коэффициент радиальной и осевой нагрузки:

х = 1; у = 2,74

Эквивалентная нагрузка в подшипниках:

Р = (x V Fr + y Fa) kб Kт (2.40)

V=1 - коэффициент при вращении внутреннего кольца;

Fr = Ra - радиальная нагрузка;

Kб = 1,2 - коэффициент безопасности;

Кт = 1 - температурный коэффициент;

Р = (1 * 415 + 2,74 * 410,4) * 1,2 * 1 = 1847 Н

Ресурс подшипников

L = а1 а2 (С/Р)^р (2.41)

где а1 - коэффициент надежности а1 = 1;

а2 - коэффициент влияния качества металла и условий эксплуатации а2=0,7;

Р - эквивалентная нагрузка

L = 1 * 0,7 * ()³ = 451 * 10⁶

Т = = = 125472 часов (2.42)

2.4 Подготовка, настройка и рабочий процесс машины