Комплексная механизация работ по производству посадочного материала в лесных питомниках

Пояснительная записка к курсовому проекту Комплексная механизация работ по производству посадочного материала в лесных питомниках

Качественное состояние будущих лесов во многом зависит от правильности решения проблем лесовосстановления и лесоразведения. Успешное выполнение больших объемов работ по производству посадочного материала и лесоразведению невозможно без применения передовых технологий, внедрения высокоэффективных систем машин, энергои трудосберегающих процессов, обеспечивающих комплексную механизацию производства, перевод лесного хозяйства на интенсивный путь развития на основе совершенствования хозяйственного механизма.

Для лесокультурных работ ежегодно требуется около 6 млрд. сеянцев и саженцев. Большинство лесохозяйственных предприятий страны используют 1 — 3 — летние сеянцы, выращенные в лесных питомниках в условиях открытого грунта. Трудоемкие технологические операции в питомнике могут быть выполнены только при комплексной механизации технологических процессов. Применение машин повышает не только производительность труда, но и количество выполненных работ.

Тема данного курсового проекта: «Комплексная механизация работ по производству посадочного материала в лесных питомниках». Территория питомника расположена на равнинной местности с уклоном до 0,018. Почвы легкие песчаные. Объем работ 28 га.

Основная цель производства посадочного материала состоит в том, чтобы вырастить здоровый и качественный материал, улучшить продуктивный рост и жизнеспособность растений, а также полностью обеспечить необходимым количеством посадочного материала лесокультурные работы.

1. Технология механизированных работ по производству посадочного материала в лесных питомниках

1.1 Выбор и обоснование технологии работ

трактор агрегатирование топливо машинный Посадочный материал — Сосна сибирская, сосна европейская.

Для того чтобы лесной питомник соответствовал агротехническим требованиям, при выращивании посадочного материала, необходимо обеспечить правильную обработку почвы. Обработка почвы в питомниках преследует цель — улучшение водного и воздушного режимов почвы, уничтожение сорной растительности, вредных насекомых, грибных заболеваний, а также выравнивание поверхности земли для равномерного высева семян, их заделки, орошения и ухода.

Комплексная механизация работ по производству посадочного материала в лесных питомниках включает в себя проведение следующих операций:

Планировка участка применяется для послойного резания грунта и его перемещения на небольшое расстояние, для разравнивания грунта.

Внесение минеральных удобрений — Минеральные удобрения повышают плодородие почвы. При выборе доз минеральных удобрений необходимо учитывать их свойства и способы внесения, особенности удобряемых культур, характер почвы. Дозы удобрений отличаются большим разнообразием даже в пределах одного и того же хозяйства. Количество питательного вещества в одном и том же удобрении бывает неодинаково. Это зависит от различного сырья, из которого оно приготовлено, и влажности. Дозы удобрений принято выражать в килограммах питательных веществ: для азотных удобрений — в азоте (N), для фосфорных — в фосфорном ангидриде (Р2О2), для калийных — в окиси калия (К2О)

Вспашка — основная вспашка должна проводиться плугом с предплужником, что обеспечивает сбрасывание верхнего, распыленного слоя почвы на дно борозды и выворачивание на поверхность нижнего, структурного, хорошо разрыхленного. При этом растительные остатки и семена сорняков глубоко заделываются, что задерживает их развитие. Глубина вспашки в посевном отделении питомника принимается до 27−30 см.

Дискование и боронование — уничтожение почвенной корки, всходов сорняков, выравнивание поверхности поля. Дискование проводят на глубину 12 см. Боронование производят на глубину 3−5 см. Осеннее боронование способствует накоплению и сохранению влаги в почве, ранневесеннее проводится с целью разрушения почвенной корки. Летнее боронование также преследует цель уничтожения корки, образовавшейся после дождей.

Прикатывание — перед посевом и после него с целью разрушения корки, глыб, для уплотнения и выравнивания поверхности почву прикатывают, для чего пользуются гладкими и кольчатыми катками.

Посев семян — производится непосредственно в подготовленную почву в мае.

1.2 Выбор и обоснование системы машин

На основании выбранного производства работ, технологического процесса и агролесоводственных требований для каждой операции подбираем рабочие машины. Учитывая вышеизложенные требования, были выбраны следующие рабочие машины и трактора:

Таблица 1

Универсальный бульдозер Дз-109ХЛ

Основными узлами бульдозера являются отвал, толкающее устройство и система управления отвалом. Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа, козырька, нижней и верхней коробок жесткости, ребер, приваренных к нижней коробке жесткости, боковых стенок и проушин, служащих для соединения отвала с толкающим устройством. Лобовой лист сварен из двух листов: верхнего, изогнутого по радиусу определенной кривизны, и нижнего, прямого, расположенного наклонно к горизонту обычно под углом порядка 60°. К нижнему листу болтами крепятся сменные ножи: два крайних и один средний, которые имеют двустороннюю заточку, что позволяет по мере износа переворачивать или менять их местами. Нижняя коробка выполняется из листовой стали обычно в виде Трехгранной призмы. Верхняя коробка представляет собой балку квадратного сечения. Вертикальная жесткость отвала создается связями. Сзади отвала приварены проушины для крепления его к толкающим брусьям и раскосам. На боковых щеках отвала могут устанавливаться уширители, увеличивающие объем переметаемого грунта.

Таблица 2. Техническая характеристика

Навесной разбрасыватель удобрений НРУ — 0,5 предназначен для поверхностного внесения твердых минеральных удобрений и их смесей.

Таблица 3. Техническая характеристика

Плуг плантажный навесной ППН-40 предназначен для обработки почвы под плодовые, ягодные и лесные питомники.

Таблица 4. Техническая характеристика

Борона дисковая навесная БДН-3 Предназначена для измельчения стерни, перемешивания верхнего слоя почвы, измельчения корней сорняков. Разбивания комков и выравнивания поля после пахоты. Агрегатируется тракторами класса тяги 1,4 тонны. Навесная. Производительность до 3,5 га/час. Ширина захвата — 3 м. Рабочая скорость до 12 км/час. Глубина обработки: до 12 см. Масса 700 кг. Диаметр дисков 650 мм.

1. Сферические диски

2. Вал

3. Дистанционные втулки

4. Чистики

5. Рамка

6. Гайки стягивающие

7. Кронштейны для крепления к раме

8. Подшипниковые узлы При движении по полю опускают рабочие секции. Они за счёт веса и угла атаки входят в почву. За счёт сферической поверхности дисков и их вращения, почва поднимается по внутренней поверхности, крошится и перемешивается. Острая кромка дисков измельчает стерню и корни.

Борона БЗСС-1 зубовая средняя.

Борона предназначена для рыхления верхнего слоя почвы, выравнивания поверхности поля, уничтожения всходов сорняков и разрушения почвенной корки.

Производительность за час основного времени, 1,2 га Ширина захвата, 1 м Рабочая скорость, до 12 км/ч Габаритные размеры в рабочем положении (длина х ширина х высота), 2,2×1,1×0,3 м Масса, 35,7 кг

Прицепной кольчато-шпоровый каток ЗККШ-6 состоит из трех секций с рабочими литыми чугунными дисками, свободно надетыми на оси. В каждой секции установлено 13 дисков. Диаметр их 520 мм. Рабочей частью диска являются клинообразные шпоры (шипы), расположенные по обеим сторонам окружности обода. При вращении дисков шпоры ударяют по почве своей прямой частью, рыхлят и уплотняют почву. Степень рыхления и уплотнения зависит от давления катка на 1 см ширины захвата. Удельное давление на почву можно изменять в пределах 2,5−4,3 кг на 1 см ширины захвата путем помещения в ящики секций дополнительного груза. Ширина захвата трех секций 6 м. Масса 600 кг. Производительность 1,6 га. Рабочая скорость до 12 км/ч.

Сеялка плодопитомниковая навесная СПН-4 предназначена для посева крупных и мелких, сыпучих и несыпучих семян.

Таблица 5. Техническая характеристика

1.3 Составление технологической карты

Технологическая карта является основным первичным документом по технологии выполнения работ по строительству и уходу за зелеными насаждениями.

В графе 1 указывается номер технологической операции, в необходимой последовательности.

В графу 2 заносятся наименование принятых ранее (в пункте 1.1) технологических операций и соответствующие им основные агролесоводственные требования.

В графе 3 и 4 указывается объем работ в физических единицах (га, км, м? и др.) в соответствии с заданием на работу.

В графах 5 и 6 намечаются календарные сроки начала и окончания работ по каждой операции. Примерные сроки выполнения лесохозяйственных работ уточняться.

В графе 7 указывается количество рабочих дней в установленном календарном периоде, а в графе 8 — количество машино-смен C_{м, необходимое для выполнения заданного объема работ.}

В графе 9 приводится принятый коэффициент сменности.

В графе 10 технологической карты указывается продолжительность T работы агрегатов в часах В графе 11 приводится календарный график выполнения работ. Отмечается период работы агрегатов.

При выборе календарных сроков выполнения работ не следует без надобности сокращать их, так как это приведет к резкому увеличению количества машинно-тракторных агрегатов, которые в последующий период могут быть не использованы в данном предприятии. Если некоторые виды работ (операций) согласно агролесоводственным требованиям должны выполняться в сжатые сроки, рекомендуется увеличивать сменность, т. е. организовать на этот период работу агрегатов в полторы-две смены (коэффициент сменности К_см=1,5…2,0).

В графах 12, 13 и 14 проставляется состав машинно-тракторного агрегата (марка трактора, рабочей машины и количество рабочих машин в агрегате) на основании выполненного ранее выбора системы машин (пункт 1.2).

В графе 15 указывается норма выработки данного агрегата за час в физических единицах (га, м? и т. д.).

В графе 16 указывается необходимое для выполнения заданного объема работ количество машинно-тракторных агрегатов n_агр.

2. Агрегатирование тракторов с рабочими машинами

трактор агрегатирование топливо машинный Обеспечение оптимального с технической (агротехнической) и экономической точек зрения сочетания трактора с рабочими машинами является основной задачей рационального агрегатирования.

Большое число различных технологических операций по строительству и уходу за зелеными насаждениями и сжатые сроки выполнения многих из них предопределяют частую сменяемость машин, агрегатируемых в основном с сельскохозяйственными тракторами. Поэтому студенты выполняют расчеты по комплектованию только таких агрегатов.

Смена агрегатируемых с тракторами строительных, дорожно-строительных, лесозаготовительных машин производится редко или совсем не производится. Поэтому студенты не выполняют расчеты по их агрегатированию.

Комплектование машинно-тракторных агрегатов включает:

— определение тягового сопротивления рабочих машин;

— определение тяговых показателей трактора;

— выбор рабочей передачи трактора и скорости движения агрегата;

— расчет состава агрегата;

— определение общего тягового сопротивления агрегата;

— определение степени загрузки трактора.

2.1 Тяговое сопротивление рабочих машин

Тяговое сопротивление плуга общего назначения ППН-40 определяется по формуле:

R_n=K*a*B;

Где:

K — Удельное тяговое сопротивление плуга, Н/см².

А — глубина вспашки.

В-ширина захвата плуга.

R_n=3,0Н/см²*40 см*40 см=4800Н=4,8кН

Тяговое сопротивление броны дисковой навесной БДН-3 определяется по формуле:

Где:

К_{1 — удельное тяговое сопротивление, Н/м;}

В-ширина захвата машин, орудий, м.

Rд=2500Н/м*3 м=7500Н=7,5кН

Тяговое сопротивление броны зубовой средней БЗСС-1 определяется по формуле:

Где:

К_{1 — удельное тяговое сопротивление, Н/м;}

В-ширина захвата машин, орудий, м.

Rд=550Н/м*8 м=4400Н=4,4кН

Тяговое сопротивление катка кольчато-шпорового ЗККШ-6 определяется по формуле:

Где:

К_{1 — удельное тяговое сопротивление, Н/м;}

В-ширина захвата машин, орудий, м.

Rд=2500Н/м*6 м=15 000Н=15кН

Тяговое сопротивление посевной машины СПН-4 определяется по формуле:

R_c = Q_c*f+n_сош*R_coщ;

Где:

Q_c — вес сеялки, Н

F — кофициент 0,2

n_сош — число сошников, шт.

R_coщ — сопротивление сошников

R_c = 3250Н*0,2+2*4000=8650Н=8,65кН

2.2 Тяговые показатели тракторов

Таблица 6

Степень загрузки трактора определяется коэффициентом использования тягового усилия трактора з_{и, т. е. отношением тягового сопротивления машины или агрегата Rагр к номинальному тяговому усилию трактора на данной передаче Ртi:}

При з_{и ниже допустимой величины (0,80…0,95) нужно выбрать более высокую передачу, если скорость движения не ограничивается технологическими и другими факторами. При этом тяговое усилие трактора Рт должно удовлетворять условию.}

Расчет тяговых показателей тракторов Где:

Rагр — тяговое сопротивление машины или агрегата

Rti — номинальное тяговое усилие трактора на данной передаче

1. Вспашка. Дт-75М

з_{и =4,8/13,5=0,4}

Принимаю 7-ю передачу

2. Дискование МТЗ-82

з_{и =7,5/9,5=0,8}

Принимаю 6-ю передачу

3. Боронование МТЗ-82

з_{и =4,4/6,0=0,7}

Принимаю 8-ю передачу

4. Прикатывание МТЗ-82

з_{и =15/14=1}

Принимаю 1-ю передачу

5. Посев семян МТЗ-82

з_{и =8,65/9,5=0,9}

Принимаю 6-ю передачу

3. Технико-экономические показатели использования машинно-тракторного парка

3.1 Расчет производительности машинно-тракторных агрегатов.

Сменная производительность большей части применяемых машинно-тракторных агрегатов (почвообрабатывающих, посевных, посадочных, для внесения удобрений, вычесывания корней, опрыскивателей, опылителей, аэрозольных генераторов, листоуборочного, газонокосилок и других) определяется по формуле:

П_см.= 0,36* В* х* Т_см* К_в* К_х* К_эк., га/см где В — конструктивная ширина захвата агрегата, м (применяется по технической характеристике рабочей машины)); х — теоретическая скорость движения агрегата на i-й передаче, м/с (принимается по технической характеристике трактора)); Т_см — продолжительность смены, ч; К_в — коэффициент использования конструктивной ширины захвата рабочей машины (для плугов — 1,1, для сеялок — 1,0, для борон — 0,98 и культиваторов — 0,96); К_v — коэффициент использования теоретической скорости движения агрегата; К_t — коэффициент использования времени смены (принимается К_t=0,75−0,90); К_эк — коэффициент экономичности движения агрегата, учитывающий затраты времени на холостые ходы.

Коэффициент использования теоретической скорости движения агрегата определяется по формуле:

К_х= (1-д)*(1-л_л)

где д — коэффициент буксования (коэффициент буксования зависит от типа ходовой части и величины загрузки трактора, состояния и типа почвы и при полной тяговой нагрузке составляет для гусеничных тракторов д=0,02−0,03, а при полной нагрузке д= 0,16−0,25.); л_л — коэффициент криволинейности хода трактора (значение колеблется от 0,05 при работе на старопахотных культурных землях, до 0,30 — на вырубке и склонах).

К_х= (1 — 0,03)* (1 — 0,25)= 0,73

Следует отметить, что для современных тракторов на большинстве работ максимальная скорость ограничивается не мощностью двигателя, а условиями работы машинно-тракторного агрегата. По данным исследований, ВНИИЛМ рекомендует следующие рабочие скорости движения агрегатов, м/с:

Таблица 7

Операция 1. Планировка участка.

Псм=0,36*2,5 м*2,2 м/с*8 часов*1*0,9*0,8*0,95=10,8 га/см

Операция 2. Внесение удобрений.

Псм=0,36*11 м*2,7 м/с*8 часов*1*0,9*0,8*0,95=58,5 га/см

Операция 3. Вспашка.

Псм=0,36*0,4 м*1,3 м/с*8 часов*1,1*0,9*0,8*0,95=1,1 га/см

Операция 4. Дискование.

Псм=0,36*3 м*3,3 м/с*8 часов*0,98*0,9*0,8*0,95=19,1 га/см

Операция 5. Боронование.

Псм=0,36*8 м*3,3 м/с*8 часов*0,98*0,9*0,8*0,95=50,9 га/см

Операция 6. Прикатывание.

Псм=0,36*6 м*3,3 м/с*8 часов*1*0,9*0,8*0,95=39 га/см

Операция 7. Посев семян.

Псм=0,36*1,8 м*1,8 м/с*8 часов*1*0,9*0,8*0,95=6,4 га/см

3.2 Расчет потребного количества машинно-тракторных агрегатов.

Если условно принять, что объемы планируемых работ ежегодно равны, а природно-производственные условия на обрабатываемых ежегодно участках одинаковы, то можно допустить, что все объемы работ, указанные в технологических картах, будут выполняться ежегодно.

На основании указанных объемов рассчитывают потребное количество тракторов nт отдельно по маркам и видам работ, пользуясь формулой

где V_{i — объем работ данного вида, физические единицы; Псм — сменная производительность агрегата, физические единицы; Др — количество рабочих дней, необходимых для выполнения данного вида работ; Ксм — коэффициент сменности (Ксм=1,0…2,0); Кт.г. — коэффициент технической готовности парка, при односменной работе Кт.г.=1, так как-ТО выполняется в межсменное время, при работе более одной смены в сутки (Кт.г.=0,70…0,80)}

Таблица 8

Потребное кол-во тракторов Т-130Г-1 на планировку участка:

n_m = 28 га/(10,8 га/см*3*1*1)=0,9=1 шт.

Потребное кол-во тракторов ДТ-75 М на вспашку:

n_m = 28 га/(1,1 га/см*26*1*1)=0,9=1 шт.

Потребное кол-во тракторов МТЗ-82 на внесение удобрений:

n_m =28 га/(58,5 га/см*1*1*1)=0,5=1 шт.

Потребное кол-во тракторов МТЗ-82 на дискование:

n_m = 28 га/(19,1 га/см*2*1*1)=0,7=1 шт.

Потребное кол-во тракторов МТЗ-82 на боронование:

n_m = 28 га/(50,9 га/см*1*1*1)=0,6=1 шт.

Потребное кол-во тракторов МТЗ-82 на прикатывание:

n_m = 28 га/(39 га/см*1*1*1)=0,7=1 шт.

Потребное кол-во тракторов МТЗ-82 посев семян:

n_m = 28 га/(6,4 га/см*5*1*1)=0,9=1 шт.

3.3 Определение потребности в топливе и смазочных материалах

Расход топлива определяется исходя из норм расхода его на 1 га физического вида выполняемой работы, на 100 км пробега автомобиля или на 1 машино-час работы кранов, землеройных и других машин.

При использовании нормы расхода топлива на 1 маш.-ч работы машины общий расход топлива:

где Т — продолжительность работы агрегата, ч (принимаются по технологической карте, графа 10); Н_{т — норма расхода топлива на 1 маш.-ч работы машины, кг.}

Норма расхода топлива при планировке участка:

Gm=(118кВт*239г/кВт*ч)/1000*24 часа=677 кг

Норма расхода топлива при внесении удобрений, дисковании, бороновании, прикатывании, посеве семян:

Gm=(55,2кВт*252г/кВт*ч)/1000*80 часов=1113 кг

Норма расхода топлива при вспашке:

Gm=(66,2кВт*252г/кВт*ч)/1000*208 часов=3470 кг

Общая потребность в топливе Gт для выполнения механизированных работ:

Gm=677+1113+3470=5250 кг

Таблица 9. Потребное количество топлива и смазочных материалов для выполнения заданного объема работ (на основании расчета и прилагаемых материалов, приложение № 3)

Заключение

В курсовом проекте была применена комплексная механизация работ по производству посадочного материала в лесных питомниках.

Для этого были выбраны механизмы, обоснована технология, произведен расчет тягового сопротивления рабочих машин, тракторов. На основании выше изложенного был произведен расчет производительности машинно-тракторных агрегатов и их потребного количества, определение потребности в топливе и смазочных материалах.

1. Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства: Учебник для вузов / В. Н. Винокуров, Г. В. Силаев, А. А. Золотаревский; Под редакцией В. Н. Винокурова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 400 с.

2. Система машин в лесном хозяйстве: Учебник для вузов / В. Н. Винокуров, Н. В. Ерёмин; Под ред. В. Н. Винокурова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

3. Механизация лесопосадочных работ. — М.: Лесная промышленность, 1978.

4. Машины, механизмы и оборудование лесного хозяйства: Справочник В. Н. Винокуров, В. Е. Демкин, В. Г. Маркин, В. Г. Шаталов, Л. Д. Шаталов. — М.: МГУЛ, 2002. — 439 с.

5. Машины и механизмы: Методические указания по выполнению курсовой работы/ А. А. Хавырев. — ФГОУ ВПО <<�Пермская ГСХА>>, 2009 г.