1.Технологический процесс и система машин для комплексной механизации работ в школьном отделении питомника.

Таблица 1

Операция	Наименование и марка рабочих машин	Класс тяги трактора, кН
1.Вспашка	Плуг навесной ПЛН -3-35	14
2.Поверхностная обработка почвы (прикатывание)	Каток кольчато-шпоровой ЗККШ-6	14
3.Посадка в школу сеянцев и черенков	Лесопосадочная машина СШП-5/3	14
4.Междурядная обработка и подкормка саженцев сухими минеральными удобрениями.	Фрезерный культиватор КФП-1,5А	14
5.Выкопка и выборка сеянцев	Выкопочно-выборочная машина ВВМ-1	14

Обработка плугом ПЛН -3-35 будет производиться на глубину 0,25 м на скорости 2,1 км/ч.

Прикатывание будет производиться кольчато-шпоровым катком ЗККШ-6

Посадка сеянцев лесопосадочной машиной СШП-5/3 будет производиться с использованием 3-х посадочных секций. Глубина заглубления сошника составит 0,2м. Ширина междурядий составит

Междурядная обработка фрезерным культиватором КФП-1,5А на глубину 0,1 м

Система машин

Характеристика машин

Плуг ПЛН-3-35

Плуг трехкорпусный навесной ПЛН-3-35 предназначен для пахоты различных почв под зерновые и технические культуры на глубину до 30 см, не засоренных камнями, плитняком и другими препятствиями, с удельным сопротивлением до 0,09 кг/см² .

Технические характеристики

Производительность навесного плуга - от 0,73 до 94 га/ч

Ширина захвата - 1,05 м

Количество корпусов - 3 шт.

Масса плуга сухая конструктивная - 475 кг

Габаритные размеры плуга

- длина 2,79 м

- ширина 1,22 м

- высота 1,15 м

Глубина пахоты - до 30 см

Глубина пахоты предплужника - до 12 см

Рабочая скорость движения плуга - от 7 до 9 км/ч

Расстояние от опорной плоскости корпусов до нижней плоскости рамы - 620 мм

Расстояние между корпусами по ходу - 800±25 мм

Тип корпуса - культурный

Ширина захвата

- корпуса 350±15 мм

- предплужника 230 мм

Дорожный просвет - 250 мм

Транспортная скорость - до 12 км/ч

Срок службы - 8 лет

1 – навеска; 2 – предплужник; 3 – колесо опорное; 4 – корпус; 5 – прицепка для борон; 6 - рама

Каток ЗККШ-6

Предназначен для предпосевного и послепосевного прикатывания почвы, разрыхления верхнего слоя и уплотнения подповерхностного слоя почвы, разрушения орки и частичного выравнивания вспаханного поля. Прицепной, 2-барабанный, самоочищающийся. Состоит из трех секций с рабочими дисками, имеющими клинообразные шпоры.

Технические характеристики

Производительность за час основного времени, га/ч	5,12 (до 7,9)
Ширина захвата агрегата, м	6
Ширина захвата секции барабана	2,1
Удельное давление на почву, кг/см 2	3
Рабочая скорость, км/ч, не более	12
Габаритные размеры	6400х5850 х520
Масса, кг	1348±50

Лесопосадочная машина СШП-5/3

Предназначена для посадки сеянцев хвойных и лиственных пород, а также укоренившихся черенков с длиной надземной части 10-25 см и корней до 20 см по уплотненным схемам размещения. Состоит из рамы, двух пневматических ходовых и двух цилиндрических опорных колес, пяти посадочных секций, выносных гидроцилиндров, сидений для сажальщиков и тента. Три посадочные секции шарнирно крепят к переднему брусу рамы, две – к заднему.

Агрегатируется с трактором классов тяги 9-14кН

Технические характеристики

Габаритные размеры:

Длина, м – 4,3

Ширина, м – 1,75

Высота, м – 2,0

Масса, кг – 900

Глубина хода сошников, м – 0,15-0,25

Шаг посадки, м – 0,1; 0,2; 0,3; 0,4

Ширина междурядий, м – 0,225; 0,45; 0,9

Число высаживаемых рядов – 2, 3, 5

Производительность за смену, тыс. штук – 50-100

Обслуживающий персонал:

Сажальщики – 4-10 чел.

Оправщики – 2 чел.

Фрезерный культиватор КФП-1,5А

Предназначен для междурядной обработки в посевных и школьных отделениях, рыхления почвы и уничтожения сорной растительности в междурядьях. Рабочий орган в виде дисков с ножами приводится в действие от вала отбора мощности самоходного шасси Т-16М. В зависимости от схемы посева или посадки производится расстановка рабочих органов.

Технические характеристики

Ширина захвата, м – 1,25

Глубина обработки, см – до 10

Рабочая скорость, км/ч – 1-3

Масса культиватора, кг – 350

Производительность, га/ч – 0,54

Количество рабочих секций, шт – 20

Выкопочно-выборочная машина ВВМ-1

Предна­значена для выкопки и выборки стандартных сеянцев и сажен­цев хвойных пород высотой 15—50 см, размещенных по 3- и 5-рядной схемам с шириной междурядий в ленте 20—45 см.  Однорядная прицепная машина состоит из рамы, двух ходовых колес, механизма управления с поворотным дышлом, механизма привода и выкопочно-выборочной секции с подкапы­вающей скобой, выборочным транспортером и планчатым отряхивателем. Подкапывающая скоба U-образной формы с шири­ной захвата 0,2 м снабжена удлинителями, улучшающими рых­ление почвы. Выборочный транспортер льнотеребильного типа имеет два резиновых ремня, два ведущих и два ведомых шкива, десять при­жимных роликов, натяжное устройство, два проталкивающих вальца. Резиновые зубчатые проталкивающие вальцы установ­лены на валах ведущих шкивов выборочного аппарата. Планча­тый отряхиватель состоит из кривошипно-шатунного механизма, отряхивающей решетки и четырех коромысел. В машине име­ются устройства для ручной и механической укладок растений в ящики и контейнеры.

Ширина захвата, м – 0,8

Обслу­живающий персонал — тракторист, машинист и 1—2 рабочих.

Схема рядов

Школьные отделения с плотным размещением саженцев (уплотненные школы) предназначены для выращивания саженцев для создания лесных культур хвойных пород. Применяемые схемы размещения растений унифицированы со схемами посевного отделения. Они делятся на рядовые, ленточные и комбинированные. Я выбрала рядовое размещение, как самое простое. При рядовом размещении расстояния между рядами одинаковые и в большинстве случаев (с учетом применения механизации) равны 0,4 м, при шаге посадки 0,1—0,2 м. 

Уплотненные школы для выращивания саженцев хвойных пород для создания лесных культур (с коротким сроком выращивания) или кустарников закладывают сажалкой СШП-5/3. Эта машина в пятирядном варианте при шаге посадки 0,1 м обеспечивает густоту 330 тыс. шт/га.

В уплотненных школах выращивают преимущественно саженцы хвойных пород (ель, сосна кедровая, лиственницаи др.) в течение 2-3 лет, биологический возраст получаемого посадочного материала 4-6 лет.

Используют ленточные 3 и 5 рядные схемы посадки, где расстояние между рядами в ленте соответственно 0,4 и 0,2 м и ширина межленточного пространства - 0,8 м, шаг посадки в рядах - 0,1-0,2 м. Ширина ленточных посадок (1,5 м), как и в посевном отделении, соответствует ширине колеи колесных тракторов. Посадку сеянцев в школе осуществляют сажалками ЭМИ 5 и СШ 5/3.

В моем случае это 3-х рядная схема с расстоянием между рядами в ленте 0,4 м и ширина межленточного пространства 0,8 м, шаг посадки 0,1м и ширина ленточных посадок соответствует 1,5 м. Посадочная машина СШП 5/3.

Комплектование машинно-тракторных агрегатов

Определение тяглового сопротивления рабочих машин

Скорость движения и глубина обработки почвы оказывают значительное влияние на величину тягового сопротивления лесохозяйственных машин.

1. Тягловое сопротивление Rn плуга ПЛН-3-35 определяется по формуле

Rn=f_тQ_п+K’aB+ƐaBv²

Где f_т – коэффициент, учитывающий трение плуга о дно и стенку борозды и трение колес, (0,5);

Q_п – вес плуга, кг (475);

K-удельное сопротивление почвы, Н\м² (для легкой почвы К=20000);

а-глубина вспашки, м (0,25);

В-ширина захвата плуга, м (1,05);

Ɛ-коэффициент динамичности (Ɛ=2000 Нс²/м⁴);

v-скорость движения плуга, м/с (2,1)

Rn=0,5*475+20000*0,25*1,05*(2,1)²=23390Н

2. Тягловое сопротивление катка кольчато-шпорового ЗККШ-6 не высчитывается, так как для прикатывания таких расчетов не производится

3. Тяговое сопротивление посадочной машины СШП-5/3 определяется по формуле R_c=Q_cf_c+n_сошR_сош Q_c – вес сеялки или сажалки, кг (900) f_c – коэффициент cопротивления машин перекатыванию на колесах, на пашне (f_c=0.2); n_сош – число сошников на машине (n_сош=3) R_сош- сопротивления сошника; (50*10^3)

R_c =900*0,2+3*50000=150180

4. Тяговое сопротивление культиватора растениепитателя рассчитывается по формуле: R_T=K₁(B-2em)

Где К1- удельное тяговое сопротивление, Н/м (2000) В- ширина захвата машин, м (1,25) Е-величина защитной зоны с каждой стороны культур, м; (0,17) М-число рядов культур, обрабатываемых за один проход (1).

R_T=2000(1,25-2*0,17*1)=1820

Тягловые показатели тракторов

В данной работе используется трактор сельскохозяйственный колесный ЮМЗ-6 с техническими характеристиками:

Марка двигателя – Д-65Н

Мощность – 44,2 кВт

Частота вращения коленчатого вала двигателя – 29 с-1

Габаритные размеры – длина 4,1м, ширина 1,9м, высота 2,5м

Продольная база – 2,4м

Колея передних колес – 1,3-1,8м

Колея задних колес – 1,3-1,8м

Дорожный просвет – 0,43м

Диапазон скоростей – 2,1-24,5км/ч

Масса – 3095кг

Используя тяговые характеристики, можно подобрать наилучший режим работы трактора. На тяговые свойства влияют такие факторы, как свойства почв, определяющих потерю мощности при перемещении и буксовании в весьма значительных пределах, до 20-30%. При работе тягловое усилие трактора ограничивается не мощностью его двигателя, а максимальной силой сцепления трактора с почвой Р_сц , поэтому для нормального функционарования трактора должна быть соблюдена следующая формула:

Р_m≤Р_сц

Сила сцепления зависит от сцепного веса трактора, типа ходовой части, состояния почвы и определяется по формуле:

Р_сц=λQ_Tµ,

λ – коэффициент, показывающий долю веса трактора, (для трактора ЮМЗ-6 он равен 1)

Q_T – сила тяжести трактора, (для трактора ЮМЗ-6 равно 30950 Н)

µ - коэффициент сцепления трактора с почвой (0,5)

Р_сц=1*30950*0,5=15475

Р_m трактора ЮМЗ-6 равен 14кН

Р_m≤Р_сц соблюдено

Кинематика машинно-тракторных агрегатов

Механизированные работы в лесном хозяйстве связанны с перемещением машинно-тракторных агрегатов, которые на большинстве видов работ совершают цикличное повторение движений.

Порядок циклично повторяющихся элементов движения – рабочих и холостых ходов, называется способом движения.

Различают следующие способы движения агрегатов: гоновые, диагональные и круговые.

Для моего случая (работы в школьном отделении питомника) я выбрала гоновый способ движения, где направление рабочих ходов параллельно одной из сторон участка. Обычно направление рабочих ходов выбирают параллельно большей из сторон участка, но так как мой участок квадратный (500*500м), то это не принципиально.

Средняя длина пути Sx при повороте

Sxi=3,14Ra+L+2e

Наименьший радиус поворота трактора ЮМЗ-6 равен 4,2

L равна 2

е равен 0,1L=0,2

Sxi=3,14*4,2+2+2*0,2=15,588м

Определение коэффициента рабочих ходов

При выборе способа движения и вида поворота агрегата стремятся увеличить долю рабочих ходов в общем балансе пути. Эффективность выбранного способа движения и вида поворотов характеризует коэффициент рабочих ходов φ:

φ=

∑ - суммарная длинна рабочих ходов;

∑Sx – суммарная длинна холостого пути;

Суммарная длина рабочих ходов:

∑S_p =

F – площадь обрабатываемого участка, га Bp – рабочая ширина захвата агрегата, м (плуга)

∑S_p = = 238095,2

Суммарная длина холостого пути агрегата:

∑s_x = ∑s_xin_i,

s_xi – длинна холостого хода при i-м повороте, м n_i – количеством поворотов при обработке площади

При гоновом способе движения количество поворота:

n_i =

С – ширина участка

С=

L – средняя длина гона, м (500)

С= = 500 м

n_i = = 475

∑s_x = 15,588*475= 7404 м

φ = = 0,97

Полученное значение коэффициента рабочих ходов φ не должно быть значительно ниже средних его значений 0,70..0,75. При правильной организации работы агрегата и больших длинах гонов значение φ могут быть выше, что и происходит в моем случае, когда φ=0,97

Технико-экономические показатели использования машинно-тракторного парка.

Расчет производительности машинно-тракторных агрегатов

Сменная производительность агрегата в га определяется из выражения

П_см=0,36В_ѴТ_смК_вК_ѴК_tϕ

Где В – конструктивная ширина захвата агрегата, м Ѵ – теоретическая скорость движения агрегата на 1-ой передаче, м/с; Т_см – продолжительность смены, ч; К_в – коэффициент использования конструктивной ширины захвата рабочей машины; К_Ѵ- коэффициент использования теоретической скорости агрегата; К_t- коэффициент использования времени смены; ϕ-коэффициент рабочих ходов;

Коэффициент использования теоретической скорости движения агрегата определяется по формуле

К_Ѵ=(1-∂)(1-λ_п)

где ∂-коэффициент буксирования (0,2) λ_п-коэффициент криволинейного хода(0,05)

К_Ѵ=(1-0,2)(1-0,05)=0,76

По рекомендации ВНИИЛМ рабочая скорость движения машинно-тракторных агрегатов при пахоте на открытых площадях сельскохозяйственным плугом принимается 1,47 м/с (5,3 км/ч), что соответствует четвертой передаче с редуктором

При культивации дисковыми орудиями по бороздам – 1,47 м/с (5,3 км/ч) что соответствует четвертой передаче с редуктором

При посадке лесопосадочными машинами – 0,6 м/с (2,1 км/ч) что соответствует первой передаче с редуктором

Для машин, на которые нет рекомендации от ВНИИЛМ скорость будет равняться теоретической скорости движения агрегата на i-й передаче, 0,6 м/с (2,1 км/ч)

П_см=0,36*В*0,6*8*К_в*0,76*0,8*0,97

П_см для плуга навесного ПЛН -3-35

П_см=0,36*1,05*1,47*8*1,1*0,76*0,8*0,97=2,88

П_см для катка ЗККШ-6

П_см=0,36*6*0,6*8*0,96*0,76*0,8*0,97=5,87

П_см для лесопосадочной машины СШП-5/3

П_см=0,36*0,9*0,6*8*1,0*0,76*0,8*0,97=0,92

П_см для фрезерного культиватора КФП-1,5А

П_см=0,36*1,25*0,6*8*0,96*0,76*0,8*0,97=1,22

П_см для выкопочно-выборочной машины ВВМ-1

П_см=0,36*0,8*0,6*8*1*0,76*0,8*0,97=0,8

Расчет необходимого количества машино-тракторных агрегатов.

На основании указанных объемов работ рассчитывают необходимое количество тракторов n_т отдельно по маркам и видам работ по формуле

n_Т =

Vi – объем работ данного вида (25 га) Псм – сменная производительность агрегата Дp – количество рабочих дней, необходимых для выполнения работ данного вида Ксм – коэффициент сменности (1) Ктг – коэффииент технической готовности парки машин (1)

Так как бюджет всегда ограничен, а площадь работ небольшая, целесообразно использовать только один трактор марки ЮМЗ-6 и один комплект машинно-тракторных агрегатов, таких как, плуг навесной ПЛН -3-35, каток кольчато-шпоровой ЗККШ-6, лесопосадочная машина СШП-5/3, фрезерный культиватор КФП-1,5А, выкопочно-выборочная машина ВВМ-1, с увеличением количества рабочих дней.

Поэтому n_т принимаем равному 1 для всех машин.

Затем уточняется количество рабочих дней по формуле

Д_p=

Д_p для плуга навесного ПЛН -3-35

Д_p= = 8,68 дней, округляем до 9

Д_p для катка ЗККШ-6

Д_p= = 4,26 дней, округляем до 5

Д_p для лесопосадочной машины СШП-5/3

Д_p= = 27,17 дней, округляем до 28

Д_p для фрезерного культиватора КФП-1,5А

Д_p= = 20,49 дней, округляем до 21

Д_p для выкопочно-выборочной машины ВВМ-1

Д_p= = 31,25 дней, округляем до 32

Составление технологической карты

Технологическая карта является основным первичным документом по технологии выполнения лесохозяйственных работ.

Для графы 8 используется формула, определяющая количество машино-смен

С_м=

V – объем работ в физических единицах (25 га)

С_м для плуга навесного ПЛН -3-35

С_м = = 8,6 машино-смен, округляем до 9

С_м для катка ЗККШ-6

С_м = = 4,26 машино-смен, округляем до 5

С_м для лесопосадочной машины СШП-5/3

С_м = = 27,17 машино-смен, округляем до 28

С_м для фрезерного культиватора КФП-1,5А

С_м = = 20,49 машино-смен, округляем до 21

С_м для выкопочно-выборочной машины ВВМ-1

С_м = = 31,25 машино-смен, округляем до 32

Так как у меня коэффициент сменности равняется одному, то есть в один день идет одна смена, то число дней и число смен совпадают.

Для графы 10 используется формула, определяющая продолжительность работы агрегатов в часах

Т=C_м*Т_см*К_t

Т_см – продолжительность смены в часах, (8)

К_t – коэффициент использования времени суток (0,8)

Значения C_м берем неокругленные для более точных результатов

Т для плуга навесного ПЛН-3-35

Т=8,6*8*0,8 = 55,04

Т для катка ЗККШ-6

Т=4,26*8*0,8 = 27,26

Т для лесопосадочной машины СШП-5/3

Т=27,17*8*0,8 =173,888

Т для фрезерного культиватора КФП-1,5А

Т=20,49*8*0,8 = 131,136

Т для выкопочно-выборочной машины ВВМ-1

Т=31,25*8*0,8 = 200