Схема агротехнического комплекса

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    В технологической части приведены описание работы АГК, агротехнических норм при вспашке, технологические и конструкционные особенности трактора JohnDeere 7830 и классификация тракторов.

Схема агротехнического комплекса

Агротехнический комплекс представляет из себя комплекс подразделений способных выполнять различные функции для достижения требуемых сельскохозяйственных целей. В агротехнический комплекс входит склад смазочных материалов, зернохранилище, мастерские, транспортный парк и здание администрации. На рисунке 1.1. представлена организационная структура АГК.

Рисунок 1 - Организационная структура АГК

Одной из требуемых функций, осуществляемых АГК является вспашка полей для засева культур. Для выполнения операции вспашки используется тракторная техника.

Описание процесса вспашки

Вспашка является основной обработкой почвы для засева культуры. Вспашка бывает с оборотом пласта и без оборота пласта. Для почв подверженных ветровой эрозии выполняется вспашка без оборота пласта (глубокое рыхление) на глубину 16-20 см. Вспашка с оборотом пласта выполняется на глубину 20-35см. Для разрушения подпахотного горизонта, один раз в пять лет почвы рыхлят на глубину 50см. [27]

    Процесс вспашки является важным, высококачественная вспашка обеспечивает меньшее количество дополнительных обработок почвы, обеспечивает условия для высокопроизводительной работы тракторов при выполнении последующих полевых работ, а так же создает более благоприятные условия для развития растений. [27]

    Перед началом процесса вспашки, поле подвергается очистке от соломы, камней и посторонних предметов. [27]

    Вспашка должна быть выполнена в оптимальные агротехнические сроки при достижении физической спелости почвы.   [27]

    Отклонение от заданной глубины не должно превышать ±2 см. Выворачивание на поверхность почвы подзолистого горизонта не допускается. Оборот пласта должен быть полным, растительные остатки, сорняки и удобрения должны быть полностью заделаны в почву.[27]

Пласт должен быть разрушен на мелкие комки с преобладанием комков размером до 5 см (80% и более). Комки размером более 10 см не допускаются. [27]

Вспашка должна быть прямолинейной, отклонения в ту или иную сторону на длине гона 100 м не должны превышать 10 см. [27]

Направление вспашки выбирают на ровных участках поперек предыдущей пахоты, а на склонах – поперек склона с целью уменьшения водной эрозии почвы. [27]

Высота свальных гребней, глубина развальных борозд после их заделки должны быть не более 2 см. Огрехи не допускаются. [27]

Выделяют следующие виды вспашки: культурная, взмет, оборот пласта (вспашка с полным оборотом пласта), с почвоуглублением, ярусная, скоростная, гладкая, безотвальная, гребневая и др. [27]

Культурная вспашка выполняется плугом с предплужниками (рис. 2 а). Культурная вспашка позволяет качественно заделать в почву растительные остатки, так как предплужники, установленные перед корпусами плуга, срезают верхний задернелый слой пласта и сбрасывают его на дно борозды. Оборот пласта при этом более полный. [27]

На плугах для каменистых почв вместо предплужников на корпусах устанавливают углоснимы. Углосним срезает уголок оборачиваемого пласта. В результате растительные остатки заделываются более полно, а поверхность поля после вспашки получается относительно ровной (рис. 2 б). [27]

Взвмет пласта– этомелкая вспашка (16…18 см) плугом без предплужников, с оборотом пласта на угол до 135⁰. При такой вспашке в стыках пластов на поверхности поля остаются незаделанные растительные остатки (рис. 2 в). [27]

Оборот пласта (вспашка с полным оборотом пласта) – применяется для сильно задернелой почвы плугом без предплужников на небольшую глубину. При этом пласт оборачивается на 180⁰ (рис.2 г). [27]

Вспашка с почвоуглублением выполняется при малой толщине гумусового слоя. При этом верхний плодородный слой оборачивается, а нижний неплодородный остается снизу и только рыхлится. [27]

Рисунок 2–Виды вспашки

а – культурная вспашка; б – вспашка корпусами с углоснимами; в – взмет пласта; г – вспашка с полным оборотом пласта (оборот пласта); д – ярусная вспашка.

Ярусной называется вспашка, при которой верхний обернутый слой укладывается на свое место, а второй и третий слой меняются местами (рис. 2.1 д). Ярусная вспашка применяется, как правило, для вспашки солонцов и солончаков, чтобы не выносить на поверхность нижний щелочной слой. [27]

Скоростной называется вспашка, выполняемая на скоростях движения агрегата свыше 7 км/час специальными скоростными плугами. [27]

Гладкая вспашка – вспашка без свальных гребней и развальных борозд осуществляется оборотными, поворотными или фронтальными плугами. [27]

Безотвальная вспашка – вспашка корпусами без отвалов или плоскорежущими корпусами. При такой обработке отсутствует один из главных признаков вспашки – оборот пласта. Поэтому безотвальную вспашку еще называют глубоким рыхлением. Применяется на почвах, подверженных ветровой эрозии. [27]

Гребневая вспашка – вспашка плугом с такими корпусами, когда пласты почвы от корпусов одного и того же плуга укладываются на разную высоту за счет различной длины отвалов или стоек корпусов плуга. Гребневая вспашка применяется на склонах для борьбы с водной эрозией.[27]

 

Классификация тракторов

Классифицируют трактора по типу движителя, типу остова, назначению и типажу. [26]

По назначению тракторы можно разделить на сельскохозяйственные (общего назначения), промышленные, транспортные и специального назначения.[26]

    Сельскохозяйственные подразделяются на пахотные и универсально-пропашные.

Универсально-пропашные тракторы предназначены для наиболее эффективного выполнения работ по уходу за пропашными культурами, однако они могут использоваться и для выполнения трудоемких сельскохозяйственных операций (пахота, уборка зерновых культур и др.).[26]

Характерные особенности универсально-пропашных тракторов: тяговое усилие 2, 6, 9, 14 и 20 кН, увеличенное расстояние между поверхностью земли и наиболее низко расположенными деталями между колесами или гусеницами, так называемый дорожный просвет (600…800 мм), малый радиус поворота (3…4 м), переменная колея, минимально возможная ширина колес или гусениц, рабочие скорости до 15 км/ч, транспортные 25…35 км/ч. Мощность двигателя у этих тракторов колеблется от 14 до 73,5 кВт.[26]

Тракторы общего назначения (пахотные тракторы) применяют при выполнении наиболее трудоемкой сельскохозяйственной операции — пахоты, но могут выполнять также такие операции, как боронование, посев, уборка и др. Эти тракторы имеют расчетное тяговое усилие от 20 до 60 кН, [2]рабочие скорости 5…11 км/ч, а в перспективе до 15 км/ч, мощность двигателя 9…220 кВт, дорожный просвет 250…350 мм. [26]

Специальные тракторы, созданные на основе конструкций существующих тракторов, используют для работы в специфических условиях (болотистая или горная местность), а также для выполнения специальных работ, например обработки высокостебельных сельскохозяйственных культур, транспортирования хлыстов в условиях лесоразработок и т. п. [2]

Конструктивные особенности специальных тракторов в зависимости от их назначения: болотных — широкая гусеница для уменьшения давления на опорную поверхность; горных — горизонтальное положение остова при работе поперек склона; хлопковых — трехколесная ходовая часть с увеличенным дорожным просветом и регулируемой колеей ведущих колес.[26]

По номинальному тяговому усилию на низших рабочих передачах тракторы подразделяют на следующие тяговые классы: сельскохозяйственные — 2, 6, 9, 14, 20, 30, 40, 50 и 60 кН; промышленные — 100, 150 и 250 кН.[26]

По типу ходовой части различают гусеничные, колесные и колесно-гусеничные тракторы.[26]

Гусеничные тракторы имеют небольшое удельное давление на почву (0,035…0,050 МПа), сравнительно небольшие потери набуксование, повышенное сцепление ходового аппарата с опорной поверхностью и улучшенную проходимость.[26]

Колесные тракторы отличаются сравнительно небольшими затратами мощности на самопередвижение, меньшей металлоемкостью, повышенными скоростями передвижения при выполнении транспортных операций на дорогах, однако склонны к повышенному буксованию. Для повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов иногда все четыре колеса трактора делают ведущими (колесная формула таких тракторов 4 х 4).[26]

Колесно-гусеничные тракторы имеют упрощенные гусеничные движители, каждый из которых состоит из ведущего колеса, опорного катка и охватывающей их облегченной гусеницы.[26]

Эти тракторы по сравнению с колесными менее склонны к буксованию вследствие пониженного удельного давления движителей на почву. Управляют такими тракторами так же как и колесными, при помощи рулевого управления и управляемых колес.[26]

По типу остова тракторы бывают рамные, полурамные, безрамные.

Рамные тракторы вкачестве остова имеют специальную раму, к которой крепятся все части и механизмы трактора. Рамный остов отличается повышенной жесткостью взаимного расположения механизмов иузлов, что особенно важно для сохранения соосности валов силовой передачи.[26]

Остов полу рамных тракторов образуется из корпуса заднего моста, ккоторому прикрепляются две продольные балки, связанные в передней части поперечиной.[26]

Полурамные и особенно безрамные тракторы имеют несколько облегченный, аследовательно, менее металлоемкий остов. Недостатки такого остова: пониженная жесткость взаимного расположения узлов силовой передачи и затруднительность доступа к отдельным узлам и деталям при техническом обслуживании и ремонте.[26]

По типу двигателя различают тракторы с двигателем внутреннего сгорания-карбюраторным или дизельным и тракторы с электрическим двигателем. Преимущественное распространение на тракторах получили дизельные двигатели, обладающие высокой экономичностью и хорошими технико-эксплуатационными свойствами.[26]

Для выполнения процессов вспашки чаще всего используют универсально-пропашные трактора, с навесным оборудованием. Современные модели тракторов обычно оснащены дизельными двигателями внутреннего сгорания, оснащенные системой питания «CommonRail» и электрическим стартером для пуска.

Распространенными фирмами используемыми в Российской Федерации для выполнения процесса вспашки являются «МТЗ» и «JohnDeere». Однако фирма изготовитель «JohnDeere» обладает техническим преимуществом связанным с экономичностью потребляемого топлива сохраняя высокие показатели мощности, оставаясь при этом достаточно рентабельной в обслуживании своих моделей тракторов. Одной из более распространенных моделей фирмы «JohnDeere» это «JohnDeere 7830». Используем данную модель трактора для создания сельскохозяйственного агрегата с автоматическим дистанционным управлением. Рассмотрим устройство трактора John Deere 7830.

Управление двигателем

Для управления валом двигателя по часовой и против часовой стрелки требуется «H-мост» или драйвер с «Н мостом». В работе использован «Н мост» на полевых N канальных транзистора IRF730. Выбор таких транзисторов выявлен тем, что только подобная марка находилась в продаже и их технические характеристики удовлетворяли требованиям работы двигателя. Управление двигателем производится через «Arduino».

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    В технологической части приведены описание работы АГК, агротехнических норм при вспашке, технологические и конструкционные особенности трактора JohnDeere 7830 и классификация тракторов.

Схема агротехнического комплекса

Агротехнический комплекс представляет из себя комплекс подразделений способных выполнять различные функции для достижения требуемых сельскохозяйственных целей. В агротехнический комплекс входит склад смазочных материалов, зернохранилище, мастерские, транспортный парк и здание администрации. На рисунке 1.1. представлена организационная структура АГК.

Рисунок 1 - Организационная структура АГК

Одной из требуемых функций, осуществляемых АГК является вспашка полей для засева культур. Для выполнения операции вспашки используется тракторная техника.

Описание процесса вспашки

Вспашка является основной обработкой почвы для засева культуры. Вспашка бывает с оборотом пласта и без оборота пласта. Для почв подверженных ветровой эрозии выполняется вспашка без оборота пласта (глубокое рыхление) на глубину 16-20 см. Вспашка с оборотом пласта выполняется на глубину 20-35см. Для разрушения подпахотного горизонта, один раз в пять лет почвы рыхлят на глубину 50см. [27]

    Процесс вспашки является важным, высококачественная вспашка обеспечивает меньшее количество дополнительных обработок почвы, обеспечивает условия для высокопроизводительной работы тракторов при выполнении последующих полевых работ, а так же создает более благоприятные условия для развития растений. [27]

    Перед началом процесса вспашки, поле подвергается очистке от соломы, камней и посторонних предметов. [27]

    Вспашка должна быть выполнена в оптимальные агротехнические сроки при достижении физической спелости почвы.   [27]

    Отклонение от заданной глубины не должно превышать ±2 см. Выворачивание на поверхность почвы подзолистого горизонта не допускается. Оборот пласта должен быть полным, растительные остатки, сорняки и удобрения должны быть полностью заделаны в почву.[27]

Пласт должен быть разрушен на мелкие комки с преобладанием комков размером до 5 см (80% и более). Комки размером более 10 см не допускаются. [27]

Вспашка должна быть прямолинейной, отклонения в ту или иную сторону на длине гона 100 м не должны превышать 10 см. [27]

Направление вспашки выбирают на ровных участках поперек предыдущей пахоты, а на склонах – поперек склона с целью уменьшения водной эрозии почвы. [27]

Высота свальных гребней, глубина развальных борозд после их заделки должны быть не более 2 см. Огрехи не допускаются. [27]

Выделяют следующие виды вспашки: культурная, взмет, оборот пласта (вспашка с полным оборотом пласта), с почвоуглублением, ярусная, скоростная, гладкая, безотвальная, гребневая и др. [27]

Культурная вспашка выполняется плугом с предплужниками (рис. 2 а). Культурная вспашка позволяет качественно заделать в почву растительные остатки, так как предплужники, установленные перед корпусами плуга, срезают верхний задернелый слой пласта и сбрасывают его на дно борозды. Оборот пласта при этом более полный. [27]

На плугах для каменистых почв вместо предплужников на корпусах устанавливают углоснимы. Углосним срезает уголок оборачиваемого пласта. В результате растительные остатки заделываются более полно, а поверхность поля после вспашки получается относительно ровной (рис. 2 б). [27]

Взвмет пласта– этомелкая вспашка (16…18 см) плугом без предплужников, с оборотом пласта на угол до 135⁰. При такой вспашке в стыках пластов на поверхности поля остаются незаделанные растительные остатки (рис. 2 в). [27]

Оборот пласта (вспашка с полным оборотом пласта) – применяется для сильно задернелой почвы плугом без предплужников на небольшую глубину. При этом пласт оборачивается на 180⁰ (рис.2 г). [27]

Вспашка с почвоуглублением выполняется при малой толщине гумусового слоя. При этом верхний плодородный слой оборачивается, а нижний неплодородный остается снизу и только рыхлится. [27]

Рисунок 2–Виды вспашки

а – культурная вспашка; б – вспашка корпусами с углоснимами; в – взмет пласта; г – вспашка с полным оборотом пласта (оборот пласта); д – ярусная вспашка.

Ярусной называется вспашка, при которой верхний обернутый слой укладывается на свое место, а второй и третий слой меняются местами (рис. 2.1 д). Ярусная вспашка применяется, как правило, для вспашки солонцов и солончаков, чтобы не выносить на поверхность нижний щелочной слой. [27]

Скоростной называется вспашка, выполняемая на скоростях движения агрегата свыше 7 км/час специальными скоростными плугами. [27]

Гладкая вспашка – вспашка без свальных гребней и развальных борозд осуществляется оборотными, поворотными или фронтальными плугами. [27]

Безотвальная вспашка – вспашка корпусами без отвалов или плоскорежущими корпусами. При такой обработке отсутствует один из главных признаков вспашки – оборот пласта. Поэтому безотвальную вспашку еще называют глубоким рыхлением. Применяется на почвах, подверженных ветровой эрозии. [27]

Гребневая вспашка – вспашка плугом с такими корпусами, когда пласты почвы от корпусов одного и того же плуга укладываются на разную высоту за счет различной длины отвалов или стоек корпусов плуга. Гребневая вспашка применяется на склонах для борьбы с водной эрозией.[27]

 

Классификация тракторов

Классифицируют трактора по типу движителя, типу остова, назначению и типажу. [26]

По назначению тракторы можно разделить на сельскохозяйственные (общего назначения), промышленные, транспортные и специального назначения.[26]

    Сельскохозяйственные подразделяются на пахотные и универсально-пропашные.

Универсально-пропашные тракторы предназначены для наиболее эффективного выполнения работ по уходу за пропашными культурами, однако они могут использоваться и для выполнения трудоемких сельскохозяйственных операций (пахота, уборка зерновых культур и др.).[26]

Характерные особенности универсально-пропашных тракторов: тяговое усилие 2, 6, 9, 14 и 20 кН, увеличенное расстояние между поверхностью земли и наиболее низко расположенными деталями между колесами или гусеницами, так называемый дорожный просвет (600…800 мм), малый радиус поворота (3…4 м), переменная колея, минимально возможная ширина колес или гусениц, рабочие скорости до 15 км/ч, транспортные 25…35 км/ч. Мощность двигателя у этих тракторов колеблется от 14 до 73,5 кВт.[26]

Тракторы общего назначения (пахотные тракторы) применяют при выполнении наиболее трудоемкой сельскохозяйственной операции — пахоты, но могут выполнять также такие операции, как боронование, посев, уборка и др. Эти тракторы имеют расчетное тяговое усилие от 20 до 60 кН, [2]рабочие скорости 5…11 км/ч, а в перспективе до 15 км/ч, мощность двигателя 9…220 кВт, дорожный просвет 250…350 мм. [26]

Специальные тракторы, созданные на основе конструкций существующих тракторов, используют для работы в специфических условиях (болотистая или горная местность), а также для выполнения специальных работ, например обработки высокостебельных сельскохозяйственных культур, транспортирования хлыстов в условиях лесоразработок и т. п. [2]

Конструктивные особенности специальных тракторов в зависимости от их назначения: болотных — широкая гусеница для уменьшения давления на опорную поверхность; горных — горизонтальное положение остова при работе поперек склона; хлопковых — трехколесная ходовая часть с увеличенным дорожным просветом и регулируемой колеей ведущих колес.[26]

По номинальному тяговому усилию на низших рабочих передачах тракторы подразделяют на следующие тяговые классы: сельскохозяйственные — 2, 6, 9, 14, 20, 30, 40, 50 и 60 кН; промышленные — 100, 150 и 250 кН.[26]

По типу ходовой части различают гусеничные, колесные и колесно-гусеничные тракторы.[26]

Гусеничные тракторы имеют небольшое удельное давление на почву (0,035…0,050 МПа), сравнительно небольшие потери набуксование, повышенное сцепление ходового аппарата с опорной поверхностью и улучшенную проходимость.[26]

Колесные тракторы отличаются сравнительно небольшими затратами мощности на самопередвижение, меньшей металлоемкостью, повышенными скоростями передвижения при выполнении транспортных операций на дорогах, однако склонны к повышенному буксованию. Для повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов иногда все четыре колеса трактора делают ведущими (колесная формула таких тракторов 4 х 4).[26]

Колесно-гусеничные тракторы имеют упрощенные гусеничные движители, каждый из которых состоит из ведущего колеса, опорного катка и охватывающей их облегченной гусеницы.[26]

Эти тракторы по сравнению с колесными менее склонны к буксованию вследствие пониженного удельного давления движителей на почву. Управляют такими тракторами так же как и колесными, при помощи рулевого управления и управляемых колес.[26]

По типу остова тракторы бывают рамные, полурамные, безрамные.

Рамные тракторы вкачестве остова имеют специальную раму, к которой крепятся все части и механизмы трактора. Рамный остов отличается повышенной жесткостью взаимного расположения механизмов иузлов, что особенно важно для сохранения соосности валов силовой передачи.[26]

Остов полу рамных тракторов образуется из корпуса заднего моста, ккоторому прикрепляются две продольные балки, связанные в передней части поперечиной.[26]

Полурамные и особенно безрамные тракторы имеют несколько облегченный, аследовательно, менее металлоемкий остов. Недостатки такого остова: пониженная жесткость взаимного расположения узлов силовой передачи и затруднительность доступа к отдельным узлам и деталям при техническом обслуживании и ремонте.[26]

По типу двигателя различают тракторы с двигателем внутреннего сгорания-карбюраторным или дизельным и тракторы с электрическим двигателем. Преимущественное распространение на тракторах получили дизельные двигатели, обладающие высокой экономичностью и хорошими технико-эксплуатационными свойствами.[26]

Для выполнения процессов вспашки чаще всего используют универсально-пропашные трактора, с навесным оборудованием. Современные модели тракторов обычно оснащены дизельными двигателями внутреннего сгорания, оснащенные системой питания «CommonRail» и электрическим стартером для пуска.

Распространенными фирмами используемыми в Российской Федерации для выполнения процесса вспашки являются «МТЗ» и «JohnDeere». Однако фирма изготовитель «JohnDeere» обладает техническим преимуществом связанным с экономичностью потребляемого топлива сохраняя высокие показатели мощности, оставаясь при этом достаточно рентабельной в обслуживании своих моделей тракторов. Одной из более распространенных моделей фирмы «JohnDeere» это «JohnDeere 7830». Используем данную модель трактора для создания сельскохозяйственного агрегата с автоматическим дистанционным управлением. Рассмотрим устройство трактора John Deere 7830.