Обоснование технологического процесса калибрования клубней картофеля на решетных поверхностях сортировальных машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Миркина, Елена Николаевна

• Миркина, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Миркина, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Общая характеристика картофеля.

1.1.1. Хозяйственное назначение.

1.1.2. Разновидности и сорта картофеля.

1.1.3. Физико-механические характеристики картофеля.

1.2. Способы и технические средства сортирования клубней картофеля.

1.3. Пути повышения качества сортирования картофеля.

1.4. Цели и задачи исследований.

2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ, КАК ОБЪЕКТА КАЛИБРОВАНИЯ.

2.1. Условия проведения опытов.

2.2. Методика проведения исследований и обработки результатов.

2.3. Результаты исследований.

2.3.1. Распределение клубней, содержащихся в картофельном ворохе по их массе.

2.3.2. Взаимосвязь линейных размеров и масса клубней.

2.3.3. Взаимосвязь линейных размеров клубней картофеля.

2.4. Выводы по разделу.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ ПО КАЛИБРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ, ОБРАЗОВАННОЙ ПРАВИЛЬНЫМИ ШЕСТИУГОЛЬНИКАМИ.

3.1. Состояние исследований.

3.2. Условие равновесия клубней шаровидной формы.

3.3. Условия равновесия эллипсоидных клубней картофеля.

3.4. Выводы по разделу.

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КАРТОФЕЛЕСОРТИРОВАЛЬНОЙ МАШИНЫ.

4.1. Экспериментальная картофелесортировальная машина грохотного типа.

4.2. Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных.

4.3. Результаты исследований.

4.3.1. Влияние частоты и амплитуды колебаний решет на точность калибрования клубней картофеля.

4.3.2. Влияние угла наклона калибрующей поверхности на точность калибрования.

4.3.3. Определение длины калибрующей поверхности.

4.3.4. Влияние подачи на точность калибрования и энергозатраты.

4.3.5. Влияние различных режимов работы верхнего и нижнего решет на точность калибрования.

4.4. Выводы по разделу.

5. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРОХОТНОЙ КАРТОФЕЛЕСОРТИРОВАЛЬНОЙ МАШИНЫ.

5.1. Условия проведения испытаний.

5.2. Результаты испытаний.

5.3. Расчет стоимости машины.

5.4. Прямые эксплуатационные затраты.

5.4.1. Заработная плата обслуживающего персонала.

5.4.2. Амортизационные отчисления.

5.4.3. Затраты на ТО и ремонт.

5.4.4. Расходы на электроэнергию.

5.5. Годовая экономия прямых эксплуатационных затрат.

5.6. Срок окупаемости.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование технологического процесса калибрования клубней картофеля на решетных поверхностях сортировальных машин»

Картофель является одной из важнейших и распространенных культур в сельскохозяйственном производстве. Роль картофеля в решении мировой продовольственной проблемы очень велика, поскольку это одна из важнейших продовольственных культур с высокой питательной ценностью и продуктивностью. Однако его производство в России в последние годы практически не расширяется. Сокращение площадей, занятых под эту культуру, не сопровождается повышением его урожайности. Во многих регионах страны потери выращенного урожая при уборке, перевозках и хранении составляют более 25 %. Все это создает определенные сложности в снабжении населения страны, особенно крупных промышленных центров ценными продуктами питания.

Правительство Российской Федерации рассмотрело и одобрило Программу по внедрению высокоэффективных технологий производства картофеля в сельскохозяйственных предприятиях. В ее рамках предусматривается решить две главные проблемы: во-первых, внедрить новые высокоэффективные технологии выращивания и уборки картофеля на площади 100-120 тыс. га, во-вторых обеспечить развитие семеноводства, улучшить качество семенного картофеля и модернизировать базу хранения.

Среднегодовой объем производства картофеля во всех категориях хозяйств Российской Федерации составляет 35-37 млн. т. На протяжении семи последних лет Россия прочно сохраняет за собой лидирующее положение в мире по уровню среднегодового валового производства картофеля, оставаясь самым крупным производителем, его валовой сбор составляет 15 % от мирового производства.

К этому уровню приближаются Китай (34 млн. т.) и Польша (30 млн. т.). В других странах объемы значительно ниже (США - 18 млн. т., Германия - 11 млн. т., Нидерланды - 7,5 млн. т., Великобритания - 7 млн. т., Франция - 6 млн. т.).

На сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации в последние годы в результате резкого сокращения посевных площадей валовой сбор картофеля уменьшился с 34 до 8 % от общего объема его производства.

Основные причины падения заинтересованности сельскохозяйственных предприятий в возделывании картофеля - большая трудоемкость и высокие энергозатраты на производство, приводящие к нерентабельности картофеле-производства в значительной части регионов и хозяйств. Многие предприятия вынуждены резко сократить производство картофеля из-за невозможности соблюдения современных технологий с острым недостатком и дороговизной техники, удобрений и средств защиты растений [1].

Главным пищевым компонентом картофеля являются углеводы, представленные в виде крахмала. В зависимости от сорта в клубнях содержится от 20-25 % сухого вещества. Очень ценен белок картофеля. Он превосходит по качеству белок многих других растений.

В клубнях картофеля содержится много минеральных солей: кальция, магния и других веществ.

Во многих странах мира, а в последние годы в нашей стране, все более интенсивно развивается промышленность, перерабатывающая картофель.

Кроме продовольственного назначения картофель имеет большое значение и как сырье для крахмально-паточного производства.

Картофель перед посадкой необходимо отсортировать на фракции: мелкую фракцию - кормовую массой 30-50 г, среднюю фракцию - семенную массой 50-80 г, крупную фракцию - продовольственную массой 80-110 г. Картофель массой менее 30 г идет в отходы. При посадке каждую фракцию следует высаживать отдельно с соблюдением густоты посадки [2].

Поэтому в ряде стран, в том числе и в России, продолжаются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию калибровщиков осуществляющих качественную послеуборочную и предпосадочную доработку клубней картофеля. 8

Одним из возможных путей улучшения качественных показателей рабо ты калибровальных машин, для клубней картофеля, их дальнейшее совершен ствование, направленное на более качественное сортирование по фракциям.

Препятствием на пути создания приемлемой конструкции калибровала ных машин является недостаточное количество исходных теоретических и экс периментальных исследований, необходимых для их проектирования.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Миркина, Елена Николаевна

выводы

1. Анализ обзорного материала показал, что наиболее распространенным способом сортирования клубней картофеля является разделение по линейным размерам, а самыми перспективными картофелесортировальными машинами с точки зрения совершенствования, являются грохотные калибровщики с плоскими решетами.

2. На основе результатов исследования физико-механических свойств клубней картофеля определены как наиболее рациональные калибрующие отверстия правильной шестиугольной формы с диаметром вписанной окружности 52 мм у верхнего и 42 мм у нижнего.

3. Теоретические исследования процесса взаимодействия клубней картофеля с колеблющейся решетной поверхностью, образованной правильными шестиугольными отверстиями, расположенными стороной по ходу технологического процесса позволили получить: условия равновесия клубней шаровидной формы, характеризующиеся уравнениями возможного перемещения вниз (формула 3.18), движения без отрыва от калибрующей поверхности (формула 3.20) и возможного перемещения вверх (формула 3.33); ориентировочные режимы работы грохотной картофелесортироваль-ной машины (таблица 3.1); уравнения характеризующие условия равновесия клубней эллипсоидной формы при возможном перемещении вниз и расположении перпендикулярно поверхности решета малой полуосью (формула 3.42) и большой полуосью (формула 3.45).

4. Лабораторными исследованиями определены рациональные режимы работы и параметры опытного образца калибровщика клубней картофеля в зависимости от расположения шестиугольных калибрующих отверстий углом или стороной по ходу технологического процесса:

102 при расположении калибрующих отверстий углом точность калибрования достигла 95,3 % при подаче С} = 22,5 т/ч, угловой частоте колебаний грохотов со = 29,2 с"1, амплитуде А = 26 мм, угле наклона калибрующей поверхности (3 = 8° и длине калибрующей поверхности Ь = 2 м; при расположении калибрующих отверстий стороной точность калибрования составила 94,1 % при подаче С) = 22,5 т/ч, угловой частоте колебаний со = 29,2 с"1, амплитуде А = 37,5 мм, угле наклона (3 = 8° и длине поверхности Ь = 2 м.

Работа опытного калибровщика с различными амплитудами колебаний верхнего и нижнего грохотов позволяет получить точность калибрования ц = 96,6 % при расположении калибрующих отверстий углом и ¡1 = 94,5 % -при расположении стороной по ходу технологического процесса.

5. Испытания опытного образца картофелесортировальной машины в производственных условиях показали ее работоспособность, высокую производительность (до 25 т/ч) и точность калибрования клубней (от 93 до 95 %).

6. Экономические расчеты показывают, что применение опытного образца картофелесортировки в составе картофелесортировального пункта КСП-15Б позволяет получить годовую экономию 13410 руб., а срок окупаемости составляет 1,07 года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Миркина, Елена Николаевна, 2001 год

1. Канаев А.И., Анисимов Б.В., Колчина Л.М., Крюков И.В. Опыт внедрения высокоэффективной технологии возделывания картофеля в Самарской области. М.: Информагротех. 1999. 64 с.

2. Оверчук В.И. Картофель в среднем Поволжье. Саратов. Приволжское книж. из-во. 1982. 88 с.

3. Литум Б.П. и другие. Картофелеводство зарубежных стран. М.: Агро-промиздат. 1988. 167 с.

4. Машкевич Н.И. Растениеводство. М.: Высшая школа. 1974. 453 с.

5. Бруев П.С. Управление качеством картофеля и овощей в условиях агропромышленной интеграции. Обз. инф. М.: ВНИИТЭИ агропром. 1989. 47 с.

6. Ганичкина O.A. Получение раннего картофеля. М.: 1992. 16 с.

7. Цеханович П.В. Механизация возделывания картофеля // Труды научно-технической конференции. Минск. 1958. 488 с.

8. Кириллов E.H. Справочник механизатора-картофелевода. М.: Московский рабочий. 1983. 159 с.

9. Производство картофеля: возделывание, уборка, послеуборочная доработка, хранение. Справочник. М.: Росагропромиздат. 1990. 221 с.

10. Технологии, машины и оборудование для возделывания, уборки, хранения и переработки картофеля. Каталог-справочник. М.: Информагротех. 1994. 96 с.

11. П.Писарев Б.А., Трофимец Л.Н. Семеноводство картофеля М.: Россель-хозиздат. 1982. 238 с.

12. Гудзенко И.П. и Фирсов Н.В. Машины для возделывания и уборки картофеля. М.: Машиностроительная литература. 1962. 270 с.

13. Горячкин В.П. О сортировании картофеля / Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин / Под. ред. акад. В.П. Горячки-на Т. 2. M., Л.: Сельхозгиз. 1936. С. 285-297.

14. Дубинин В.Ф., Павлов П.И. Физико-механические и перегрузочные свойства сельскохозяйственных грузов. М.: Саратов. СХИ. 1996. 100 с.

15. Верещагин Н.И. Пшеченков К.А. Комплексная механизация, возделывания, уборки и хранения картофеля. М.: Колос. 1977. 349 с.

16. Годукин В.М., Климарев В.П. Результаты исследования некоторых физико-механических свойств клубней картофеля // Тр. Горьковского СХИ. Вып. 30. Горький. 1985. С. 88-97.

17. Колчин H.H., Трусов В.П. Машины для сортирования и послеуборочной обработки картофеля. М.: Машиностроение. 1966. 245 с.

18. Колчин H.H. Механизация работ в хранилищах картофеля и овощей. М.: Агропромиздат. 1985. 189 с.

19. Головицын С.К. Исследование физико-механических свойств клубней и обоснование параметров рабочих органов машин для посадки яровизированного картофеля. Автореф. дис. канд. техн. Наук. М. 1969. 12 с.

20. Finney Е.Е., Carl W. Hall and Jhompson N.R. Inflnence of Varie ty and Time upon the Resistance of Potatoes to Mechanical Damade. Am Potato J. 1964. V. № 6.

21. Green H.C. Potato Damage. «Journal of Aqricaltural Enqineerinq Reseach». 1956.

22. Бжезовская А.И. Исследование влияния физико-механических свойств клубней картофеля на повреждаемость их при ударе. Труды. Т. 8. Издательство «Урожай». Минск. 1970. С. 51-57.

23. Скворцов Н.П. Влияние размера посадочных клубней и густоты посадки на урожай и качество картофеля / Приемы повышения урожая и качество клубней картофеля // Сб. научных трудов Горьковского СХИ. Горький. 1986 С. 26-29.

24. Летошев М.Н. Сельскохозяйственные машины. М.: Госуд. издат. с.-х. литературы. 1955.

25. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос. 1968.

26. Каламин А.И. О сортировании картофеля. М.: 1957.

27. Наумов В.И. Цыварев Д.Е. и другие. Картофелеводство США. М.: Рос-сельхозиздат. 1981. С. 43-56.

28. Варламов Г.П., Четвертаков A.B. Механизация уборки и товарной обработки фруктов. М.: Колос. 1984. 284 с.

29. Машины для сортирования сельскохозяйственных продуктов по цвету. М.: Машиностроение. 1972.

30. Quality sorting of red Delicious Apeles bu light Jransmission Marketinq Research Report. 1972. № 936.

31. Колчин H.H., Слехунов E.A. Перспективы принципов сортирования картофеля и овощей. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1975. № 10. С. 19-20.

32. Батяев Ф.И. Теоретическое обоснование и расчет некоторых параметров фотоэлектрического отделителя. // В кн.: Исследования и расчет технологических процессов // Тр. ВИСХОМ. Вып. 58. М.: 1969.

33. Колчин H.H. Комплексы машин и оборудования для послеуборочной обработки картофеля и овощей. М.: Машиностроение. 1982.

34. Горячкин В.П. О сортировании картофеля / Собрание сочинений в трех томах. Т. 3. М.: Колос. 1965. С. 190-202.

35. Юн. Б.М. Обоснование и выбор величины отверстий рабочих органов картофелесортировальных машин // Тр. НИИСХ. Вып. III. 1964. С. 60-72.

36. Сорокин A.A. Обоснование и расчет величин зазоров сепарирующих и сортирующих рабочих органов машин для уборки картофеля // В кн.: Некоторые вопросы проектирования и расчета сельскохозяйственных машин. / ВИСХОМ Вып. 6. М.: Машгиз. 1956.

37. Митрофанов B.C. Физико-механические свойства картофеля / Теория, конструкция и производство. Т. 5. М.: Машгиз. 1940.

38. Шабуров Н.В. Калибрование клубней картофеля // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. № 11. С. 33-35.

39. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат. 1965.

40. Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений. Изд. 2-е исправл. и доп. М.: Лесная промышленность. 1966. 250 с.

41. Кукта Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение. 1964. 284 с.

42. Веденягин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных Изд. 3-е изд. доп. М.: Колос. 1973. 199 с.

43. Горячкин В.П. Движение тела по фрикционной плоскости / Собр. сочин. в семи томах. Т. 2. М.: Сельхозгиз. 1937. С. 194-201.

44. Терсков Г.Д. Движение тела по наклонной плоскости с продольными колебаниями / Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин // Под ред. акад. В.П. Горячкина. Т. 3. М.: Сельхозгиз. 1936. С. 490-521.

45. Терсков Г.Д. Расчет зерноуборочных машин. М.: Машиностроение. 1961. 215 с.

46. Летошнев М.Н. Теория вероятностей (в приложении к исследованию рабочего процесса плоского сортировального решета) / Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин. // Под ред. акад. В.П. Горячкина. Т. 1. М.: Сельхозгиз. 1935. С. 83-133.

47. Берг Б.А. Движение материальной точки по колеблющейся наклонной точке с трением / Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин // Под. ред. акад. В.П. Горячкина. Т. 1. М.: Сельхозгиз. 1935. С. 504-530.

48. Заика П.М. Вибрационные зерноочистительные машины. М.: Машиностроение. 1967. 142с.

49. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение М.: Наука. 1964.410 с.

50. Петров Г.Д., Диденко Н.Ф. Исследование рабочего процесса качающегося грохота. //Тр. ВИСХОМ, Вып. 58. 1969. С. 154-224.

51. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин / Под. ред. акад. УАСХН М.И. Медведева. Киев: Издательство украинской академии сельскохозяйственных наук. 1960. 283 с.

52. Сорокин A.A. Исследование движения частицы, свободно лежащей на колеблющейся плоскости применительно к обоснованию типа грохота картофелеуборочной машины и его кинематическим параметрам // Тр. ВИСХОМ. Вып. 46. 1965. С. 18-36.

53. Волосевич П.Н. Совершенствование технологического процесса калибрования клубней картофеля / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов. 1998. 24 с.

54. Волосевич П.Н. Пути совершенствования решетных поверхностей сор-тировально-калибровочных машин / Механизация уборки, послеуборочной обработки и хранения урожая сельскохозяйственных культур // Сб. науч. трудов ВИМ. Т. 132. М.: 2000. С. 2.

55. Яблонский A.A., Никифорова В.М. Курс теоретической механике / Часть1: Статика. Кинематика // 5-е изд., исправленное. М.: Высшая школа. 1977. 430 с.

56. Бутерин Н.В., Лунц., МеркинД.Р. Курс теоретической механике в двух томах. Т. 1. Статика и кинематика // 4-е изд. исправленное. М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит. 1985. 240 с.

57. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике // 7-е изд. М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит. 1964. 870 с.

58. Корн. Г., Корн.Т. Справочник по математике для научных сотрудников и инженеров. Определение, теоремы, формулы // 5-е изд. М.: наука Гл. ред. физ. мат. лит. 1984. 831с.

59. ГОСТ 240226-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. М.: Издательство стандартов. 1980. 19 с.

60. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир. 1980. 610 с.

61. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Физматгиз. 1962. 326 с.67.3айдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений // 3-е изд. исп. и доп. Л.: Наука. 1968. 96 с.

62. Вознесенский B.JI. Первичная обработка экспериментальных данных. Л.: Наука. 1969. 83 с.

63. Кардашевский C.B., Погорелый Л.В., Фудиман Г.М. и др. Испытания сельскохозяйственной техники. М.: Машиностроение. 1979. 288 с.

64. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир. 1980. 610 с.

65. Блох Л.С. Основные графические методы обработки опытных данных. М.: Машгиз. 1951. 163 с.

66. Методические указания о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на сельскохозяйственную технику. М.: Госагропром. ВАСХНИЛ. 1988. 159 с.

67. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. ГОСТ 23728-88, ГОСТ 23729-88. М.: Госагропром. 1988. 10 с.

68. Методическое указание. Организация и планирование производства в сельскохозяйственных предприятиях / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. Саратов. 1988.

69. Драгайцев В.И. Эффективность технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. М.: Россельхозиздат. 1983. 152 с.

70. Булохов В.А., Пеннер П.И. Экономический справочник сельскохозяйственного специалиста. М.: Россельхозиздат. 1983. 192 с.

71. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Россельхозиздат. 1984. 104 с.

72. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. Киев.: Урожай. 1986. 118 с.110

73. Антошкович B.C. Экономическое обоснование эффективности новых сельхозмашин. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1991. № 5. С. 13-16.

74. Нормы амортизационных отчислений и сроки службы основных фондов в народном хозяйстве. М.: Экономика. 1987.