Повышение эффективности механизированных процессов производства картофеля в зоне Урала путем совершенствования технических средств для ресурсосоемких технологических операций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, доктор технических наук Охотников, Борис Лазаревич

• Охотников, Борис Лазаревич
• доктор технических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор технических наук Охотников, Борис Лазаревич

Общая характеристика работы.

Введение.

Глава 1. Проблемы производств картофеля. Практическая и научная актуальность совершенствования средств механизации.

1.1 Социальные аспекты необходимости совершенствования производства картофеля

1.2 Факторы, влияющие на эффективность производства картофеля.

1.3 Анализ ресурсоемкости составляющих технологии возделывания картофеля.

1.4 Анализ исследований и пути совершенствования производства картофеля.

1.4.1 Технологические аспекты производства картофеля^.

1.4.2Транспортное обеспечение производства картофеля

1.5 Выводы и постановка задач.

Глава 2 Основы проектирования механизированных технологий и технических средств по производству картофеля.

2.1 Системный подход в решении проблемы повышения эффективности составляющих комплекса машин по производству картофеля.

2.2 Морфологический анализ системы и оценка комплекса машин по реализации технологии возделывания картофеля.

2.3 Критерии оценки комплекса машин для реализации технологии возделывания картофеля.

2.4 Оценка значимости управляемых факторов системы для выбора направлений совершенствования технических средств.

Глава 3. Обоснование параметров профиля КНС и средств механизации по его формированию с учетом условий производства.

3.1 Обоснование профиля клубненесущего слоя (КНС) почвы.

3.2 Теоретическое обоснование параметров роторного рабочего органа для формирования профиля КНС после гребневой посадки.

3.2.1 Обоснование диаметра роторного рабочего органа.

3.2.2 Исследование взаимодействия рабочего органа со слоем почвы.

3.3 Обоснование целесообразности совмещения операций обработки посадок с формированием гряды из гребней при возделывании картофеля.

3.3.1 Агротехническая оценка МТА.

3.3.2 Производительность агрегата.

3.3.3 Энергозатраты на выполнение операций.

3.3.4 Затраты труда по операциям.

3.3.5 Затраты средств.

3.4 Обоснование основных параметров комбинированного агрегата.

3.4.1 Теоретическое обоснование параметров пассивного рабочего органа для формирования профиля КНС из гребней.

3.4.2 Обоснование параметров комбинированного агрегата

3.4.3 Параметры машинно-тракторного агрегата (МТА) с пассивными рабочими органами грядообразователя.

Глава 4 Экспериментальная оценка усовершенствованных технических средств и комплексов машин по формированию КНС.

4.1 Методика проведения опытов.

4.1.1 Формирование КНС по варианту «полосное фрезерование».

4.1.2 Формирование КНС по варианту «сепарация почвы».

4.1.3 Сравнительная оценка вариантов формирования КНС.

4.2 Результаты экспериментальных исследований.

4.2.1 Результаты агротехнических опытов.

4.2.2 Результаты энергетических испытаний агрегатов.

4.2.3 Результаты хозяйственных испытаний комплекса машин.

4.3 Формирование гряды из гребней после посадки картофеля.

4.3.1 Требования к операциям и техническим средствам.

4.3.2 Технические средства для формирования гряд.

4.3.3 Методика постановки опытов.

4.3.4 Результаты формирования гряды после посадки в гребни.

Глава 5 Обоснование комплекса машин по транспортировке клубней картофеля.

5.1 Анализ схем транспортирования.

5.2 Хронометражные наблюдения за транспортировкой клубней.

5.2.1 Оценка использования транспортных средств.

5.2.2 Оценка использования погрузочных средств.

5.3 Совершенствование технологии и технических средств на погрузочных работах.

5.3.1 Оптимизация грузовместимости контейнера при ручной подборке урожая.

5.3.2 Технология погрузки картофеля с использованием МОК.

5.3.3 Анализ результатов погрузки с применением МОК.

5.4 Обоснование транспортных средств для перевозки урожая.

5.4.1 Анализ схем перевозки.

5.4.2 Применение оборотных полуприцепов.

5.4.3 Использование тракторов МТЗ на транспортных работах.

5.4.4 Пути повышения проходимости тракторных транспортных агрегатов при неблагоприятных условиях движения.

5.4.5 Анализ способов повышения тягово-сцепных свойств трактора.

5.4.6 Рациональная грузоподъемность ТТА с догрузкой ведущих колес трактора.

5.4.7 Пути увеличения сцепного веса трактора МТЗпри работе с двухосным прицепом.

5.4.8 Исследование перераспределения нагрузок между осями ТТА.

5.4.9 Результаты испытаний ТТА в составе МТЗс прицепом 2ПТС-6,0 в условиях грунтовой дороги.

5.5 Обоснование состава транспортного звена на перевозке урожая.

5.5.1 Обоснование маршрутов движения урожая картофеля.

5.5.2 Обоснование рационального состава транспортного звена.

Глава 6. Технико-экономической оценка комплекса машин для возделывания, уборки и транспортирования урожая картофеля с рекомендациями по формированию его состава.

6.1 Технические средства по обработке почвы и внесению удобрений для реализации прогрессивных технологий.

6.2 Посадка картофеля и уход за посадками в период вегетации.

6.3 Уборка урожая.

6.4 Транспортировка урожая после уборки.

6.4.1 Оценка транспортировки картофеля ТТА с догрузкой ведущих колес трактора МТЗ

6.4.2 Перевозка урожая до места переработки и хранения.

6.5 Технико-экономическая оценка предлагаемых систем машин.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности механизированных процессов производства картофеля в зоне Урала путем совершенствования технических средств для ресурсосоемких технологических операций»

Актуальность темы. Программы развития подотрасли производства картофеля, перевода его на индустриальную основу разрабатываются во многих областях и краях. Тормозом индустриализации производства является сокращение числа крупных производителей картофеля, при росте объемов производства фермерскими хозяйствами и в личных подсобных хозяйствах, где трудозатраты в пять и более раз выше, чем в специализированных предприятиях с индустриальной технологией производства. Для некоторых муниципальных образований основной удельный вес производства картофеля (до 90%) приходится на индивидуальные и личные подсобные хозяйства.

Отсутствие во многих хозяйствах системы машин для комплексной механизации производства картофеля и рациональной системы перемещения продукции от поля до потребителя вызывает большой недобор продукции и высокие трудозатраты.

Опыт показывает, что эффективность производства картофеля всегда выше в специализированных предприятиях и подразделениях.

Мировой опыт свидетельствует об эффективности укрупнения предприятий, занимающихся производством картофеля. В США фермы, выращивающие картофель на площадях 100 и более гектаров, производят свыше 70% его валового производства.

Анализ показал, что затраты труда механизаторов на междурядной обработке посадок, уборке картофеля копателем, транспортировке урожая в три раза превышают средние значения по технологии, а суммарные эксплуатационные затраты средств на посадке, уборке и закладке на хранение превышают средние значения в 2,0-2,5 раза.

На основании раскрытия причинно-следственной связи составляющих производства картофеля центральная гипотеза выглядит следующим образом: повышение эффективности производства картофеля возможно путем совершенствования наиболее затратных (пиковых по величине относительно других) составляющих технологии производства и технических средств по ее реализации на основе формирования профиля клубненесущего слоя, исключающего уплотнение его в период ухода за посадками, повышения степени механизации погрузочных работ и проходимости транспортных агрегатов.

Работа выполнена согласно заданию 16.06 и заданию 0.СХ.108 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности использования .тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин для Нечерноземной зоны РСФСР», программе «Нечерноземье», областным комплексным программам развития производства картофеля.

Цель работы - повышение эффективности производства картофеля путем совершенствования состава, технико-технологических параметров и эксплуатационных характеристик технологических комплексов с учетом почвенно-климатических условий производства.

Объект исследования. Механизированные процессы возделывания и транспортирования картофеля.

Предмет исследований. Закономерности функционирования технических средств и их элементов при реализации технологических процессов возделывания и перемещения картофеля с учетом факторов, оказывающих влияние на технико-экономические показатели объектов исследования.

Научная новизна. Разработана методология и произведена оценка значимости факторов, влияющих на ресурсоемкость производства картофеля в условиях Среднего Урала.

На основе агротехнических требований предложена и апробирована методика формирования профиля клубненесущего слоя, адаптированная к конкретным почвам и производственным условиям региона.

На основе теоретических исследований усовершенствованы рабочие органы для формирования клубненесущего слоя в виде гряды путем сближения гребней с одновременной междурядной обработкой, позволяющие обеспечить рациональную высоту профиля КНС и создать технологическую колею, проведена экспериментальная оценка в производственных условиях Среднего Урала.

Создан и апробирован в производственных условиях агрегат, формирующий в процессе междурядной обработки посадок картофеля гряду (технологическую колею), что позволяет снизить уплотнение клубненесущего слоя последующими операциями и улучшить технико-экономические показатели (ресурсоемкость) технологии производства картофеля.

Установлены рациональные параметры и оптимальные технологические режимы комбинированного технологического агрегата для конкретных условий эксплуатации Среднего Урала, позволяющие улучшить технико-экономические показатели его работы.

Разработаны мероприятия и технические средства по снижению ресурсоемкое™ транспортного обеспечения урожая картофеля.

Разработана конструкция мягкого оборотного контейнера для упаковки картофеля при уборке, оптимизирована его грузовместимость, предложены стропо-вочные устройства для работы с ним.

Исследован процесс перераспределения нагрузки между осями агрегата (тракторного прицепа и трактора) при использовании ГСВ, установлены зависимости нагрузок от давления в системе и конструктивных параметров агрегата, позволившие разработать технические средства повышения проходимости транспорта в сложных условиях движения.

Представлены апробированные в производственных условиях рекомендации по использованию разработанных конструкций, позволяющие предприятиям эффективно использовать представленные средства механизации.

Предложена методика оценки комплекса технических средств по производству картофеля, позволяющая установить наиболее ресурсоемкие операции и, в результате их совершенствования, минимизировать затраты на их выполнение в заданных условиях производства.

На защиту выносятся:

- методология обоснования направлений по совершенствованию средств механизации и технологических приемов для снижения ресурсоемкости при производстве картофеля применительно к зональным условиям;

- создание технических средств по формированию профиля клубненесущего слоя почвы и перемещения урожая картофеля с оптимизаций их параметров и рекомендациями по применению, повышающих степень механизации работ и снижающих их ресурсоемкость;

- комплексы машин для зональных и производственных условий, обеспечивающие снижение ресурсоемкости производства картофеля, методика их оценки.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

Оптимизированы параметры технических средств, определены состав и структура комплексов машин по возделыванию картофеля, адаптированные к конкретным почвенно-климатическим условиям, позволяющие снизить ресурсоемкость технологического процесса его производства.

Разработаны рабочие органы и усовершенствованы машины по формированию клубненесущего слоя при возделывании картофеля для условий Среднего Урала, позволяющие улучшить условия вегетации и уборки урожая.

Разработаны и апробированы в производственных условиях средства механизации погрузочно-разгрузочных работ при уборке картофеля в конкретных почвенно-климатических условиях Среднего Урала, позволяющие повысить проходимость транспортных агрегатов и обеспечивающие своевременность вывоза урожая с поля, особенно в неблагоприятных условиях работы.

Результаты исследований одобрены и рекомендованы к внедрению.

Научно-техническим советом министерства сельского хозяйства Свердловской области принято решение о внедрении результатов исследований в производство. Решением исполнительного комитета Свердловского областного совета народных депутатов №94 от 5.03.1987 года поставлена задача изготовить для предприятий области 95 тысяч МОК.

Решением проблемного совета от 12.02.1982 года по выполнению задания 16.06 и задания 0.СХ.108 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности использования тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин для Нечерноземной зоны РСФСР» одобрены разработки Свердловского СХИ по внедрению в производство комбинированных агрегатов и средств повышения проходимости тракторных транспортных агрегатов.

Результаты исследований одобрены и рекомендованы к внедрению научно-техническим советом Межрегионального комитета по сельскохозяйственному машиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона 8.04.2007 г.

Отдельные разработки внедрены в производство предприятиями Свердловской области, в том числе совхозами «Криулинский», «Хромцово», «Косулин-ский», СПК «Первоуральский», Бисертским заводом сельскохозяйственных машин, а также фермерскими хозяйствами.

Результаты исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Уральская государственная сельскохозяйственная академия» и ФГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет».

Апробация работы. Основные положения результатов исследования докладывались на совещании отделения ВАСХНИЛ по НЗ РСФСР (1982 г.), научно-техническом совете министерства сельского хозяйства Свердловской области (1984 г.), научных конференциях УралНИИСХОЗа (1985 г.), на международных, республиканских и региональных научных конференциях Челябинского государственного агроинженерного университета (1966 - 2007 гг.), Уральской государственной с.-х. академии (1966 - 2007 гг.), Белорусской е.- х. академии (1972 г.) и других.

Публикации. По результатам исследований опубликованы монографии, более 50 научных работ и рекомендаций, изданных в центральных и региональных журналах, сборниках научных работ в различных издательствах. Многие разработки по теме признаны изобретениями, на которые получены авторские свидетельства и патенты.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего в себя 251 наименование, и 44 приложения. Общий объем работы составляет 273 страницы текста, включая 15 таблиц, 83 рисунка.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Охотников, Борис Лазаревич, 2009 год

1. Контроль весновспашка, культивация с боронованием, фрезерование с нарезкой гребней, посадка в гребни; междурядная обработка двухкратная, удаление ботвы, уборка.

2. Полосное фрезерование почвы при возделывании картофеля на грядах является одним из путей экономии энергии относительно сплошного фрезерования при возделывании на гребнях.

3. Исследования РРО для формирования КНС показали его преимущества перед пассивным РО. РРО обеспечивает удовлетворительные параметры КНС; расходует энергию экономнее, чем ПРО; обеспечивает снижение количества сорняков в зоне расположения гнезд.