Повышение эффективности послеуборочной и предреализационной обработки картофеля путем оптимизации параметров и режимов работы пружинного ворохоочистителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Варламов, Алексей Геннадиевич

• Варламов, Алексей Геннадиевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Варламов, Алексей Геннадиевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Агротехнические требования к очистителю вороха картофеля.

1.2 Классификация рабочих органов очистителей вороха для послеуборочной обработки картофеля.

1.3 Обзор и анализ конструкций ворохоочистнтелей картофеля.

1.4 Цель и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ВОРОХООЧИСТИТЕЛЯ С ПРУЖИННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.

2.1 Определение величины просвета между пружинными роторами.

2.2 Определение основных параметров пружинных роторов.

2.3 Построение расчетной математической модели движения клубней картофеля по поверхности пружинного ротора.

Выводы.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРУЖИННОГО ВОРОХООЧИСТИТЕЛЯ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Объект исследования, измерительные устройства, приборы и оборудования.

3.3 Выбор режимов работы и определение показателей качества работы.

3.4 Планирование эксперимента послеуборочной и предреализационной обработки картофеля.

3.5 Методика экспериментальных исследований по изучению движения клубней картофеля по пружинной поверхности.

3.6 Методика экспериментальных исследований в производственных условиях.

3.6.1 Определение полноты выделения примесей пружинными

3 . ворохоочистителями.

3.6.2 Определение повреждений клубней картофеля при послеуборочной и предреализационной обработке.

3.7 Математическая обработка результатов.

Цыводы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Зависимость полноты выделения примесей от частоты вращения пружинных роторов, содержания примесей в составе картофельного вороха и подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель.

4.2 Зависимость потерь клубней размером более 25 мм с примесями от частоты вращения пружинных роторов, содержания примесей в составе картофельного вороха и подачи исходного материала на пружинный ворохоочиститель.

4.3 Расчет оптимальных параметров пружинного ворохоочистителя.

4.4 Влияние кинематических параметров на движение клубней по пружинной поверхности.

4.5 Результаты исследований в производственных условиях в период послеуборочной обработки перед закладкой на хранение картофеля.

4.6 Результаты исследований в производственных условиях во время предреализационной подготовки картофеля.

Выводы.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРУЖИННОГО ОЧИСТИТЕЛЯ ВОРОХА КАРТОФЕЛЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности послеуборочной и предреализационной обработки картофеля путем оптимизации параметров и режимов работы пружинного ворохоочистителя»

По валовому производству и площади посадки картофеля Россия попрежнему занимает первое место в мире (около 15 % мирового производства). За последние 10 лет в этой отрасли произошли существенные структурные изменения. Производство картофеля практически полностью «ушло» из крупных сельскохозяйственных предприятий, которые производили по статистическим данным 2006 года 7,0 % от общего объема производства, и на 90,1 % сосредоточено в личных подсобных хозяйствах, . коллективных и индивидуальных садах и огородах, дачных участках, что обусловливает крайне низкий уровень механизации, в целом не превышающий 20.25 %. [3, 19, 62, 72]. В силу многих причин, как в личных, так и крупных хозяйствах продолжается снижение урожайности, которая ныне составляет 10. .11,5 т/га.

При производстве картофеля в небольших объемах должно использоваться недорогое универсальное оборудование, которое может работать как в фермерских, так и в специализированных хозяйствах с площадью возделывания до 100 га.

Восстановление картофелеводства как механизированной отрасли возможно только при кардинальном улучшении семеноводства, агротехнической дисциплины, на основе современных машинных технологий и восстановлении производства .достаточно широкого набора технических средств.

Качество и уровень механизации послеуборочной обработки картофеля в нашей стране пока низки. Даже при использовании новейших научно-технических достижений в области послеуборочной обработки картофеля, потери остаются значительно выше допустимых агротехнических норм. Это связано с низким качеством послеуборочной обработки закладываемых на хранение клубней и несоответствующего агротребованиям хранения [37].

Послеуборочный цикл машинного производства картофеля включает в себя три технологических этапа: послеуборочная обработка и закладка на хранение, хранение и подготовка продукции к реализации.

Послеуборочная обработка вороха картофеля имеет важное технологическое значение для создания благоприятных условий для вентиляции картофеля во время хранения. Это связано с тем, что ворох, поступающий после уборки картофеля в сложных условиях производства в Северо-Западном регионе, может содержать до 30 % почвенных и растительных примесей с влажностью до 30 %, а по агротехническим требованиям содержание почвы в картофеле, закладываемого на длительное хранение, не должно превышать 3 - 4 %. Поэтому выделение почвенных примесей, мелких и некондиционных клубней из вороха, поступающего с поля, является актуальной задачей [31].

Число технологических операций послеуборочной обработки картофеля, поступающего на длительное хранение, должны сводиться к минимуму, а сами операции должны исключать механические повреждения клубней, так как каждая дополнительная нагрузка на клубни в фазе обработки отрицательно влияет на результат хранения [12,76].

В настоящее время на рынке представлены различные виды очистителей вороха картофеля. Наиболее широкое использование получили ворохоочистители роторного типа, которые активно воздействуют на картофельный ворох при его обработке. За рубежом для закладки картофеля на хранение используют приемные бункеры рабочими органами, которых являются пружинные, пайлерные, гладкие и др. виды валов.

Анализ результатов испытаний [59] и материалов исследований машин для послеуборочной обработки картофеля, показали, что наиболее эффективными и качественными очистителями вороха являются ворохоочистители пружинного типа.

Из вышесказанного, можно сделать вывод, что создание рабочих органов для очистки вороха картофеля пружинного типа является актуальной задачей для послеуборочной и предреализационной обработки картофеля.

Проведенные исследования явились составной частью работ, выполняемых в СЗ НИИМЭСХ по теме НИОКР на 200.6 - 2010 годы: «Разработать машинные наукоемкие технологии производства, послеуборочной обработки и первичной переработки приоритетных групп сельскохозяйственной продукции и инвестиционные проекты технологического и технического переоснащения сельскохозяйственных предприятий» (№ гос. per. 15070.7721022959.06.8.001.2).

Работа направлена на повышение эффективности послеуборочной и предреализационной обработки картофеля путем повышения полноты выделения примесей, снижения потерь клубней размером больше 25 мм, снижения повреждений клубней картофеля за счет применения в качестве очистителя вороха пружинные роторы, а также обоснование оптимальных параметров и режимов работы пружинного ворохоочистителя.

На защиту вносится следующие научные и практические положения: конструктивно-технологическая схема ворохоочистителя с пружинными роторами для послеуборочной и предреализационной обработки картофельного вороха; зависимости определения рациональных параметров и режимов работы ворохоочистителя, движения клубней картофеля по пружинной поверхности; результаты исследований по оптимизации параметров и режимов работы пружинного ворохоочистителя; результаты производственной проверки пружинного ворохоочистителя в периоды послеуборочной и предреализационной подготовки картофеля; технико-экономические показатели работы ворохоочистителя с пружинными роторами. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены: - на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ, г. Санкт-Петербург-Пушкин в 2006 году; - на 5-й международной научно-практической конференции в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, г. Санкт-Петербург-Павловск в 2007 году.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 91 наименования (в том числе 6 на иностранном языке и 6 электронных сайтов) и 5 приложений. Она включает 48 рисунков и 6 таблиц, общий объем работы 133 страницы.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Варламов, Алексей Геннадиевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе аналитического обзора исследований ворохоочистителей выявлено, что наиболее перспективными рабочими органами очистителя вороха картофеля с точки зрения воздействия на обрабатываемый материал при обработке сильно засоренного влажной почвой вороха в Северо-Западном регионе являются пружинные роторные рабочие органы.

2. Теоретически получена математическая модель движения картофельного клубня по пружинной поверхности (2.18), позволяющая определить размещение картофельного клубня в винтовой системе координат, в зависимости от конструктивных параметров рабочего органа.

3. В результате теоретических исследований определены и экспериментально подтверждены рациональные параметры и режимы работы пружинного ворохоочистителя: при содержании примесей в составе картофельного вороха - 25-35 % просвет между пружинными роторами - 25 мм; частота вращения пружинных роторов - 120-150 об/мин; производительность пружинного ворохоочистителя - 8-12 т/ч.

4. Экспериментально получены зависимости полноты выделения примесей (4.1) и потери клубней размером больше 25 мм (4.2) от частоты вращения пружинных роторов, подачи исходного материала и содержания примесей в составе исходного материала.

5. С помощью метода нелинейного программирования определен оптимальный режим работы пружинного ворохоочистителя в зависимости от состава и подачи исходного материала.

6. Разработан и изготовлен очиститель вороха с пружинными роторами. Производственные испытания в период предреализационной обработки картофеля показали, что при оптимальных параметрах и режимах работы полнота выделения примесей составил 98,5 %; потери клубней размером больше 25 мм - 0,4 %; повреждения клубней - 1,5 %.

7. Годовой экономический эффект от применения передвижного картофелесортировального пункта с пружинным блоком очистки вороха составляет 249300 рублей (в ценах 2007 года) по сравнению с выпускаемой линии КСП-15Б. Срок окупаемости передвижного картофелесортировального пункта с пружинным блоком очистки вороха по расчетам составляет один года. I

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Варламов, Алексей Геннадиевич, 2007 год

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановакий Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 278 с.

2. Алакин В.М. Параметры и режимы работы роторно-пальцевой сепарирующе-калибрующей поверхности повьппающие эффективность обработки вороха картофеля. Дис. канд. техн. наук. СПб. - Пушкин, 1996. - 185 с.

3. Анисимов Б.В., Чугунов B.C., Шатилова О.Н. Протзводство картофеля в Российской Федерации в 2006 году // Картофель и овощи, 2007, № 2, с. 2-3.

4. А. с. 1306508 СССР, МКИ A01D33/08. Валец шнекового очистителя клубней картофеля от почвы / А.В. Церодзе, Г.Н. Хапров Опубл. в Б.и., 1987, №16.

5. А. с. 1329657 СССР, МКИ A01D33/08. Отделитель примесей от корне клубнеплодов / А.Я. Стефаненко, B.C. Ярошевич и др. Опубл. в Б.и., 1987, № 30.

6. А. с. 1750469 СССР, МКИ A01D33/08. Устройство для отделения почвенных и растительных примесей от клубней картофеля /В.М. Фурлетов, Н.Н. Колчин, П.Е. Орлов и др. Опуб. в Б.и., 1992, № 28.

7. А. с. 808034 СССР, МКИ A01D33/08. Шнековый валец очистителя корнеплодов / И.Т. Внуков Опубл. в Б.и., 1981, № 8.

8. А. с. 1017204 СССР, МКИ A01D33/08. Валец шнекового очистителя корнеплодов от примесей /И.Т. Внуков, JI.A. Уксюзов, А.П. Малик и др. -Опубл. в Б.и., 1983, № 18.

9. А. с. 2038735 РФ, МКИ A01D33/08, А01В43/00. Ротационный сепаратор / А.В. Кондратьев и др. Опубл. в Б.и., 2000, № 24.

10. Аси У.А. Изыскание режима работы и параметров битерного сепаратора при послеуборочной обработке корнеплодов. Дис. . канд. техн. наук. Тарту, 1981. -160 с.

11. Бишоп К.Ф., Мондер У.Ф. Механизация производства и хранения картофеля. /Пер. с англ. А.С. Каменского; Под ред. и с предисл. Г. Д. Петрова. -М.: Колос, 1983.-256 с.

12. Болихов Б.А., Луганский В.И. Хранение картофеля в ГДР. М.: Колос, 1984.-80 с.

13. Валге A.M. Обработка экспериментальных данных и моделирование динамических систем при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства. СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. - 176 с.

14. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. Киев.: Изд-во УАСХН, 1960. -285 с.

15. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с.

16. Верещагин Н.И., Пшеченко К.А. Комплексная механизация возделывания, уборки и хранения картофеля. -М.: Колос, 1972. 352 с.

17. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А., Герасимов B.C. Уборка картофеля в сложных условиях. -М.: Колос, 1983. 208 с.

18. Гашников С.Ю. Голландская технология залог высоких урожаев // Картофель и овощи, 2007, № 3, с. 4-5.

19. Голохвастов А.М. Картофель России // Ваш сельский консультант, 2007, №03, с 7.

20. ГОСТ Р 51808-2001. Стандарт качества к картофелю. М.: Изд-во стандартов, 2001.

21. ГОСТ 7176-85. Картофель свежий продовольственный. М.: Изд-во стандартов, 1985. -4 с.

22. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1980. 18 с.

23. ГОСТ 24055-88 (СТ СЭВ 5628-86) ГОСТ 24059-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. -М.: Изд-во стандартов, 1988. - 48 с.

24. Гудзенко И.П., Фирсов Н.В. Машины для возделывания и уборке картофеля. М.: Машгиз, 1962, - 276 с.

25. Давидсон Е.И., Шиканов В.Б., Круглов К.Н. Тенденция созданиясепараторов картофелеуборочных машин // Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч. трудов. СПб, СПбГАУ, 2005. - С. 60-62.

26. Давидсон Е.И., Бурков JI.H., Круглов К.Н. Сепаратор с быстрой перенастройкой живого сечения для клубней картофеля различных сортов // Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч. трудов. -СПб, СПбГАУ, 2006. С. 63-65.

27. Долгов И.А. Уборочные сельскохозяйственные машины. Конструкция, теория, расчет. Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2003. -707 с.

28. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. М.: Колос, 1972. - 209 с

29. Колчин Н.Н. Техника для послеуборочной сортировки картофеля и овощей // Новое сельское хозяйство, 2006, № 4, с. 94-97.

30. Колчин Н.Н. Специализированная техника для машинного производства картофеля и овощей // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2004, № 4, с. 47-55.

31. Колчин Н.Н. Машины и оборудование для овощехранилищ: состояние и перспективы развития // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2003, №7, с.45-48.

32. Колчин Н.Н. Комплексы машин и оборудования для послеуборочной обработки картофеля и овощей. М.: Машиностроение, 1982. - 268 с.

33. Колчин Н.Н. Машины для механизации работ в картофелехранилищах. Конструкция, основы теории, расчет. М.: Машиностроение, 1973. - 184 с.

34. Колчин Н.Н., Трусов В.П. Машины для сортировки и послеуборочной обработки картофеля. -М.: Машиностроение, 1966.-256 с.

35. Колчин Н.Н., Фурлетов В.М., Арсеньев Д.А. Состояние и перспективы развития отделителей примесей для послеуборочной обработки картофеля и овощей. М.: ЗНИИТЭИ тракторосельмаш, 1983. - 64 с.

36. Колчин Н.Н. Особенности конструкций зарубежных машин дляуборки и обработки картофеля // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2005, № 7, с. 49-55.

37. Концепция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства / Раздел «Растениеводство». М., 2001.-81 с.i

38. Лебедев Л.Я. Параметры и режимы работы роторно-пальцевого сепарирующего устройства для послеуборочной обработки картофеля: Автореферат дис. канд. техн.наук. Ленинград-Пушкин, 1990. - 16 с.

39. Логинов Г.А., Суховский М.Н., Степанов А.Н. Передвижной картофелесортировальный пункт // Картофель и овощи, 2004, № 8, с. 19.

40. Лурье А.Б., Громбчевский А.А. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. Л.: Машиностроение, 1977. - 528 с.

41. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980.-168 с.

42. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М., 1998 г. 88 с.

43. Методические рекомендации по технико-экономическим расчетам для растениеводства Нечерноземной зоны РСФСР. Л., 1989 г. 88 с.

44. Нагорский И.С., Рапинчук А.Л., Комлач Д.И. Модель винтового ворохоочистителя картофелесортировальной машины // Технологическое и техническое обеспечение производства продукции растениеводства: Сб. науч. трудов.-М.:ВИМ,2002.-Т. 141,4.1.-С. 181-189.

45. ОСТ 10.3.5-87. Машины для уборки и сортировки картофеля. Программа и методика испытаний. М.: ЦНИИТЭН, 1975. - 92 с.

46. Остроумов С.С. Параметры и режимы работы роторного сепаратора для повышения эффективности отделения растительных примесей от клубней картофеля: Автореферат дис. канд. техн.наук. Ленинград-Пушкин, 1991. -16 с.

47. Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. М.: Машиностроение, 1972.-391 с.

48. Порошин Д.Н. Повышение эффективности сепарирующих рабочих органов картофелекопателя путем оптимизации их параметров и режимов работы. Дис. . канд. техн. наук. СПб. - Пушкин, 2002. - 124 с.49. Проспекты фирмы «Haith».50. Проспекты фирмы «GRIMME».i

49. Проспекты фирмы «Bijlsma Hercules».52. Проспекты фирмы «Midema».

50. Протокол № 10-75-05 (7100176) сертификационных испытаний очистителя вороха картофеля ОВК 15-30. Калигино, 2005. 26 с.

51. Пучков Б.С. и др. Выращивание картофеля на Северо-Западе. JL: Колос, 1979. -175 с.

52. Пшеченков К.А., Сариев Г.М. Технологии производства картофеля в различных зонах России // Ваш сельский консультант, 2007, № 03, с 24-26.

53. Размыслович И.Р., Чипурко Н.И. К вопросу сепарации почвы пайлерными сепараторами. Труды ЧИМЭСХ. 1974. Вып. 78. - 45 с.

54. Разработка адаптивных технологий производства продукции растениеводства (методические рекомендации) СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2005.-112 с.

55. Ресурсосбережение при производстве картофеля (рекомендации картофелеводу) СПб. - Павловск, 2005. - 52 с.

56. Сборник. Результаты приемычных испытаний сельскохозяйственной техники в 2003 г. М. -2004 с. 133-135

57. Смолинский С. В. Обоснование конструкции и параметров спирального сепаратора картофельного вороху. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук. Киев, 2002.

58. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Под редакцией М.И. Клецкина. М.: Машиностроение, 1967. 4 тома

59. Статистические материалы и результаты исследований развития агропромышленного производства России. -М.: Россельхозакадемия, 2007 с. 30.

60. Суховский М.Н. Повышение эффективности разделения картофеля на фракции путем оптимизации параметров и режимов работы грохотной сортировки. Дис. . канд. техн. наук. СПб. - Пушкин, 2003. - 158 с.

61. Туболев С.С. Отечественному картофелеводству нужны современные механизированные технологии и машины // Картофель и овощи, 2006, № 6, с. 2-4.

62. Туболев С.С. Техника для машинного производства картофеля // Техника и оборудование для села, 2007, № 7, с. 20-21.

63. Туболев С.С., Колчин Н.Н., Пшеченков К.А. Применение машинных технологий производства картофеля в России // Картофель и овощи, 2007, № 5, с. 2-4.

64. Туболев С.С., Колчин Н.Н. и др. Развитие машинных технологий производства картофеля в России // Достижения науки и техники, 2007, № 7, с. 28-31.

65. Урожай 2006. Информационный бюллетень. 2006. с. 136

66. Фомин И.М. и др. Ресурсосбережение при производстве картофеля в условиях Ленинградской области (рекомендации). СПб. - Павловск, 2004. -52 с.

67. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. -М.: Колос, 1994. 169 с.

68. Хамчиев Б.Б. Состояние и перспективы развития картофелеводства в России // Ваш сельский консультант, 2007, № 03, с. 3.

69. Шабелышк Б.П. Геометрия кулачков транспортера-очистителякорнеуборочной машины // Тракторы и сельхозмашины, 1975, № 8, с. 18-21.

70. Шабельник Б.П. Разработка технологического процесса очистки корнеплодов и создание конвейеров-очистителей свеклоуборочных машин. Дисс. докт. техн. наук. Харьков, 1986.

71. Шабуров Н.В. Совершенствование технологии и средства механизации для послеуборочной обработки картофеля. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. М., 1985.

72. Шабуров Н.В., Шкляев А.Г. Послеуборочная обработка картофельного вороха// Техника в сельском хозяйстве, 1986, № 10, с. 12-14.

73. Шабуров Н.В., Остроумов С.С. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по созданию нового роторного сепаратора для обработки картофеля. JI. - Пушкин. -1991. - 39 с.

74. Шпаар Д., Иванюк В., Шуманн П., Постников А. и др. Картофель/Под редакцией Д. Шпаара. Мн. ФУАинформ, 1999. - 272 с.

75. Bosteimann С. Механизация в промышленном производстве столового и продовольственного картофеля в ГДР. Реферативный журнал. Картофель, 1978, сер. 12, №5, с. 17.

76. Hill P. Germans include store handling kit in potato line-up // Farmers Weekly.-2000.-Vol. 133, N 11.-P. 68

77. Graichen, G. Kartoffelernte mit dem Rodelader E 684. Agrotechnik, 1978, № 7, s. 296-297.

78. Lagertechnik made by Grimme. Schuttbunker, Verlangerungsbander, Lagerhausfuller.-Damme, 2001.- s. 6.

79. Larsson K. Haute ring af matpotatis i gardslager. Meddelanden trau Jordbruckstechniska institutet 317, Upsala, 1996

80. UK Patent Application GB № 2380 116, A01D17/06 33/08, Coulam, J.P. An agricultural separator. Data of A Publication 02.04.2003.86. www.toolsmart.ru87. www.fips.ru88. www.agropak.ru89. www.ekkoas.dk90. www.grimme.com91. www.kolnag.ru