Повышение эффективности работы улавливающей системы смородиноуборочного комбайна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Утков, Алексей Эдуардович

• Утков, Алексей Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Утков, Алексей Эдуардович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. УРОВЕНЬ МЕХАНИЗАЦИИ И ЗАДАЧИ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ УЛАВЛИВАНИЯ СМОРОДИНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА.

1.1. Типы и конструкции систем комбайна.

1.2. Требования к агрофону.

1.2.1. Характеристика участков.

1.2.2. Характеристика растений.

1.3. Обзор известных улавливающих устройств.

1.4. Сравнительная оценка ягодоуборочных комбайнов и перспективы развития систем улавливания.

ГЛАВА 2. РАЗМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАСАЖДЕНИЙ СМОРОДИНЫ.

2.1. Анализ сведений об изученных свойствах смородины.

2.2. Определение упругих свойств растений в основании.

2.3. Определение пространственного положения ветвей в горизонтальной плоскости ряда.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УЛАВЛИВАТЕЛЯ С ОСНОВАНИЕМ КУСТОВ.

3.1. Обоснование направления теоретических исследований.

3.2. Создание новой кромки на улавливающих дисках.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

УЛАВЛИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ С РАСТЕНИЕМ.

4.1. Обоснование последовательности экспериментальных исследований.

4.2. Методика исследований.

4.3. Анализ уравнения регрессии.

4.4. Сравнительная оценка улавливающих устройств щеточного и дискового типа.

4.5. Анализ уравнений регрессии для двух типов улавливания.

4.6 Определение воздействия диска улавливателя на ветвь растения.

4.7 Производственные испытания улавливающих систем.

4.7.1. Система улавливания, модернизированная пружинами растяжения.

4.7.2. Система улавливания с разрезными дисками.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ

УЛАВЛИВАНИЯ ЯГОД.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы улавливающей системы смородиноуборочного комбайна»

Для обеспечения населения и перерабатывающих отраслей пищевой и фармацевтической промышленности в плодах и ягодах, обладающих ценными пищевыми и лечебно-профилактическими свойствами, необходима система промышленного возделывания этих культур. Определяющим звеном в технологическом процессе производства ягод является механизированная уборка урожая, так как при ручной уборке около 80% общих трудовых затрат по возделыванию плодоносящих ягодников приходится на сбор ягод [1].

Создание и внедрение в производство высокопроизводительных машин для уборки смородины и других культур позволило значительно увеличить производительность, существенно сократить затраты труда и повысить рентабельность производства ягод в целом [2], фактически вывело технологию выращивания смородины на уровень промышленного производства.

На сегодняшнем этапе разработки ягодоуборочной техники на первый план вышла задача уменьшения негативного воздействия рабочих органов машин на растения и снижения потерь ягод при уборке. Отдельные элементы уборочных машин, контактирующие с ветвями растения, могут вызывать повреждения ветвей, обдиры коры, смятие отделенных ягод и т.д. [3]. В настоящее время производители ягодной продукции несут огромные убытки, связанные, в первую очередь, с потерями при улавливании. До 4060% ягод теряются во время уборки. Это связано как с состоянием агрофона, так и с несовершенством уборочной техники. В реальности насаждения ягод не соответствуют установленным требованиям: разросшиеся основания достигают 70-80 см (вместо положенных 35 см), междурядья, как правило, не задерняются должным образом -сорная растительность, порой, перерастает культурные насаждения.

Поэтому дальнейшее совершенствование уборочных машин с целью повышения качества их работы всегда будет актуальным в соответствии с принципами адаптивного ягодоводства - минимально необходимое и достаточно допустимое воздействие рабочих органов на растения, позволяющее стабилизировать полноту улавливания в соответствии с нормами агротребований и не снижающее их продуктивность в последующий период.

По результатам анализа существующих конструкций улавливающих систем, выявившего их основные технологические недостатки (нанесение повреждений элементам растений и нестабильность достижения установленной агротребованиями полноты улавливания), сделан вывод о необходимости адаптирования улавливателей к изменениям агрофона насаждений. В связи с этим, разработка конструкции улавливателя, позволяющего повысить эффективность и стабильность улавливания ягод, является актуальной задачей.

С другой стороны на современном уровне развития компьютерной техники существуют высокоэффективные программные комплексы для динамического и кинематического анализа механических систем. Использование подобных комплексов при создании и всестороннем анализе виртуальных компьютерных моделей разрабатываемого изделия на ранних стадиях проектирования, проверочного расчета и анализа работы уже спроектированных изделий позволяет заменить проведение натурального моделирования и испытания созданных образцов компьютерным моделированием, значительно сокращая при этом затраты времени и материальных средств. Поэтому применение подобных программных комплексов при решении проблем механизации и совершенствовании технологических процессов уборки ягод также является актуальной задачей.

На современном уровне развития компьютерной техники существуют высокоэффективные программные комплексы для кинематического анализа механических систем. Использование подобных комплексов при создании и всестороннем анализе виртуальных компьютерных моделей разрабатываемого изделия на ранних стадиях проектирования, проверочного расчета и анализа работы уже спроектированных изделий позволяет заменить проведение натурального моделирования и испытания созданных образцов компьютерным моделированием, избегая при этом значительных затрат времени и материальных средств. Поэтому применение подобных программных комплексов при решении проблем механизации и совершенствовании технологических процессов уборки ягод также является актуальной задачей.

Научная новизна работы состоит в изучении физико-механических свойств растений черной смородины и определении их новых параметров в зоне работы улавливателя (структура оснований кустов, просветы между ветвями на высоте 300 мм от уровня почвы). Предложена новая концепция взаимодействия кромки улавливающего диска с ветвями смородины.

Практическую значимость работы составляют разработанные по предложенной концепции элементы конструкции улавливающих дисков использованных в системе улавливания комбайна КПЯ-1. Новая кромка дисков дает возможность проникнуть сквозь внешний контур кустов и уменьшить неперекрытую площадь в основании. На защиту выносятся следующие положения: результаты исследований технологических параметров насаждений кустов смородины на высоте 300 мм от уровня почвы в зоне работы улавливателя; ■обоснование профиля кромки разрезного диска; ■обоснование формы кривой разреза; результаты экспериментальных исследований процесса взаимодействия диска с растением; конструкционные изменения дисковых улавливателей.

Работа выполнена в отделе механизации Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ВСТИСП по проблеме "Разработать и освоить зональные ресурсосберегающие системы производства, уборки, хранения, переработки и доведения до потребителя экологически безвредной продукции садоводства с высокими пищевыми и вкусовыми качествами и свойствами", зарегистрированной в реестре № 01.9.80 009174.

Результаты исследований докладывались на Ученом совете ВСТИСП (2000-2003 годы), на заседаниях секции и отделения механизации (2000-2003 годы), на 1-ой международной научно-практической конференции "Земледельческая механика в растениеводстве" (Москва, ВИМ, 2001 год), на 2-ой международной научно практической конференции "Научно-технический прогресс в садоводстве" (Москва, 2003 год).

Результаты исследований приняты во ВСТИСП для использования при совершенствовании комбайна КПЯ-1 и к внедрению СХПК "Племзавод Майский".

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Утков, Алексей Эдуардович

ВЫВОДЫ

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Анализ технологических систем улавливания и показателей их работы в ягодоуборочных комбайнах всех известных типов показал, что полнота улавливания при уборке обычных насаждений не выше 40-60%;

2. Установлено, что на рабочей, определяемой агротребованиями высоте прохождения улавливателя (-300 мм) размещается 19-34 ветвей средним диаметром 10-12,5 мм, средняя ширина просветов во внешнем контуре колеблется от 107 до 120 мм, величина усилий отклонения единичных ветвей находится в пределах 15-20 Н, а при условии их подпора последующими ветвями достигает 40 Н.

3. Обоснован выбор и рассчитана траектория вхождения (проникновения) отдельной ветви в контур улавливающего дика при прокатывании его вдоль жестко стоящих отклоненных ветвей. Определено, что шаг размещения повторяющих траекторий прорезей на диске должен быть в пределах 100-120 мм.

4. Теоретически обоснована предпочтительная технологическая схема и разработана конструкция улавливающего диска с прорезями по кривой подковообразного вида.

5. Разработана система улавливателя с групповым размещением прорезных дисков и пружинным компенсатором возврата, по которому установлены технико-технологические параметры жесткости пружин 15-20 Н. На конструкцию системы подана заявка на патент.

6. По результатам лабораторных, лабораторно-полевых исследований и данных производственной проверки установлены предварительные показатели надежности дисков (до 30 часов/отказ) и системы улавливания.

7. Использование созданной системы улавливания с разрезными дисками обеспечивает снижение потерь до 34%, получение экономического эффекта 4600 руб./га, что подтверждено в ходе производственного использования разработок в СХПК "Племзавод Майский" Вологодской области. 101

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Утков, Алексей Эдуардович, 2004 год

1. Варламов Г.П., Борисова Г.В., Бычков В.В., Цымбал А.А. Состояние и тенденции развития конструкции машин для уборки ягод. Обзорная информация-серия 2, вып. 2. ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш.-М.-1985, с. 39.

2. Кашин В.И., Утков Ю.А. Принципы создания средств механизации для уборки ягод. Тракторы и сельхозмашины. 1995, №7.-с. 26-30. ■

3. Зейналов А.С. Влияние механизированной уборки урожая на фитосанитарное состояние насаждений смородины.// Плодоводство и ягодоводство России: Сб. научн. работ. ВСТИСП.-М.,2000.- т.7.- с.255-260.

4. Цымбал А.А., Меметов А.Р. Механизация сбора смородины.// Достижения науки и техники АПК. № 7.- с. 55-56.

5. Варламов Г.П. и др. Тенденция развития конструкций машин г* и приспособлений для уборки плодов и ягод. М.,1971, с. 43-67.

6. Галченко Н.Б. Современные приемы механизации уборки плодов и ягод. Обзорная информация. М.,1974 -88 с.

7. Кутейников В.К. и др. Механизация работ в садоводстве. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1983-319 е., ил.

8. Бурмистров А.Д. Ягодные культуры. Ленинград: Колос, 1972-384 е., ил.

9. Варламов Г.П. и др. Машины для формирования кроны и уборки урожая плодовоягодных культур. М.: Машиностроение,1975-206 с.

10. Утков Ю.А. Машины для уборки черной смородины.// Плодоовощное хозяйство.- 1986.- № 5.- с. 21-24.

11. Отчет государственных испытаний ягодоуборочных машин МПЯ-1, КК-1, БГБ-1, "Паттенден", "Смаллфорд" для уборки ягод черной смородины. НЧГЗМИС.- Курск-1977.-196 с.

12. Day Е. Mechanical Harvesting of Soft Fruit // The Agricultural Eng.-1981.-vol.36 ,№2. -p.45-47.

13. Pattenden engineering ltd. Marden, Kent. Pattenden straddle harvesters. Annual report,4/ Marden, Kent, 1975.-48c

14. Dale A., Hanson E.I., Yarborough D.E. Mechanical harvesting of berny crops. Hortic. Rervs., New York etc. 1994, Vol 16-P 255-382c

15. O'Brien M., Cardill B.F., Fridley R.B. Principles and practices for harvesting and handdling frrruits and nuts. AVI- USA,Cdlif., 1983.63 p.

16. Протокол № 34-39-85 (3032410) государственных приемочных испытаний смородиноуборочного комбайна КПС-3. ВГЗМИС.-Покров-1985.-83с.

17. Варламов Г.П., Стрекач А.П. Комплекс машин на базе смородиноуборочного комбайна "Йоонас" / Тракторы и с.-х. машины. 1989.- № 1.- с. 55-56.

18. Смородиноуборочный комбайн "Йоонас Интернэшнл". Новатор механизированного производства; проспект фирмы "Ракеннустемпо" (Финляндия).-1987.

19. Бычков В.В. и др. Модернизованный комбайн МПЯ-1 А для уборки черной смородины// Техника в сельском хозяйстве.-1987.-Nq12.-C. 19.

20. Решение о постановке на производство МПЯ-1 А (Р.71.71) № 890. от 9.10.1985.

21. Технические условия на комбайн МПЯ-1 А.

22. Протокол № 32-39-84 государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины МПЯ-1А.-Центрально-Черноземная МИС.-Курск.-1984.

23. Протокол № 34-32-85 государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины МПЯ-1А.-Владимирская МИС.-Покров.-1985.

24. А.с. 1709944 (СССР) Способ сбора ягод/НИЗИСНП; авт. Ильин В.В., Меметов А.Р., Цымбал А.А., Хайлис Г.А., Бычков В.В. .;заявл. 27.11.89.; опубл. 07.02.92.

25. Решение о внедрении положительных решений в конструкцию комбайна для уборки смородины МПЯ-1А от 19.05.1898.

26. Бычков В.В., Шкафар В.А., Цымбал А.А. и др. Новый комбайн для уборки смородины// Механизация и электрификация с/х. -1991.- № 8, с.26-27.

27. Ильин В.В., Цымбал А.А., Меметов А.Р., Бычков В.В. Новый ягодоуборочный комбайн КПЯ-1: совершенствование системы улавливания ягод.// Тракторы и с.-х. машины. 1991.- № 9.- с. 3235.

28. Протокол № 32-45-90 государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины КПЯ-1.- ЦЧМИС.-Курск.-1990.

29. ГОСТ 27969-88. Комбайны для уборки смородины. Общие технические требования.

30. Утков Ю.А., Цымбал А.А. Развитие механизации уборки ягодных культур. Обзорная информация. М., 1979-40 с.

31. Решение о постановке на производство МПЯ-1 № 268 от 29.12.1978.

32. Протокол № 32-57-78 государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины МПЯ-1.-ЦЧМИС.-Курск.-1978.

33. Утков Ю.А., Цымбал А.А., Пиленко П.И. Особенности использования машины МПЯ-1.// Техника в сельском хозяйстве.-1985-№9.-с.

34. Цымбал В.Д., Винер А.Е. Сборник научных трудов НИЗИСНП. 1979.

35. Цымбал В.Д., Ильинский А.С., Чарушников В.А. и др. Результаты испытания устройств для транспортировки ягод черной смородины с одновременной очистки от посторонних примесей. Плодоводство и ягодоводство нечерноземной полосы. Том 10. М-1977-с. 96-103.

36. Утков Ю.А. и др. Особенности использования машины МПЯ-1. Техника в сельском хозяйстве №9, 1985, с.-44.

37. Фрышев С.Г. Совершенствование комбайна МПЯ-1. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. №9, 1985, с.-48.

38. А.с. 214923 (СССР) Улавливающее приспособление к плодоуборочным машинам. НИЗИСНП; авт. Кротов A.M., Пилюгин М.Л., Утков Ю.А., Протасов В.Т.; заявл. 17.02.67.; опубл. 29.03.68.

39. А.с. 290742 (СССР) Устройство для улавливания плодов и ягод. НИЗИСНП; авт. Кротов A.M., Утков Ю.А., Гаврилюк Н.П.; заявл. 25.08.69.; опубл. 06.01.71.

40. А.с. 296526 (СССР) Улавливатель ягод. НИЗИСНП; авт. Утков Ю.А., Трушин К.Д.; заявл. 10.11.69.; опубл. 02.03.71.

41. А.с. 350433 (СССР) Улавливатель к ягодоуборочным машинам. НИЗИСНП; авт. Кротов A.M., Утков Ю.А., Гаврилюк Н.П.; заявл. 04.03.71.; опубл. 13.09.72.

42. А.с. 618071 (СССР) Ягодоуборочная машина.; авт. Ульянов

43. A.Ф., Чарушников В.А., Ильинский А.С. и др.; заявл. 1977.; опубл. 1978.

44. А.с. 1729323 (СССР) Улавливающее устройство ягодоуборочной машины. НИЗИСНП; авт. Утков Ю.А., Ильин

45. B.В., Бычков В.В.; заявл. 25.12.89.; опубл. 30.04.92.

46. А.с. 297343 (СССР) Ягодоуборочная машина. НИЗИСНП; авт. Утков Ю.А., Кротов A.M., Лазарь Б.М.; заявл. 23.05.69.; опубл. 11.03.71.

47. Ильинский А.С., Чарушников В.А. Пневматическая транспортировка и очистка ягод в машине непрерывного действия. Реф. сборник ЦНИИТЭИ Тракторы и Сельхозмаш, серия "сельхозмашины, агрегаты и узлы", 1977, вып. 4, с. 25-27.

48. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в механизации уборочных работ в садоводстве., М.: НИЗИСНП, 1987-92 с.

49. А.с. 791299 (СССР) Ягодоуборочная машина. НИЗИСНП; авт. Утков Ю.А., Кротов A.M., Оскарев В.В., Бычков В.В.; заявл. 13.06.79.; опубл. 30.12.80.

50. А.с. 1042653 (СССР) Ягодоуборочная машина. НИЗИСНП; авт. Утков Ю.А., Цымбал А.А., Оскарев В.В., Бычков В.В.; заявл. 19.05.82.; опубл. 23.09.83.

51. Бычков В.В. и др. Новый комбайн для уборки смородины. Механизация и электрификация сельского хозяйства. №8, 1991, с.-26.

52. Комбайн для уборки смородины КПЯ-1. Технические условия 23.2.2229-91.

53. Чеботарь И.Т., Утков Ю.А., Цымбал А.А и др. Обоснование конструкции универсального комбайна для уборки ягод. / / Тракторы и с.х. машины. 1988.- № 8.- с. 32-33.

54. Чеботарь И.Т., Утков Ю.А. Обоснование конструкции универсального ягодоуборочного комбайна.// Садоводство и виноградарство Молдавии. 1988.- № 9.- с. 19-23.

55. Чеботарь И.Т., Комогорцев В.Ф., Утков Ю.А. Обоснование конструкции ковшового улавливателя ягодоуборочного комбайна СВК-4С. // Садоводство и виноградарство Молдавии. 1991.- № П.- с. 46-48.

56. Протокол № 34-32-88 государственных приемочных испытаний универсального ягодоуборочного комбайна СВК-4С.-Владимирская МИС.-Покров.-1988.

57. Кривоносова А.Д., Кривцова Е.А., Утков Ю.А. Механизированная уборка ягод. М.: изд. НИЗИСНП, 1967-108 с.

58. Михеев Н.В., Гордеев А.С. и др. Механизация уборки плодов и ягод. Техника в сельском хозяйстве.-№9, 1980.

59. Михеев Н.В. Изыскание рациональной схемы улавливающего устройства ягодоуборочного комбайна. Механизация производственных процессов в садоводстве. Сборник научных трудов. ВНИИС им И.В. Мичурина Мичуринск - 1982 - вып. 37, с. 55;

60. Михеев Н.В. Результаты испытаний комбайнов для уборки смородины. Эффективность агротехнических приемов в интенсивном садоводстве. Сборник научных трудов. ВНИИС им И.В. Мичурина- Мичуринск-1983-, вып. 38, с. 104;

61. Михеев Н.В., Варламов Г.П. Пути снижения потерь ягод при уборке смородины комбайном МПЯ-1. Пути интенсификации садоводства. Сборник научных трудов. ВНИИС им И.В. Мичурина Мичуринск-1984-, вып. 42, с. 104;

62. Михеев Н.В., Варламов Г.П., Борисова Г.В. Зарубежные ягодоубор очные комбайны. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, №9, 1985, с 50

63. Михеев Н.В. Исследование процесса улавливания ягод в поточных ягодоуборочных комбайнах. Исследование рабочих органов машин для возделывания и уборки плодово-ягодных культур и винограда. Сборник научных трудов. ВИСХОМ, М-1987-с. 66-72;

64. Протокол № 34-21-83 (6053310) государственных испытаний смородиноуборочного комбайна "Йоонас" (Финляндия). ВГМС.-Покров-1983.-91с.

65. Протокол № 22-22-86 (301110) государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины "Йоонас" (Финляндия). Правдинский.-1986.-83с.

66. Протокол № 32-39-84 государственных приемочных испытаний комбайна для уборки смородины МПЯ-1А.-Центрально-Черноземная МИС.-Курск.-1984.

67. Варламов Г.П. и др. Зарубежные ягодоуборочные комбайны, испытанные в СССР. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. №9, 1985.

68. Варламов Г.П. и др. Тенденция развития конструкций машин и приспособлений для уборки плодов и ягод. М., 1971, 43-67.

69. Волков Ф. и др. Методы исследования в плодоводстве ГДР и ПНР. Сборник отчетов. М., ВИНТИСХ, 1968.

70. Головинский И. Механизированный сбор плодов. -Садоводство, 1972, №8, 11-12.

71. Дубровский А. и др. К вопросу создания вибрационных машин для сбора ягод. Тракторы и сельхозмашины, 1970, № 7, 31-32.

72. Князьков В. и др. Уборка и товарная обработка плодов и ягод. Садоводство, 1972, № 9, 44-45.

73. Механизация картофелеводства, бахчеводства, овощеводства и садоводства. Сборник научных работ, Саратов, 1972, вып. 13, 3-11.

74. Утков Ю.А. Об усовершенствовании ягодоуборочных машин. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1970, No 5, 38-40.

75. Цыцив М. Вибрационная уборка ягод с кустарниковых насаждений. Тракторы и сельхозмашины, 1971, № 2, 32-34.

76. Цыцив М. Об отделении примесей при вибрационной уборке черной смородины. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1971, № И, 43-44.

77. Bauer R. Uber Stammformen zur Vollmechanisierung des Anbaues und der Ernte bei der schwarzen Johannisbeere. -Erwerbsobstbau, 1969,11,8: 148-151.

78. Black currant harvesting now a simple matter. Farm engineering industry, 1971, 3, 7: 269.7879,80