Повышение эффективности выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты путем совершенствования технологии и оптимизации параметров уборочного агрегата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Гузанов Максим Сергеевич

• Гузанов Максим Сергеевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Гузанов Максим Сергеевич

Оглавление

Список сокращений и основных условных обозначений

Введение

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования к выращиванию и уборке раннеспелой белокочанной капусты

1.2 Анализ технологий выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

1.3 Аналитический обзор конструкций технических средств выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

1.4 Особенности технологического процесса выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

1.5 Способы повышения эффективности выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

1.6 Цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫБОРОЧНОЙ УБОРКИ РАННЕСПЕЛОЙ БЕЛОКОЧАННОЙ КАПУСТЫ

2.1 Математическая модель выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

2.1.1 Анализ закономерности роста массы кочанов капусты

2.1.2 Общая математическая модель выборочной

уборки капусты

2.2 Исследование технологического процесса работы уборочного агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

2.2.1 Операции технологического процесса работы Уборочного агрегата

2.2.2 Технологическая схема работы уборочного агрегата

2.3 Разработка модели работы агрегата для выборочной уборки

2.3.1 Модель работы первого блока

2.3.2 Модель работы второго блока 48 2.3.2.1 Исследование пропускного потока рабочих за столом доработки

2.3.3 Модель работы третьего блока

2.4 Определение основных параметров агрегата для Выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

2.5 Оптимизация параметров уборочного агрегата

2.5.1 Обоснование и разработка метода оптимизации параметров агрегата и количества обслуживающего персонала

2.5.2 Разработка компромиссных задач

2.5.3 Расчёт технико-экономических показателей работы агрегата

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Объекты исследований, приборы и оборудование

3.3 Характеристика условий экспериментальных исследований

3.4 Методы и порядок определения показателей технологического процесса, предусмотренных программой исследований

3.5 Агротехническая оценка

3.6 Эксплуатационно-технологическая оценка работы уборочного агрегата

3.7 Обработка результатов экспериментальных данных

4 ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Анализ статистической обработки данных

4.2 Анализ общей математической модели выборочной уборки

раннеспелой белокочанной капусты

4.2.1 Анализ экспериментальных данных

4.2.2 Компьютерная программа расчёта основных показателей выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты

4.3 Анализ исследований модели работы агрегата для выборочной уборки

4.3.1 Исследование 1-го блока модели работы агрегата

4.3.2 Исследование 2-го блока модели работы агрегата

4.3.3 Исследование 3-го блока модели работы агрегата

4.4 Определение основных параметров уборочного агрегата

5 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ УБОРОЧНОГО АГРЕГАТА И КОЛИЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА

5.1 Разработка матрицы четырёхфакторной модели планирования экспериментов

5.2 Анализ результатов экспериментальных данных четырёхфакторной модели планирования экспериментов

5.3 Решение и анализ компромиссных задач

5.4 Разработка матрицы двухфакторного планирования экспериментов

5.5 Анализ результатов эксперимента данных двухфакторной модели планирования экспериментов

5.6 Определение рациональных параметров агрегата для Выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты и рационального количества обслуживающего персонала

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫБОРОЧНОЙ УБОРКИ РАННЕСПЕЛОЙ БЕЛОКОЧАННОЙ КАПУСТЫ 113 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 118 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 121 ПРИЛОЖЕНИЯ

Список сокращений и основных условных обозначений

тср - средняя масса кочана, кг;

Ь, с - эмпирические коэффициенты;

I - время роста, дни;

тк - общая масса кочана, кг;

тв - верхний интервал массы кочана, кг;

тн - нижний интервал массы кочана, кг;

Nуб - количество кочанов пригодных к уборке, шт;

№га - количество растущих растений капусты на одном га, шт;

Р - вероятность созревания кочанов капусты в пределах тв - тн;

т0 - изменение верхней границы интервала массы кочанов, кг; А( - средний интервал времени между уборками урожая, дни; Тсм - время смены заполненной сетки, сек; Тзап - время заполнения сетки собранными кочанами, сек; Псб - производительность рабочих на сборе кочанов, шт/мин; пк - количество кочанов в сетке, шт;

псб - производительность одного рабочего на сборе кочанов капусты, шт/мин; Ур - рабочая скорость движения агрегата, м/сек;

Ур - урожайность капусты, шт/м; $ - длина рядка, м;

Nраб - количество рабочих, занятых на сборе кочанов, чел;

Рт - вероятность поступления т заявок в единицу времени, шт; т - количество заявок в единицу времени, шт; а - интенсивность поступления заявок, ед. в ед. времени;

к - количество заявок, кочанов, на расстоянии 1 -го метра, шт;

^ср - средняя рабочая скорость движения агрегата, м/сек;

Тоб - время обслуживания одного кочана, поступившего на стол доработки, шт/сек;

^зап - среднее время заполнения одной сетки, сек;

пк - среднее количество кочанов в сетке, шт; Л - интенсивность обслуживания, ед. в ед. времени;

Я - относительная пропускная способность;

Аб - абсолютная пропускная способность одного канала

А6п - общая пропускная способность;

Вр - ширина захвата агрегата, м;

А - ширина междурядья, м;

^раб - количество рабочих на сборе кочанов, чел;

&АГР - грузоподъёмность агрегата, т;

пс - среднее количество заполненных сеток на агрегате, шт;

- производительность агрегата для выборочной уборки, т/см; Е - объём выполненных работ за период наблюдений, т; Тсм - сменное время, час;

Wо - производительность за 1 ч основного времени, т/ч; То - время основной работы агрегата, ч;

К - коэффициент использования рабочего времени смены и готовности агрегата;

Зт - трудозатраты, чел.ч/т;

пп, пв - количество людей постоянных и вспомогательных, чел;

№агр - часовая производительность агрегата, т;

ЭЗ - энергозатраты, МДж/т; еж - затраты живого труда, МДж; еп - прямые энергозатраты, МДж;

ег - удельная энергоёмкость трактора, на 1 ч работы, МДж; Е^р - удельная энергоёмкость агрегата, на 1 ч работы, МДж; Wm - производительность агрегата за 1ч сменного времени, т; ПР - приведённые затраты, руб/т;

И - прямые эксплуатационные затраты на единицу наработки руб/т.;

К - капитальные вложения на единицу наработки, руб/т;

Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

И - прямые эксплуатационные затраты, руб/т;

З - затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб/т;

Г - затраты на горюче-смазочные материалы, руб/т;

Р - затраты на техническое обслуживание и капитальный ремонт, руб/т;

Ам - затраты на реновацию, руб/т;

Х0 - постоянная величина

Х1 - урожайность разового сбора, т/га;

Х2 - ширина захвата агрегата, м;

Х3 - скорость движения агрегата, м/сек;

Х4 - длина рядка, м.

ККлр - производительность агрегата;

¥УТЗ - трудозатраты;

Ууэз - энергозатраты;

УГпз - приведённые затраты;

К

г - компромиссный критерий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты путем совершенствования технологии и оптимизации параметров уборочного агрегата»

Введение

Основной овощной культурой открытого грунта на Северо-Западе РФ является капуста белокочанная [14]. Белокочанная капуста - холодостойкое растение семейства крестоцветных, которая содержит в себе углеводы,

каротин, сухие вещества, сахар и витамины С, В1, В2 , В6 . Посадки белокочанной капусты составляют 45-50% площадей, занимаемых овощами открытого грунта. Уровень развития отрасли и биологический агроландшафт Северо-Запада России достаточны для получения её высоких урожаев. В овощеводческих хозяйствах до 15% всех площадей занимают посадки раннеспелой капусты. Ранний урожай белокочанной капусты является источником витаминной продукции, пользуется у потребителей большим спросом. При высоких рыночных ценах, ранний урожай является высокоэффективным продуктом.

Особенность роста растений раннеспелой белокочанной капусты в условиях Северо-Запада состоит в том, что на формирование массы кочана оказывают существенное влияние различные факторы, такие как: поздние весенние заморозки, обеспеченность влагой растений в период вегетации, глубины залегания грунтовых вод, неоднородность почвенного плодородия даже в пределах одного поля, различная энергия роста растений и другие. Развитие кочанов капусты происходит неравномерно, масса отдельных кочанов имеет значительный разброс. Применение укрывного материала и капельного полива даёт возможность устранить негативное влияние климатических условий, но данные меры требуют больших денежных затрат. При посадке капусты в конце апреля возможно получение товарных кочанов (ГОСТ Р 518092001) [31] уже в середине июня. Так как достижение товарной годности кочанов (массой свыше 0,4 кг) происходит в различные сроки, сбор раннеспелой продукции в хозяйствах Северо-Западного региона РФ на посадках капусты производится 4.. .5 раз в течение уборочного периода.

Особенность ценообразования продукции раннеспелой белокочанной капусты состоит в существенном изменении цены реализации за период сбора

урожая. Так цена реализации в начальный период уборки может в 3...5 раз превышать цену реализации в конце уборки, что объясняется появлением на рынке новых поставщиков продукции и насыщением рынка.

Наиболее трудоёмкой операцией при возделывании раннеспелой капусты является уборка, на долю которой приходится до 67% трудозатрат от суммы затрат труда на её производство. Поэтому остро стоит проблема сокращения затрат ручного труда путём совершенствования существующих технологий и повышения эффективности технических средств частичной механизации [19,20]. Актуальной проблемой является усовершенствование технологии выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты и разработка уборочного агрегата, позволяющего осуществлять уборку, предреализационную подготовку и упаковку готовой продукции. Процесс выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты с применением средств частичной механизации требует более глубокого изучения взаимосвязи различных факторов, влияющих на затраты труда и приведённые затраты. К таким факторам относятся: площадь посадок, урожайность капусты, ширина захвата уборочного технического средства, рабочая скорость его движения, длина рядка. Использование усовершенствованной технологии выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты и уборочного агрегата с оптимальными параметрами, позволит существенно снизить затраты труда на уборку.

Научная новизна работы:

- обоснование общей математической модели выборочной уборки белокочанной капусты, описывающей процесс уборки раннеспелой капусты;

- обоснование конструктивно-технологической схемы предлагаемого агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты;

- обоснование метода оптимизации параметров агрегата по технико-экономическим показателям с использованием теории планирования экспериментов;

- обоснование математических моделей решения компромиссных задач при поиске экстремумов функций технико-экономических показателей и математические модели определения технико-экономических показателей работы агрегата;

- обоснование эффективности усовершенствованной технологии выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты.

Практическая значимость научной работы заключается в следующем:

- разработан уборочный агрегат, который можно применять практически во всех регионах РФ;

- материалы диссертации могут оказаться полезными при подготовке курсов по математическому моделированию в агроинженерии и других смежных отраслях;

- усовершенствована технология выборочной уборки белокочанной капуты, которая позволяет снизить приведённые затраты на уборке.

Материалы диссертационной научной работы доложены и одобрены:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ, г. Санкт-Петербург-Пушкин в 2012, 2014 годах;

- на международной научно - практической конференции «Аграрная наука 21 века. Актуальные исследования и перспективы» СПбГАУ, г. Санкт -Петербург-Пушкин в 2013 году;

- на 6-м и 7-м смотре - сессии аспирантов и молодых учёных по отраслям наук в ФГБОУ ВПО ВГМХА им. Н.В. Верещагина в 2012, 2013 годах;

Проведённые исследования явились составной частью работ, выполняемых в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии в соответствии с планом фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2011 - 2015 годы по теме 09.01.02 « Разработать наукоёмкие ресурсосберегающие машинные технологии и технические средства возделывания и уборки зерновых, масличных, кормовых и других культур» и программы фундаментальных научных исследований государственных

академий наук на 2013 - 2020 годы по теме: «Фундаментальные проблемы и принципы разработки интенсивных машинных технологий и энергонасыщенной техники нового поколения для производства основных групп продовольствия».

Основные положения и результаты исследований опубликованы в 12 научных работах, в том числе 3 научные работы в перечне изданий, рекомендованных в ВАК РФ.

Основные научные положения работы, выносимые на защиту следующие:

- общая математическая модель выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты;

- конструктивно-технологическая схема предлагаемого агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты;

- метод оптимизации параметров агрегата по технико -экономическим показателям с использованием теории планирования экспериментов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований технико-экономических показателей работы уборочного агрегата;

- представлена оценка экономической эффективности усовершенствованной технологии выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты в хозяйствах Ленинградской области ЗАО «Победа» и ЗАО «Племхоз имени Тельмана».

Диссертационная работа состоит из введения шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. При общем объёме 156 страниц, включает 60 рисунков 16 таблиц и 8 приложений.

Диссертант выражает слова благодарности за помощь в разработке агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты Н.В. Романовскому, А.В. Сергееву, В.И. Шамонину и научному руководителю А.Н. Перекопскому

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования к выращиванию и уборке раннеспелой белокочанной капусты

В овощеводческих хозяйствах примерно 10...15% площадей, занимаемых капустой, составляют ультроранние и ранние сорта, которые реализуются при уборке в торговую сеть. Раннеспелая белокочанная капуста возделывается в основных севооборотах. Посадка растений производится рассадочным способом. Рассада выращивается в мини-блоках или традиционным способом в закрытом грунте, от выбора способа производства рассады зависит себестоимость получаемой продукции [73].

По выполненному анализу результатов обработки информации о характеристиках полей овощеводческих хозяйств Северо-Западного региона РФ, можно сказать, что около 42,9% всех полей имеют длину гона от 300 до 400 метров, а средняя площадь поля - участки размером до 3 га. Овощеводческие хозяйства расположены в основном около больших городов. Контуры полей ограниченны дорогами, мелиоративными каналами, на полях находятся столбы линий электропередач [72].

Посадка растений раннеспелой белокочанной капусты производится на ровной поверхности с междурядьем 75 см. Количество растений на гектаре составляет 42.44 тысячи штук. Для посадки выбираются ультроранние и ранние сорта растений, обработка растений гербицидами не производится [73].

Борьба с сорными растениями производится механическим способом. Также в ранний период развития кочанов производится окучивание растений и, при необходимости, рыхление междурядий [13].

На свежую белокочанную капусту, предназначенную для поставки предприятиям розничной торговой сети и общественного питания, а также реализации в розничной торговой сети распространяется государственный

стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 51809-2001 «Капуста белокочанная свежая, реализуемая в розничной торговой сети».

Белокочанную капусту в зависимости от сроков созревания подразделяют на раннеспелую, среднеспелую, среднепозднюю и позднеспелую. В зависимости от качества капусты, её подразделяют на два класса: первый и второй.

Для раннеспелой белокочанной капусты по ГОСТ предъявляются следующие требования и потребительские нормы:

- внешний вид: кочаны свежие, целые, вполне сформировавшиеся, непроросшие, типичной для ботанического сорта формы и окраски, без повреждений сельскохозяйственными вредителями, без излишней внешней влажности, с чистым срезом кочерыги;

- запах и вкус: свойственные данному ботаническому сорту, без постороннего запаха и привкуса;

- длинна кочерыги над кочаном не более 3,0 см;

- масса зачищенного кочана должна соответствовать сроку уборки до первого июля не менее 0,4 кг, с 1 июля до 15 августа не менее 0,5.0,6 кг;

- упаковка: капуста должна быть упакована так, чтобы обеспечить её надлежащую сохранность.

1.2 Анализ технологий выборочной уборки раннеспелой белокочанной

капусты

Сбор урожая раннеспелой белокочанной капусты происходит в течение 15.20 дней, с периодичностью 3.5 дней. Полный сбор урожая на одном поле, производится за 4.5 раз. В связи с этим цена на раннеспелую белокочанную капусту может превышать цену поздней до 4.5 раз. График изменения средней цены на белокочанную капусту за три года в зависимости от сроков уборки, представлен на рисунке 1.1.

о

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Срок уборки, дни

Рисунок 1.1 - График изменения цены реализации белокочанной капусты в зависимости от сроков уборки.

Начало выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты определяется следующими условиями:

- отдельные кочаны капусты достигли товарной годности (ГОСТ Р 518092001);

- прибыль от реализованной продукции должна быть максимальной. Над проблемой снижения трудозатрат при уборке белокочанной капусты

работают ведущие институты: СЗНИИМЭСХ, ВИМ, ВНИИО и другие организации.

В настоящее время в овощеводческих хозяйствах применяются, в основном, две технологии выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты [8, 94]:

- выборочная уборка раннеспелой капусты вручную [45];

- выборочная уборка с применением средств частичной механизации [11,12].

Выборочная уборка_раннеспелой капусты вручную.

Технологический процесс выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты вручную, выполняется следующим образом. Рабочие перемещаются вдоль борозды, срезают и укладывают в сетку кочаны, достигшие товарной пригодности. Наполненные сетки укладываются в междурядья. Сбор и доставка заполненных сеток к месту реализации или хранению производится с помощью самоходного шасси, на платформу которого грузятся сетки. С целью уменьшения количества рейсов часто происходит перегрузка транспортного средства, в следствии чего происходит нарушение правил дорожного движения и техники безопасности, что является большим недостатком этого способа. На (рисунке 1.2) изображён фрагмент транспортировки заполненных сеток раннеспелой продукцией самоходным шасси Т-16 М.

Проведенный анализ ручной уборки в ЗАО «Агротехника» Тосненского района Ленинградской области показал, что производительность, с учетом всех задействованных в технологическом процессе рабочих, не высока, и при урожайности разового сбора до 7,5 т/га составляет на одного человека не более 60 кг/ч.

Рисунок 1.2 - Транспортировка заполненных сеток на Т-16 М.

Выборочная уборка с применением средств частичной механизации.

В данной технологии рабочие перемещаются вдоль борозды за средством частичной механизации, срезают и укладывают кочаны, достигшие товарной годности, на платформу или транспортёр. Затем на краю поля собранные кочаны капусты дорабатывают и затаривают в сетки. Последовательность операций технологического процесса выборочной уборки средствами частичной механизации зависит от конструкции технического средства.

1.3 Аналитический обзор конструкций технических средств частичной механизации выборочной уборки раннеспелой белокочанной

капусты

Существует большое количество различных конструкций технических средств частичной механизации для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты, которые можно разделить на:

- платформы;

- транспортёры.

Платформы и транспортёры для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты можно разделить по типу их агрегатирования.

Платформы: Транспортёры:

- навесные; - навесные;

- полунавесные; - полунавесные.

- самоходные.

Платформы навесные

Примером навесной платформы может служить платформа ПНСШ-12А, конструктивная схема которой изображена на рисунке 1.3.

8

Рисунок 1.3 - Платформа ПНСШ-12А:

а - вид платформы с боку; б - вид платформы сверху.

1. - Боковые стелажи-плащадки.

2. - Задняя площадка.

Платформа выпускалась в Советском Союзе в 1970-85 годы, которая агрегатируется с самоходными шасси Т-16М. Элементы платформы устанавливаются на раму шасси вместо самосвального кузова. Платформа состоит из двух боковых 1 и задней стеллажей-площадок 2. При работе платформы боковые площадки находится в горизонтальном положении. В транспортное положение боковые стеллажи-площадки устанавливаются с

помощью лебедки. Рабочий процесс осуществляется следующим образом: платформа двигается по междурядьям, рабочие производят сбор достигших товарной пригодности кочанов и укладывают их на стелажи-площадки. При заполнении платформы, на краю загона производится складирование продукции на край поля или перегрузка её в транспортное средство для доставки убранной продукции к месту реализации или хранения. При необходимости на краю поля производится затаривание продукции в мешки, ящики, сетки. Достоинство навесной платформы заключается в её высокой маневренности. С помощью платформы ПНСШ-12А убирают овощи, посаженые с междурядьем 45-90 см. Рабочая ширина захвата платформы 8,4 м, рабочая скорость 0,5-1,15 км/ч. Платформу обслуживает тракторист и 6 ... 12 рабочих сборщиков.

Проведённые хронометражные наблюдения за работой платформы ПНСШ-12 в ЗАО «Победа» Ленинградской области показали, что объем расположенной на платформе продукции достигает 1,0.1,3 т, а рабочая скорость перемещения платформы составляет 0,15.0,3 м/с. При урожайности 7,5 т/га время заполнения платформы составляет 40.45 минут. Затаривание продукции из платформы в сетки, составляет 35.40 минут. Коэффициент использования рабочего времени не высок и составляет Ксм=0,45.0,5, что можно отметить в качестве особенности данной технологии. Вышеуказанное средство обладает высокой вместимостью, что необходимо при работе на полях с ограниченными поворотными полосами. Производительность одного рабочего сборщика при применении платформы составляет 80 кг/ч.

В настоящее время платформы ПНСШ-12А не выпускаются аналогичных конструкций на производстве также нет.

Хозяйственным способом изготавливается навесная на трактор класса 1,4 "Беларус" платформа шириной захвата 4,2 метра (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Навесная платформа, изготовленная хозяйственным способом.

Платформа представляет собой площадку для накопления убранной продукции, которая может быть снабжена опорными колесами с целью разгрузки колес трактора и предотвращения образования колеи.

Аналогичная по конструкции платформа для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты производится фирмой CONTAINER HOLDER EQUIPMENT (Италия), рисунок 1.5.

Рисунок 1.5 - Платформа фирмы CONTAINER HOLDER EQUIPMENT.

При заполнении платформы продукцией происходит разгрузка её на краю поля. Рабочий процесс выполняется аналогично платформе ПНСШ-12А.

Недостатки навесных платформ заключаются в том, что технологическая операция доработки и затаривания кочанов в тару, сетку производится на краю поля, а не во время загрузки собранных кочанов, что требует дополнительное время на затаривание собранной продукции. Из -за навесных стеллажей-площадок трактор теряет свою манёвренность т.к. увеличиваются его габаритные размеры. При заполнении платформы собранной продукцией происходит смещение центра тяжести трактора на заднюю ось, что приводит к разгрузке его передней оси.

Платформы полунавесные

Полунавесная овощеуборочная платформа ПОУ-2 изображена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Платформа овощеуборочная ПОУ-2:

1 - дополнительные борта;

2 - платформа ПОУ-2.

Платформа выпускалась в Советском Союзе, она агрегатируется с тракторами класса 0,6.1,4, представляет собой одноосный полуприцеп. При уборке, к площадке кузова крепятся в горизонтальном положении борта 1, образуя дополнительные площади для накопления убранных кочанов капусты. При сборе продукции в тару, заполненная тара перемещаться на площадку кузова. Платформу обслуживает 1 тракторист и 8 человек рабочих сборщиков. Рабочая скорость составляет 0,2-1,2 км/ч. Технологический процесс выборочной уборки заключается в следующем. Рабочие собирают пригодную к реализации овощную продукцию и укладывают её в тару, которая расположена на платформе. После заполнения платформы, на краю поля продукция перегружается в транспортные средства для доставки к месту хранения или реализации.

Недостатки полунавесных платформ аналогичные недостаткам навесных платформ.

Платформы полунавесные с затариванием продукции в сетки

Данный тип платформ предусматривает технологические процессы: сбор пригодной для реализации продукции, затаривание собранной продукции в сетки (ящики) и накопление заполненных сеток на платформе. На платформах данных конструкций кроме рабочих, производящих сбор продукции, есть рабочие непосредственно на платформе, которые производят складирование убранной продукции в тару, сетку.

В Советском Союзе в 1970 году была разработана Николаевским филиалом ГСКБ по овощным машинам города Москвы платформа АУС-1, изображённая на рисунок 1.7. Данная платформа применялась для уборки огурцов. Технологическая схема платформы АУС -1 аналогична технологическому процессу выборочной уборки ранней белокочанной капусты.

Рисунок 1.7 - Платформа для уборки огурцов, АУС-1:

1 - горизонтальные транспортёры;

2 - вертикальный транспортёр;

3 - накопительная платформа.

АУС-1 выполнена в виде полуприцепной платформы. В задней части которой установлены два транспортера 1, перемещающих собранную рабочими сборщиками продукцию к наклонному транспортеру 2, который поднимает собранную продукцию на платформу 3 где происходит затаривание её в сетки (ящики). Заполненная тара складируется на платформе. При заполнении платформы, её перемещают на край поля для перегрузки заполненных сеток (ящиков) в транспортное средство для последующей доставки продукции к месту реализации или хранения.

Аналогичные платформы по технологическому процессу, выпускает голландская фирма «МЕиЖЕ», рисунок 1.8 а и б [112].

а) б)

Рисунок 1.8 - Платформы для сбора овощей, фирмы «NIEUWE»

а - общий вид платформы; б - работа платформы в поле на уборке овощей.

В России разработан механизированный комплекс сбора овощей, аналогичной конструкции голландской фирмы «NIEUWE», рисунок 1.9.

2 5 * 12 3 1

1 - Конбейер наклонный

2 - Конбейер горизонтальный

3 - Тележка

4 - Трактор

5 - Контейнер

Рисунок 1.9 - Механизированный комплекс сбора овощей.

Основное отличие комплекса уборки овощей от конструкции выше перечисленных платформ заключается в том, что продукция наклонным конвейером 1, выгружается на горизонтальный конвейер 2, по бокам которого по длине всей платформы установлены контейнеры. Продукция с транспортера 2 укладывается в контейнера, которые при заполнении сгружается на край поля и перемещается к местам складирования.

В Белоруссии разработана платформа для сбора овощей, рисунок 1.10.

Рисунок 1.10 - Транспортёр навесной для выборочной уборки конструкции Гомельского завода.

Недостатки полунавесных платформ с затариванием кочанов в тару заключаются в том, что применение вышеприведённых платформ возможно только при сплошной уборке белокочанной капусты, т.к. колея не согласуется с междурядьями посадок растений, а клиренс прицепов не позволяет движение по посадкам капусты. Необходимы специальные схемы посадок продукции.

Платформы самоходные с доработкой кочанов капусты

К частичной механизации уборки относятся платформы, на которых кроме оборудования для фасовки продукции установлено оборудование для ревизии или при необходимости осуществляется её частичная доработка или сортировка.

Самоходная платформа для сбора овощей такого типа, изготовлена в США, рисунок 1.11.

Рисунок 1.11 - Платформа для уборки овощей производства США.

Платформа оснащена гусеничными движителями. Имеет транспортёр для сбора кочанов капусты, который подаёт на стол инспекции убранную

продукцию. На столах производится ревизия и сортировка продукции. Далее она фасуется в тару, которая складируется на платформе. При заполнении платформы упакованная продукция перегружается на краю поля в транспортные средства и далее доставляется к местам реализации или складирования.

Недостаток данной платформы заключается в том, что для применения её на выборочной уборке капусты нужны определённые схемы посевов. Габаритные размеры данной платформы не позволяют работать ей на мелко контурных полях.

К навесным транспортёрам для выборочной уборки ранней белокочанной капусты можно отнести следующие конструкции средств частичной механизации.

В России в ООО ЛТД «Городок» (город Чудово, Новгородская область) выпускался транспортёр для уборки овощей [68,69] аналогичный по конструкции транспортеру БР-1000, производства Голландии, рисунок 1.12.

Транспортёры навесные [2]

Рисунок 1.12 - Навесной транспортёр БР-1000 для выборочной уборки.

При установке специального борта на серийно выпускаемые прицепы, предусматривается возможность навески данного транспортёра на установленный борт. По мере заполнения прицепа кочанами транспортёр перемещается вдоль борта прицепа. Применение транспортёров для уборки белокочанной капусты, базирующихся на серийно выпускаемых прицепах, возможно только при сплошной уборке или при организации специальных схем посадок капусты. Кроме того необходимы технологических проходы, так как колея прицепов не согласуется с междурядьями, а клиренс недостаточен для движения по посадкам.

Наиболее типичной является конструкция навесного на трактор или платформы транспортёра SP - 1000 производства Голландии. В качестве аналога данная конструкция была использована для разработки в России транспортёров (ЛТД «Городок») и Республики Беларусь (ОАО « Гомельский радиозавод»), рисунок 1.13.

б

Рисунок 1.13 - Транспортёр, конструкции Гомельского завода:

а - общий вид транспортёра; б - работа транспортёра в поле.

Разработанные транспортёры для уборки овощей в своей конструкции предусматривают возможность агрегатирования их с тракторами или использование их в составе платформ. Конструктивное исполнение отдельных элементов транспортёра, его технические характеристики зависят от его основного назначения.

Для снижения нагрузки на колёса трактора и, как следствие, снижения риска образования колеи при работе транспортёры изготавливаются в полунавесном и прицепном варианте [104].

Транспортёры полунавесные

При выборочной уборке овощей с высокой урожайностью разового сбора (раннеспелая белокочанная капуста), производят загрузку убранной продукции в сопутствующее транспортное средство, например, транспортёры конструкции и производства Республики Беларусь - ТПУ, рисунок 1.14 [46].

Рисунок 1.14 - Транспортёр полунавесной универсальный типа ТПУ, Республика Беларусь.

Для уборки овощей с невысокой урожайностью, загрузка может производиться в сменный прицеп, входящий в состав агрегата (трактор + транспортёр). Примером транспортёра такой конструкции является транспортёр СВ 3-046, производства Чехии, [58, 59] рисунок 1.15. В данный момент этот транспортёр не выпускается.

Рисунок 1.15 - Плоский сборщик овощей СВ 3-046 производства Чехии.

Аналогом конструкции плоского сборщика овощей СВ 3-046, является транспортёр-конвейер, фирмы «CONVEYOR BELTS», производства Италии, рисунок 1.16 [113].

Рисунок 1.16 - Транспортёр - конвейер «CONVEYOR BELTS»

Недостатки полунавесных транспортёров заключаются в том, что применение рассмотренных транспортёров возможно только при сплошной

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гузанов Максим Сергеевич, 2015 год

Т„ -

о

время основной работы агрегата, час.

То = Тм ■ К, (2.39)

где, К - коэффициент использования рабочего времени смены и готовности агрегата, (К = 0,75), [99].

Оценка затрат труда, чел.ч/т. Трудозатраты определяются по формуле, [60]:

з = п +

W

агр

(2.40)

где пп , пв - количество рабочих основных и вспомогательных, чел;

Waгр - часовая производительность агрегата, т.

Оценка энергозатрат, МДж/т. Энергозатраты определяются по формуле, [40]:

Е + Е

ЭЗ = Еж + Еп + Е +Еагр (2.41)

' см

где, еж - затраты живого труда, МДж/ч; еп - прямые энергозатраты, МДж/т;

^ - удельная энергоёмкость трактора, на 1 ч работы, МДж; Е^ - удельная энергоёмкость агрегата, на 1 ч работы, МДж; Wcм - производительность агрегата за 1ч сменного времени, т. Оценка приведённых затрат, руб/т. Приведённые затраты на единицу продукции в рублях определяются [67]:

ПР = И+КЕ, (2.42)

где И - прямые эксплуатационные затраты на единицу наработки руб/т; К - капитальные вложения на единицу наработки, руб/т продукции; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (0,15);

Прямые эксплуатационные затраты на единицу наработки в рублях определяются по формуле, [64]:

И = З + Г + Р + Ам (2.43)

где, З - затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб/т; Г - затраты на горюче-смазочные материалы, руб/т наработки; Р - затраты на техническое обслуживание и капитальный ремонт, руб/т;

Ам - затраты на реновацию, руб/т.

Приведённые выше формулы были использованы для расчёта технико-экономических показателей работы агрегата при выборочной уборке, при обработке опытных данных, компьютерном моделировании и определении оптимальных параметров агрегата.

Выводы:

1. Разработана общая математическая модель выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты, позволяющая определить основные её показатели (время роста кочанов до первой уборки, средний интервал времени между последующими уборками и массу убранного урожая капусты).

2. Представлены способы повышения эффективности выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты путём совмещения операций технологического процесса и оптимизации параметров уборочного агрегата и количества обслуживающего персонала.

3. Разработаны технологическая схема и модель работы агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты. Определено основное условие поточного технологического процесса.

4. Выявлены основные технико-экономические показатели и основные факторы, влияющие на них.

5. Обоснован метод математического моделирования рациональных параметров агрегата и рационального количества обслуживающего персонала с использованием теории планирования экспериментов.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

Целью экспериментальных исследований являлась проверка теоретического обоснования технологического процесса работы уборочного агрегата и его основных параметров при выборочной уборке раннеспелой белокочанной капусты, а также сбор информации о показателях работы уборочного агрегата в реальных условиях [28, 30].

Основной задачей экспериментальных исследований являлся: анализ технологического процесса работы агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты при различных значениях урожайности капусты и длины рядка с целью определения рациональных параметров уборочного агрегата и количества обслуживающего персонала при минимальных затратах [34].

Экспериментальные исследования были проведены с использованием общих методик испытаний и методик, обеспечивающих получение и обработку информации на ПК.

3.2 Объект исследований, приборы и оборудование

Объектом исследований являлись технология выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты и уборочный агрегат, разработанный в лаборатории «Технологий и технические средства производства овощей» в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии.

Конструктивно-технологическая схема агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты представлена на рисунках 3.1.

Рисунок 3.1 - Конструктивно-технологическая схема агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты.

Агрегат состоит из основной рамы 5, которая опирается на два опорных колеса 6 с одной стороны, с другой стороны располагается прицепное устройство 7 для соединения с трактором. В передней части рамы находится площадка 4 для накопления готовой продукции (платформа агрегата), в задней части установлен наклонный транспортёр 2, к которому прикреплены горизонтальные транспортеры 1 для сбора кочанов. Элеватор подает убранную продукцию на стол инспекции 3, где производится при необходимости ее доработка, после этого продукция упаковывается в тару 8 (сетка, коробка) [80].

Обслуживающий персонал: 1 - тракторист; 2 - рабочих за столом доработки; несколько рабочих сборщиков кочанов. Агрегат работает с трактором класса 1,4 (МТЗ-80/82), оборудованным ходоуменьшителем.

Привод рабочих органов агрегата осуществляется от гидросистемы трактора, регулируется дросселем.

Технологический процесс выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты осуществляется следующим образом. В рабочем положении транспортеры устанавливаются в горизонтальное положение перпендикулярно раме агрегата, агрегат движется по полю, рабочие сборщики срубают пригодную для реализации продукцию (кочаны свыше 0,4 кг)

укладывают её на транспортер. Транспортёрами продукция доставляется к подъемному элеватору и далее на стол инспекции, где производится ревизия продукции (при необходимости доработка) и упаковка в сетки. Заполненные сетки складируются на накопительной площадке (платформе) уборочного агрегата. При заполнении платформы агрегата его перемещают на край поля, заполненные сетки перегружают в транспортное средство для доставки их к местам реализации или хранения. Общий вид агрегата для выборочной уборки представлен на рисунках 3.2 ... 3.4.

Рисунок 3.2 - Работа агрегата в поле на уборке раннеспелой белокочанной капусты.

Рисунок 3.3 - Вид агрегата сбоку:

1 - накопительная платформа агрегата; 2 - стол доработки; 3 - место крепления агрегата к трактору.

Рисунок 3.4 - Вид агрегата сзади:

1 - горизонтальный транспортёр в транспортном положении;

2 - горизонтальный транспортёр в рабочем положении;

3 - наклонный транспортёр.

Приборы и оборудование. Для проведения экспериментальных исследований использовались следующие приборы и оборудование (таблица 3.1):

Таблица 3.1 - Приборы и оборудование.

Наименование Название Пределы измерения Погрешность

Весы электронные Серии SK 0-10 кг +/- 0,5 г

Линейка масштабная Можга ГОСТ 0-1 м +/- 1 мм

5094-74

Секундомер СК-60 0-1 ч +/- 0,2 с

Градуированная РМ-5 0-5 м +/- 1 мм

рулетка

Микрокалькулятор Citizen PE-570 - -

Также при проведении исследований используются дополнительные приспособления и средства - шпагат, лопата, колья, ящики тарные, овощные

сетки, брезент для отбора проб, мешки полиэтиленовые, ведомости рабочие, листы наблюдательные.

3.3 Характеристика условий экспериментальных исследований

Время проведения исследований: начало - июнь 2012, 2013г, окончание

- август 2012, 2013г.

Характеристика места проведения экспериментальных исследований: поля ЗАО «Победа» Ленинградской области в период уборки ранних сортов белокочанной капусты.

2

Общая площадь под опытами - 10 га. Размер учётной делянки 30 м . Рендомизированное распределение опытных делянок по всей площади учётной делянки. Повторность опытов трёхкратная. Экспериментальные исследования проводятся на посадках ранней капусты. Профиль поверхности почвы в опыте

- ровная поверхность.

На экспериментальном участке выделяются опытные делянки и отдельные делянки для проведения агротехнической оценки, настройка и регулировка агрегата для проведения экспериментальных исследований [89].

Проведение хронометражных наблюдений за работой агрегата на выборочной уборке ранней белокочанной капусты производится при установившемся режиме работы агрегата в трёхкратной повторности. Регистрируются следующие показатели технологического процесса [3 4]:

- масса одного кочана;

- количество кочанов в одной заполненной сетке;

- урожайность разового сбора раннеспелой белокочанной капусты;

- время заполнения одной сетки;

- время смены одной заполненной сетки на пустую;

- время разгрузки агрегата;

- рабочая скорости движения агрегата при разной урожайности капусты и ширине его захвата;

- количество кочанов, годных к реализации, на 10 метрах одного рядка;

- время между уборками пригодных к реализации кочанов капусты;

- производительность уборочного агрегата за 1ч сменного времени.

Производственные испытания агрегата для выборочной уборки ранней

белокочанной капусты выполнялись в хозяйствах Ленинградской области ЗАО «Победа» и ЗАО «Племхоз имени Тельмана».

3.4 Методы и порядок определения показателей технологического процесса, предусмотренных программой исследований

1. Масса одного кочана.

Определение массы одного кочана производится выборочным методом. На выборку берётся до 30 кочанов, которые находятся в разных заполненных сетках. Взвешивается их масса с точностью до 0,5 грамм. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

2. Количество кочанов в одной сетке.

Определение количества кочанов в одной сетке производится следующим образом. На выборку берутся три заполненные сетки и в них считается количество кочанов. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

3. Урожайность разового сбора.

Для определения урожайности фиксируются данные: расстояние пройденное агрегатом, ширина его захвата. По полученным данным определяется площадь собранных кочанов. Масса убранной продукции определяется пересчётом заполненных сеток, перемноженных на средний вес заполненных сеток. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

4. Время заполнения одной сетки.

При определении времени заполнения одной сетки, производится замер времени в период от начала заполнения сетки до конца наполнения её. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

5. Время смены заполненной сетки.

При определении времени смены одной заполненной сетки, производится замер времени в период: снимают заполненную сетку с сеткодержателя; завязывают её; кладут на платформу агрегата; устанавливают следующую пустую сетку. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

6. Время разгрузки агрегата.

При определении времени разгрузки агрегата производится замер времени в период от начала разгрузки агрегата, который наполнен сетками с капустой, до окончания разгрузки. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

7. Рабочая скорость движения агрегата.

Определение рабочей скорости движения агрегата производится в зависимости от времени, за которое он прошёл учётную делянку. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

8. Количество годных кочанов.

Определение количества пригодных к реализации кочанов капусты на 10-ти метрах одного рядка производится подсчётом пригодных к реализации кочанов на одном рядке делянки. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

9. Время между уборками пригодных к реализации кочанов капусты.

Производится замер времени (дней) между каждым сбором урожая

ранней белокочанной капусты. Данные заносятся в таблицу (см. приложение А).

10. Производительность уборочного агрегата за 1ч сменного времени.

В зависимости от урожайности капусты, рабочей скорости движения агрегата, ширины его захвата, длины рядка по разработанной матрице четырёхфакторного планирования экспериментов (таблица 5.2) производится замер общей массы собранных кочанов капусты в период за один час сменного времени. Данные заносятся в таблицу (см. приложение Б).

Агротехническую оценку работы агрегата проводили в соответствии с утверждённой методикой СТО АИСТ 001 - 2010 [97]. При агротехнической оценке агрегата для выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты определялись:

- полнота уборки кочанов;

- повреждение кочанов.

В качестве проб используются затареные в сетку кочаны, собранные при прохождении учётной делянки. Последовательность разбора проб следующая.

1. Проба взвешивается с точностью до 0,5 г..

2. Кочаны разделяются на стандартные (свыше 0,4 кг.) и нестандартные (менее 0,4 кг.). Нестандартные разделяются на не стандарт по весу и по виду. Каждая фракция взвешивается.

3. Определяются повреждения кочанов. К слабым повреждениям относятся повреждения до 3-х плотно прилегающих листьев на длине до 5 см. Каждая фракция взвешивается и заносится в таблицу.

4. Из массы стандартных кочанов выбираются кочаны, требующие доработки и взвешиваются.

5. С кочанов, требующих доработки, удаляются зелёные листья (свободный лист).

6. В массе стандартных кочанов выбираются кочаны, требующие доработки кочерыги.

7. Определяется количество кочанов, загрязнённых землёй.

Данные заносятся в таблицу (см. приложение В).

3.6 Эксплуатационно-технологическая оценка работы агрегата

Основными эксплуатационно-технологическими показателями являются производительность за час эксплуатационного и сменного времени.

Первичные показатели, регистрируемые при испытаниях:

- время основной работы агрегата;

- объём выполненных работ за период работ.

Эксплуатационно-технологическая оценка агрегата проводилась в соответствии с методикой СТО АИСТ 002 - 2010. Делянки, на которых проводится данный вид оценки, должны соответствовать агротехническим требованиям на посадки для механизированной уборки ранней белокочанной капусты. Регистрация показателей производится в соответствии с разработанной матрицей четырёхфакторного планирования экспериментов (таблица 5.2) и заносятся в таблицу (см. приложение Б).

3.7 Обработка результатов экспериментальных данных

Математическая обработка полученных данных производится методом математической статистики [18, 65].

Статистический анализ рассматривает методы обработки случайных величин с целью получения их показателей для формирования выводов, принятия решений и прогнозирования.

Экспериментальные данные обрабатывались на ЭВМ с использованием статистического пакета STATGRAPHICS Centurion и пакета системы Excel.

При изменении случайных величин для каждой совокупности результатов определяют статистические характеристики:

1. Математическое ожидание случайной величины характеризует среднее значение суммарной величины и определяется по формуле:

n

I

m — —

п , (31)

где - случайные величины;

п - число точек массива данных.

Точность математического ожидания определяется с помощью доверительного интервала, в котором находится суммарная погрешность с установленной вероятностью 95%. Интервал погрешности определяется с помощью коэффициента Стьюдента по формуле, [24]:

а

£ ='Ти ' (32)

где ' - коэффициент Стьюдента для заданной надёжности и числе степени свободы, и = 1; а - среднеквадратичное отклонение.

2. Дисперсия случайной величины характеризует разброс случайных величин относительно центра распределения вероятностей и вычисляется по формуле:

В =

X(х ~т)2

-. (3.3)

п х '

3. Среднеквадратичное отклонение есть корень квадратный из дисперсии. Характеризует разброс случайных величины в единицах случайной величины:

а = 4В. (3.4)

4. Коэффициент вариации характеризует разброс случайных величин относительно среднего в долях или процентах:

_ а

0 = т . (3 5)

Количество опытов определялось по методике, приведённой Мельниковым С.В. [62]. При значении доверительной вероятности Р=0,95 значение предельной ошибки Л не должно превышать среднего квадратичного отклонения. С помощью критерия Фишера выполняется проверка адекватности для оценки точности аппроксимации экспериментальных данных, некоторой

теоритической зависимостью У = / (я):

Р = ^ - П / /2) , (3.6)

У

где Оаа - дисперсия адекватности;

Оу - дисперсия воспроизводимости. Дисперсия адекватности определяется по формуле:

1 п

1 ^^ ^ 2

Ваа = „ , 'X(т — т1) , (3.7)

— 1 — 1 п=1

n ■

где N - число серий;

I - число переменных параметров функции /(х) ; т - среднее значение измеряемой величины в данной серии; т1 - теоретическое значение измеряемой величины. Дисперсия воспроизводимости определяется по формуле:

1 п

Оа' = ЩПЛ) 'Е^-^)2 , (38)

где п - число повторностей в опытах;

тр - постоянные значения функции /(х) принятой формуле. При доверительной вероятности Р=0,95 и при степени свободы числителя /1 = n — i и числом степени свободы знаменателя /2 = N (п — 1)

теоретическое значение критерия Фишера Рт находится по таблицам.

77/77

Теоретическая зависимость считается адекватной при г р — гтабл

Проверка однородности дисперсий агротехнических измерений выполняется по статистическим критериям Фишера и Кохрена [62]. Отношение максимальной дисперсии к сумме всех дисперсий является критерием Кохрена:

Кк = °птх

КП N (3.9)

X а

Критерий зависит от числа степеней свободы /1 = N и /2 = п — 1 Если экспериментальное значение критерия не превышает табличного значения, то гипотеза об однородности дисперсий подтверждается.

По критерию Фишера, группу дисперсий можно считать однородной,

если ^р — ^табл . Величина, полученная при отношении наибольшей группы

дисперсии к меньшей, сравнивается с табличным значением Б-критерия при уровне вероятности Р.

После статистической обработки опытных данных по всем экспериментам составляются сводные таблицы, строятся графики функциональных зависимостей. По индексу корреляции проводится оценки точности функциональной зависимости взаимосвязи показателей. Индекс корреляции определяется по формуле:

*Ч1—^Т , (3.10)

Б

где Бост - остаточная дисперсия. Остаточная дисперсия находится по формуле:

Е (У э — Ут У

Б ост

п

где Уэ - координата экспериментальной точки; Ут - координата теоретической точки.

(3.11)

Выводы:

1. Разработан порядок определения показателей технологического процесса выборочной уборки капусты, предусмотренные программой и методикой.

2. Разработана и обоснована конструктивно -технологическая схема уборочного агрегата. Представлен общий вид агрегата.

4 ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ результатов экспериментальных данных включает в себя следующие этапы исследования:

- обработка и анализ статистических данных, полученных при полевых опытах [78];

- исследование и анализ общей математической модели выборочной уборки ранней капусты, проверка её на адекватность;

- исследование и анализ модели рабочего процесса агрегата для выборочной уборки;

На рисунке 4.1 представлена блок-схема последовательности выполнения обработки экспериментальных данных.

Рисунок 4.1 - Блок-схема последовательности анализа экспериментальных данных.

4.1 Анализ статистической обработки данных [18]

Результаты полевых опытов были получены в виде массива цифр. Для предварительного их анализа и оценки разброса по результатам измерений построены графики для основных исследуемых процессов (рисунки 4.2.4.9).

Анализ графических материалов позволяет пояснить, оценить изменение данных и их статистических показателей.

Изменение массы кочанов раннеспелой белокочанной капусты при 1...4 уборках приведены на рисунке 4,2.

- 1 уборка 2 уборка

<0

х 1,5 15

го ' а: 1,5

1 о; ¡10,! -^т^тж^^^/

и и

™ О

1 5 9 13 17 2125 29 33 37 4145 49 53 57 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57

Номер кочана

Номер кочана

а) б)

3 уборка 1,5 -4 уборка

^ 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 0

Номер кочана 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 4145 49 53 57

Номер кочана

в) г)

Рисунок 4.2 - Изменение массы кочанов:

а) первая уборка; б) вторая уборка; в) третья уборка; г) четвёртая уборка.

Изменение количества кочанов в заполненной сетке (рисунок 4.3).

О

О

т

о н а ч о

и

е ч

о

4О

2О

1 уборка

^^^ ^ мм

1 5 9 1317 2125 29 33 37 4145 49 53 57

Номер сеток

о

X

(И

т

о

а:

о

ш

о

2 уборка

4О 20 О

15 9 13172125 2933374145495357 Номер сетки

О

а)

б)

о

X

(И

т

о

а:

40

о ь 20

со ш I- и

§ 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 4145 49 53 57

Номер сетки

о

X

(И

1 <и

ко ект

со <и

о

40

20

15 9131721252933374145495357

Номер сетки

в) г)

Рисунок 4.3 - Изменение количества кочанов в заполненной сетке:

а) первая уборка; б) вторая уборка; в) третья уборка; г) четвёртая уборка.

Изменение урожайности разового сбора раннеспелой белокочанной

капусты (рисунок 4.4).

0

0

о р

>

1 уборка

2 уборка

6,5

П5

< 6 т

л 5,5 т с

о5 I 4,5

1 5 9 13 17 2125 29 33 37 4145 49 53 57 Номер опыта

9,8

с9 8,8

о р

>

1 5 9 13 17 2125 29 33 37 4145 49 53 57 Номер опыта

о р

>

а)

3 уборка

10,6 10,4 10,2 10 9,8 9,6

1 5 9 1317 2125 29 33 374145 49 53 57 Номер опыта

4,8

а

< 4,6 т

л 4,4 т

8 4,2 х

4

а

*

о р

>

б)

4 уборка

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 Номер опыта

в) г)

Рисунок 4.4 - Изменение урожайности разового сбора:

а) первая уборка; б) вторая уборка; в) третья уборка; г) четвёртая уборка.

Изменение времени смены одной заполненной сетки (рисунок 4.6).

е

е р

ей

1 уборка

34

к

е32 с

=5 30 28

" 26 24

15 9131721252933374145495357

Номер опыта

е с

ОС О)

I и

е р

ей

2 уборка

ос

^ 32 I * 30

28 26 24

у*!

1 5 9 131721252933374145495357

Номер опыта

а)

3 уборка

£ 34 5 £ 32

§ Ч

<= £ 30

Со ^ £ Й 28 1 и <и 26

ей

_Л_Л_АЛЛу_Л

1 5 9 131721252933374145495357 Номер опыта

ак

е р

ей

б)

4 уборка

ен 34 ен к

32

30

5 <4 28

26

1 5 9 13 17 2125 29 33 37 4145 49 53 57

Номер опыта

в) г)

Рисунок 4.5 - Изменение времени смены заполненой сетки:

а) первая уборка; б) вторая уборка; в) третья уборка; г) четвёртая уборка.

Время заполнения одной сетки кочанами капусты (рисунок 4.5).

1 уборка

^ 60 й 58 с 56 £ 54 е52 мс 50 1 48

е р

ей

к е с

* 56

2 уборка

! 50

1 5 9 1317 2125 29 33 374145 49 53 57

Номер опыта

с 52 50 мс 48

| 46 -

рем 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57

ей

Номер опыта

а)

б)

52 50

с 48

60 ет 55

ч^yJvJ^лAJUlAAA7VAJvA/ | 50

ш 46 -

са 1 5 9 1317 2125 29 33 374145 49 53 57

Номер опыта

45 ос

I 40 -

£ 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57

Номер опыта

в) г)