Разработка и обоснование параметров валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Ульянов, Максим Владимирович

• Ульянов, Максим Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ульянов, Максим Владимирович

Обозначения, принятые в диссертации.

Введение.

Глава I. Анализ существующих технологий и технических средств для уборки плодов бахчевых культур

1.1. Значение бахчевых культур для аграрного производства.

1.2. Агротехника и технологии уборки плодов бахчевых культур.

1.2.1. Выборочная уборка плодов бахчевых культур.

1.2.2. Сплошная уборка плодов бахчевых культур.

1.3. Агротехнические требования к валкообразователям для уборки плодов бахчевых культур.

1.4. Цель и задачи исследования.

Глава II. Теоретические исследования по определению основных параметров валкообразователя активного типа

2.1. Конструкция валкообразователя активного типа и принцип его работы.

2.2. Определение усилия на плод некруглой формы при работе валкообразователя пассивного типа.

2.3. Определение усилия воздействия на плод при работе валкообразователя активного типа.

2.4. Теоретическое определение допустимого усилия при взаимодействии барабана валкообразователя активного типа с плодом.

2.5. Определение параметров материала деталей валкообразователя.

2.6. Определение предельно-допустимой поступательной скорости движения валкообразователя с активным приводом.

2.7. Теоретическое определение окружной скорости барабана валкообразователя.

2.8. Определение пути пройденного плодом при различных соотношениях скорости и угла установки секции валкообразователя.

Выводы.

Глава III. Методика проведения экспериментальных исследований работы валкообразователя активного типа

3.1. Программа исследований.

3.2. Методика проведения поисковых опытов.

3.3. Общая методика экспериментальных исследований.

3.4 Методика изучения некоторых физико-механических свойств плодов бахчевых культур.

3.4.1. Исследование фрикционных характеристик.

3.4.2. Исследование размерно-массовых характеристик.

3.4.3. Взаимодействие плодов с почвой и рабочими органами.

3.4.4. Прочностные характеристики плодов и плетей бахчевых культур.

3.5. Оборудование, приспособление и приборы, использованные при проведении исследований.

3.6. Методика исследования кинематических и конструкторских параметров валкообразователя.

3.7. Методика проведения полевых испытаний валкообразователя.

3.8. Методика проведения многофакторного эксперимента.

3.9. Факторы объекта исследования.

Глава IV. Результаты экспериментальных исследований валкообразователя активного типа

4.1. Коэффициенты трения покоя и движения плодов бахчевых культур.

4.1.1. Показатели трения плодов по почве и конструкторским материалам.

4.2. Определение высоты установки планки валкообразователя над поверхностью почвы.

4.3. Прочностные показатели плетей и их связей с плодами и почвой.iZ,i

4.4. Размерно-массовая характеристика плодов бахчевых культур.

4.5. Сопротивление плодов статическим нагрузкам.

4.6. Результаты экспериментальных исследований валкообразователя активного типа.

4.7. Оптимизация конструктивных параметров.

Выводы.

Глава V. Определение основных экономических показателей применения разработанного валкообразователя активного типа

5.1. Определение затрат на изготовление валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа.

5.2. Экономическая эффективность, полученная в результате использования валкообразователя активного типа на уборке бахчевых культур.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование параметров валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа»

Площади посевов бахчевых культур в России составляют около 500 тыс. га, из них 80% посевов возделываются без орошения, т.е. в богарных условиях. Наиболее распространенной бахчевой культурой является арбуз, занимающий более 70% всей посевной площади бахчевых; второе место принадлежит дыне (около 20%), и третье тыкве (около 10%) [7,21,60]. В богарном бахчеводстве 85% занимают посевы арбузов, являющиеся основным источником получения бахчевой продукции.

В современном производстве продукции растениеводства широко используют машинные технологии. Они позволяют снизить или полностью исключить долю ручного труда за счёт комплексной механизации технологических процессов. [7,46,101,104].

После резкого роста цен на энергоносители, удобрения, пестициды и сельскохозяйственные машины, производство сельскохозяйственной продукции стало дорогостоящим. При выращивании бахчевых, плодовых, овощных и других культур полностью исключить ручной труд невозможно из-за специфических свойств не только растений, но и плодов [15,28]. Поэтому для повышения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур, например бахчевых необходимо совершенствовать технологию и технические средства, позволяющие увеличить урожайность, уменьшить повреждаемость плодов при уборке, улучшить качество продукции, снизить её себестоимость. Для повышения эффективности возделывания бахчевых культур и обеспечения полной механизации технологических процессов, необходимо внедрение прогрессивных технологических приемов и создание специальных машин и орудий [48,93].

Применение усовершенствованных технологий и технических средств позволит получить ранние и дружные всходы, повысить урожайность и качество, уменьшить повреждаемость плодов при уборке, производить уборку плодов некруглой формы, снизить себестоимость полученной продукции.

Актуальность темы. При возделывании бахчевых культур уборка является самой затратной технологической операцией на нее приходится до 40% всех затрат.

Уровень механизации в крестьянских и фермерских хозяйствах, занимающихся производством бахчевых, составляет около 15%. Внедрение передовых технологий на базе комплексной механизации процесса уборки урожая позволит не только облегчить труд бахчеводов, но и поднять его производительность и снизить себестоимость продукции.

Имеющиеся технические средства, предназначенные для уборки плодов бахчевых культур, из-за высокой их стоимости не находят широкого применения среди мелких производителей. Разработанные в нашей стране и за рубежом средства механизации уборки бахчевых имеют низкую производительность и по показателям повреждаемости плодов не отвечают агротребованиям.

В связи с этим, остаётся актуальной проблема механизации уборки плодов бахчевых культур преимущественно некруглой формы и создания конструкции валкообразователя активного типа, способного производить их уборку с минимальным травмированием. Решение данной проблемы будет способствовать улучшению экономических показателей сельскохозяйственного производства за счёт снижения затрат ручного труда, выполнения всех работ в лучшие агротехнические сроки, повышения товарного выхода продукции, реализуемой по более выгодным ценам.

Цель исследования. Создание валкообразователя активного типа для уборки плодов бахчевых культур, преимущественно некруглой формы, уменьшающего их травмирование до показателей агротребований, снижающего долю ручного труда, увеличивающего срок хранения плодов.

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить физико-механические свойства плодов бахчевых культур.

2. Провести анализ существующих валкообразователей, выяснить их преимущества и недостатки.

3. Разработать валкообразователь плодов бахчевых культур активного типа, способный убирать плоды некруглой формы, с минимальным их повреждением.

4. Теоретическими и экспериментальными исследованиями обосновать конструктивные и кинематические параметры разработанного валкообразователя, провести его производственные испытания.

5. Определить экономическую эффективность применения валкообразователя активного типа для уборки плодов бахчевых культур.

Объект исследования. Технологический процесс уборки плодов бахчевых культур, преимущественно некруглой формы с применением валкообразователя активного типа.

Научная новизна работы заключается в разработке и исследовании конструкции валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа для уборки плодов некруглой формы, защищенного патентом РФ на изобретение; теоретическом и экспериментальном обосновании конструктивных и кинематических параметров валкообразователя, подтвержденных экспериментальными исследованиями.

Практическая значимость работы состоит в использовании новой конструкции валкообразователя активного типа, теоретическом и экспериментальном обосновании его параметров, рекомендациях по уборке плодов бахчевых культур некруглой формы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованный процесс уборки плодов бахчевых культур некруглой формы.

2. Конструкция валкообразователя плодов бахчевых культур, защищенная патентом РФ на изобретение № 2399192.

3. Аналитические зависимости, определяющие конструктивные и кинематические параметры валкообразователя.

4. Математическая модель, описывающая процесс работы валкообразователя активного типа.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанной конструкции валкообразователя.

6. Технико-экономическая оценка эффективности использования разработанной конструкции валкообразователя активного типа.

Реализация результатов исследований. Производственные испытания валкообразователя активного типа для уборки плодов бахчевых культур некруглой формы проводились на полях КХ «Терса» Дубовского района, Волгоградской области; КФХ «Масленникова С.П.», ИП КФХ «Михайличенко А.Н.», ИП КФХ «Дашевский А.Г.» Быковского района,

Волгоградской области.

Апробация. Основные результаты исследований по работе докладывались на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Волгоградская ГСХА» (2008.2011гг.), ФГОУ ВПО «АЧГАА» (2010г.), Всероссийском молодежном образовательном форуме «Селигер-2010», «Селигер-2011», 2-й Межрегиональной выставке инновационных проектов «ВИП-2010», Специализированной выставке «Агропромышленный комплекс»(2010.2011 гг.), 1-ом Волгоградском молодежном инновационном конвенте 2010г., Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодежи (2010.2011гг.), 1-ой инновационной выставке достижений в Волгоградской области 2011г., программе «У.М.Н.И.К.» 2011г., Всероссийском конкурсе «Ползуновские гранты» 2011г., проекте «Стимулирование молодежного инновационного предпринимательства в РФ» 2011г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 печатных работ, четыре из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено три патента РФ на изобретения, конструкция валкообразователя отмечена золотой медалью ВЦ «Царицынская ярмарка» в 20 Юг, получен диплом ВВЦ в 2011г. За разработанный валкообразователь получено три гранта:

- «Ползуновские гранты»;

- программа «У.М.Н.И.К.»;

Стимулирование молодежного инновационного предпринимательства в РФ».

Общий объем опубликованных работ составляет 5 п.л., из них 3.28 п.л. принадлежит автору.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложений.