Совершенствование поточных линий для послеуборочной обработки зернокомбайнового вороха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Начинов, Дмитрий Сергеевич

• Начинов, Дмитрий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Начинов, Дмитрий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА.

1.1. Анализ особенностей машинного производства зерна в России.

1.2. Производство и технический уровень техники для послеуборочной обработки зерна в России.

1.3. Анализ состояния механизации послеуборочной обработки зерна в России.

1.4. Анализ технологий и средств механизации послеуборочной обработки зерновых за рубежом.

1.5. Цели и задачи работы.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

ДЛЯ ПОТОЧНОЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА.

2.1. Конструкции и технологические особенности приемников малосыпучих сельскохозяйственных материалов.

2.2. Конструкции машин для предварительной очистки зернокомбайнового вороха.

2.3. Технологии сушки и конструкции зерносушилок.

2.4. Конструкции металлических цилиндрических емкостей для хранения зерна.

2.5. Влияние транспортных средств межоперационного перемещения материала на качество зерна.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНОЛГОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ЗЕРНОКОМБАЙНОВОГО ВОРОХА.

3.1. Изучение влияния влажности зерновых материалов на угол естественного откоса.

3.2. Определение формы бунта вороха, получаемого при самосвальной выгрузке.

ГЛАВА 4. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И ИСХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ РАСЧЕТА

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ.

4.1. Определение пропускной способности приемника зернокомбайнового вороха.

4.2. Методика расчета рабочего объема приемника зернового вороха.

4.3. Методы расчета приемника вороха в поточной линии.

4.4. Методика определения вместимости компенсирующих емкостей перед зерносушилкой.

ГЛАВА 5. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ.

5.1. Изучение устойчивости работы системы приема и предварительной очистки зернокомбайнового вороха.

5.2. Изучение временного хранения и охлаждения зерна в вентилируемых металлических силосах.

5.3. Изучение влияния работы шнековых и скребковых конвейеров на энергопотребление.

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТОЧНОЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБОАБОТКИ ЗЕРНОКОМБАЙНОВОГО ВОРОХА.

6.1. Практическая реализация результатов исследований.

6.1.1. Результаты работы поточной линии зернопункта ЗАО «Колхоз

Уваровский».

6.2. Определение экономической эффективности от эксплуатации поточной линии на зернокомбайновом ворохе.

6.3 Перспектива поточной послеуборочной обработки зернового вороха.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование поточных линий для послеуборочной обработки зернокомбайнового вороха»

Основой увеличения производства сельскохозяйственной продукции являются повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники и внедрение современных машинных технологий [3, 63], в послеуборочной обработке урожая. В этой связи, в настоящее, время все большую актуальность приобретает проблема совершенствования зерноочистительно-сушильных комплексов (КЗС) и поточных линий, осуществляющих послеуборочную обработку зерна. Анализ развития отрасли по производству зерна показывает, что внедренные в систему агропромышленного комплекса страны КЗС, технологические схемы которых, ставшие классическими, не в полной мере отвечают современным достижениям экономии энергетических и материальных средств, снижению трудозатрат и себестоимости, сохранности и обеспечения качества зерна.

Созданные, в конце 80х годов прошлого столетия, зерноочистительно-сушильные комплексы КЗС-25Ш и КЗС-50 превосходили по техническому уровню своих предшественников, но не устраняли полностью недостатки поточной технологии, используемой в нашей стране. Значительные объемы строительных работ, особенно нулевого цикла, отсутствие специализированных фирм и технических средств для их выполнения, практически срывают или затягивают сроки ввода в эксплуатацию КЗС. Типовые проекты на КЗС, разработанные в свое время ЦИТЭПсельхоззерно, рассчитаны на обработку зерна влажностью только до 20%. При обработке высоковлажного зерна, что часто имеет место в наших условиях, эти комплексы существенно теряют свою производительность, нарушая при этом поточность приема вороха зерна из-под комбайнов. Отсутствие приемника для такого вороха, а также невозможность приема на обработку двух одновременно созревающих культур, приводит к временному складированию влажного вороха или одной из культур в бунты. Необходимость складирования материала в бунты вызывает повышение себестоимости и увеличение потерь зерна. Анализ эффективности эксплуатации КЗС в Кировской области показал, что отсутствие емкостей для временного хранения предварительно очищенного и высушенного зерна, вместимостью 150-200 т в поточных линиях производительностью 20 т/ч, приводит к снижению производительности этих линий до 30%, а в некоторых случаях и более. При этом необходимо отметить, что паспортная производительность машин предварительной очистки зернового вороха, входящих в состав КЗС, обеспечивается при его влажности только до 16% и засоренности 2%. Удаление мелких семян сорняков на этих машинах не предусмотрено. Наличие подобных семян в зерновом материале приводит к самосепарированию его в сушильных камерах зерносушилок (особенно шахтного типа), что отрицательно сказывается на качестве зерна из-за неравномерности его нагрева и сушки. При поступлении на КЗС зернового вороха влажностью более 16% снижается производительность по приему до 30%, а потребление топлива на сушку увеличивается на 8. .10%.

Отсутствие прямой технологической связи КЗС со складами и зернохранилищами в период уборки увеличивает потребность в мобильных транспортных средствах. При влажности предварительно очищенного зерна более 22%, отделение приема ОП-50, входящее в состав ЗАВ-25, с общей вместимостью бункеров 200 тонн, не обеспечивает полное опорожнение и качественное временное хранение зерна при максимальной загрузке. Технологическая схема комплексов не предусматривает также временное хранение зерна после циклической его сушки в зерносушилках.

На основе анализа работ КЗС последнего поколения по обработке на них зернового вороха влажностью более 22%, следует сделать вывод, что большинство отмеченных недостатков могут быть устранены при установке в них приемников комбайнового вороха зерна минимум на две культуры и емкостей для промежуточного хранения предварительно очищенного и высушенного зерна. Такие емкости необходимо иметь между отделением приема зернового вороха и зерносушилкой, зерносушилкой и очистительным отделениями.

При этом отметим, что эффективная работа поточных технологических линий, с учетом отмеченного, во многом зависит от места расположения хозяйства, производящего зерно, его специализации и наличия квалифицированных специалистов по послеуборочной обработке.

За последние 20 лет особых технолого-технических изменений в аграрном секторе России не произошло, а спад производства зерна (начиная с 90- годов прошлого столетия) из года в год имеет место [3, 107, 113, 117]. Можно с достаточной объективностью, не вдаваясь в политико-экономические обстоятельства реформ, предположить, что на спад производства зерна существенное влияние оказали два обстоятельства. Первое, - разрушение связи государственной системы хранения зерна, и второе, - неразвитая материально-техническая база послеуборочной обработки и хранения зерна у его производителей. При плановом производстве второе обстоятельство не было столь заметно, т.к. обобщенная государственная система хранения зерна позволяла маневрировать зерновыми потоками. На потери зерна в основном обращали внимание только специалисты и, в некоторых случаях, руководители хозяйств производителей.

Вопросам теории, расчету технологических процессов послеуборочной обработки сельскохозяйственных материалов, в т.ч. и зерна, проектированию поточных линий зерноочистительной и сушильной техники, снижению потерь, энергозатрат, себестоимости и повышению производительности при производстве посевного материала, определению качественных показателей последнего в зависимости от назначения и сортности посвящены работы А.В. Авдеева [1], А.А. Авдеевой [6], В.И. Анискина [8], В.А. Алейникова [7], Р.Н., Волика [21], В.Д. Галкина [27], А.Д. Галкина [26], А.П. Гержоя [28],

A.Г. Громова [33], А.С. Гинзбурга [30], Г.А. Гуляева [36], JI.B. Гячева [37],

B.П. Елизарова [38], В.И. Жидко [40], И.В. Захарченко [42], Л.И. Кроппа [51], Н.Н. Колчина [49], И.Г. Лысых [57], Г.Р. Озонова [121], В.А. Резчикова [85, 86], В.Ф. Самочетова [91], Л.А. Трисвятского [103, 104], Н.Н. Ульриха [105], Н.А. Урханова [106], Ю.Л. Фрегера [110], Г.Ф. Ханхасаева [113], В.Д. Шафоростова [117], Ф.Н. Эрка [120] и другх. Среди зарубежных ученых эти проблемы изучали A. Auzelins [122], Н. Becker [123], Н. Sallans [123], Н. Brown [124], К. Escombe [124], Н. Burgart [125], Н. Clive [126], Н. Hoffman [126], С. Culpin [127], Н. Dohler [129], D. Farig [130], Н. Look [130], S. Koferd [133], Z. Katie [132] и другие.

Анализ данных работ показал, что большинство из них относится к исследованию и созданию техники и поточных линий для послеуборочной обработки зерна и других культур, а обработка семян масличных, зернобобовых, крупяных и др., подтверждает только универсальность технологии на базе этой техники. При этом особенности комбайнового вороха отличного от зерновых культур, обрабатываемого по «классической» (ЗАВ и КЗС) технологии, не учитываются, что обуславливает повышенные потери убранного урожая (например, по семенам подсолнечника до 18% и рапсу до 30%) [119] и снижение их посевных качеств. Устранению перечисленных недостатков в поточной технологии и механизации послеуборочной обработки комбайнового вороха и посвящена данная работа. При этом основные исследования и обоснование направления усовершенствованной технологической схемы линии и входящих в нее технических средств были направлены на реализацию поточной обработки комбайнового зернового вороха повышенной влажности.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Начинов, Дмитрий Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ современного состояния технологии и уровня механизации послеуборочной обработки комбайнового зернового вороха в АПК России показывает, что обработка вороха повышенной влажности (более 22%) поточно практически не осуществляется на серийных пунктах типа КЗС и ЗАВ. Это объясняется их ограниченными технологическими возможностями, в том числе из-за используемой в качестве приемного устройства завальной ямы, а также недостаточной изученностью свойств такого вороха.

Зарубежный опыт для решения данного вопроса не может быть использован в полной мере из-за значительного отличия условий уборки в США и европейских странах, где повышенная влажность комбайнового зернового вороха встречается крайне редко. В связи с изложенным сформулированы основные задачи исследований.

2. Нашими исследованиями подтверждено, что комбайновый зерновой ворох повышенной влажности относится к малосыпучим сельскохозяйственным материалам. Установлено также, что физико-технологические свойства зернокомбайнового вороха повышенной влажности (более 22%) можно улучшить путем смешивания его с кондиционным (сухим) по влажности зерном. При этом увеличение объема сухого зерна к влажному в смеси пшеницы, ржи и ячменя более 1:2,5, а овса 1:3, мало влияет на изменение сыпучести зерновой массы. Полевыми опытами определено, что автомобильный прицеп «Сармат», при боковой самосвальной разгрузке зернокомбайнового вороха повышенной влажности образует бунт с пятью неразрывными объемами различной высоты. При этом средняя длина буна составила 9,2 м, а максимальная высота - 2,3 м. На основе этих показателей, а также с учетом свойств вороха и опыта эксплуатации приемных бункеров картофелесортировальных пунктов, имеющих подвижное дно, автором разработана конструкция приемника для зернокомбайнового вороха повышенной влажности.

3. Обобщение результатов испытаний и изучение работы межоперационных транспортирующих средств в зерноочистительно-сушильных агрегатах и комплексах показали, что, при эксплуатации вертикально ковшевых норий, величина травмирования и повреждений зерна от использования их может иметь минимальные значения (до 0,01%). Основное влияние на травмирование зерна в шнековых конвейерах оказывает частота вращения витков шнека. В скребковых конвейерах повреждение зерна зависит от влажности и кратности его пропусков через конвейер. Из общего количества травмированных семян, прошедших послеуборочную обработку на известных поточных линиях, на долю зернопроводов приходится от 11 до 25%. Экспериментально определено, что в технологических поточных линиях более экономичнее по отношению к скребковым конвейерам, устанавливать шнековые конвейера, потребление электроэнергии которых в 2,5 раза ниже. Сокращение длины зернопроводов с 30 м до 6 снижает количество травмированного зерна в 6. 11 раз.

4. Решающим фактором обеспечения машинной послеуборочной обработки комбайнового зернового вороха является применение технологий на основе систем «приемник - предварительная очистка» вороха и «временное хранение - сушка» очищенного зерна, с использованием накопительных систем в пункте обработки. При этом теоретически установлено, что оценку уровня совместимости эксплуатации этих систем можно определить суммарной вместимостью Q вороха приемников и предварительно очищенного зерна накопительными емкостями. Расчет Q проведен с учетом функции qe(t), относящейся к сезонному производству зерна и суточному поступлению вороха соответственно за период уборки. При этом в соответствии с поступлением вороха за сезон уборки и зерна, требующего сушки, на зерноток график работы поточной линии имеет вид трапеции.

5. Установлено, что пропускная способность приемника комбайнового вороха повышенной влажности прямо пропорционально зависит от минимального валового сбора урожая, максимального поступления вороха на обработку в течение суток и продолжительности периода уборки, и обратно пропорционально от количества уборочных дней, нормативного времени уборки, минимального поступления вороха на обработку в течение суток и максимального времени работы транспорта при перевозке вороха от комбайнов. При этом, на основании экспериментальных исследований серийных поточных линий неравномерность объемов сбора урожая определена в пределах от 1,5 до 6, обслуживания транспортом - от 1,0 до 5,0, суточного поступления вороха — от 1,0 до 10 и запаса пропускной способности от 2,0 до 6,0.

6. Изучение в хозяйственно-полевых условиях функционирования усовершенствованной нами технологической поточной линии и разработанных опытных систем «приемник - предварительная очитка» комбайнового вороха и «временное хранение - сушка» предварительно очищенного зерна, в т.ч. повышенной влажности, при эксплуатации сушилки по «классической» схеме и при переводе зоны охлаждения в сушильную, показало, что оба варианта работы поточной линии обеспечивают надежное и эффективное выполнение технологического процесса при обработке исходного вороха. Показатели работы, полученные в хозяйственных условиях, подтверждают основные положения проведенных исследований, обеспечивая доведение влажности зерна до кондиционной. Так при «классической» схеме работы максимальная влажность зерна в ворохе достигала 22%, а при переводе зоны охлаждения в сушильную - 33%.

7. Анализ показателей экономической эффективности эксплуатации поточной технологической линии для послеуборочной обработки зернокомбайнового вороха в хозяйстве ЗАО «Колхоз Уваровский» Московской области, Можайского района в течение двух сезонов уборки показывает, что включенные в ее состав технические средства обеспечивают получение положительного результата по критерию балансовой прибыли (срок службы 10 лет), при этом абсолютная эффективность составляет 2 738,1 тыс. руб. Капитальные вложения, при эксплуатации линии на зерновом ворохе повышенной влажности (более 22%), окупаются практически за три сезона уборки урожая.

8. Результаты проведенных исследований, полученные данные расчетов и экспериментальных работ использованы предприятиями ЗАО «Агропромтех-ника» (г. Киров) и «СКВ по сушилкам «Брянсксельмаш» в инструкциях по эксплуатации и при корректировке конструкторской документации на поточные линии и зерносушильную технику. С 2004 года результаты разработок автора по эксплуатации технологических средств поточных линий по послеуборочной обработки зернокомбайнового вороха повышенной влажности, вошли в сопроводительную документацию, позволяя увеличить диапазон работы таких линий с 20% до 33% исходной влажности вороха.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Начинов, Дмитрий Сергеевич, 2005 год

1. Авдеев А.В. Механико-технологические основы расчета и проектирования сельскохозяйственных зерносушильных линий. Дисс. докт. техн. наук. — М.: ОАО ВИСХОМ, - 1992.

2. Авдеев А.В., Каленов С.Э., Начинов Д.С. и др. Приемное отделение линии для зерновых и мелкодисперсных материалов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004, № 11, с. 56.

3. Авдеев А.В., Кремнев Ю.А. Механизация послеуборочной обработки семян и увеличение производства зерна. Ж. Тракторы и сельскохозяйственные машины, №5, 2000, с. 18-21.

4. Авдеев А.В., Левков Л.Э. Тенденция развития системной номенклатуры хранения зерна // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002, №2. с. 14.

5. Авдеев А.В., Левков Л.Э., Начинов Д.С. Металлические зернохранилища зарубежных конструкций // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2003, № 1.

6. Авдеева А.А. Обоснование термо-технологических приемов сушки пшеницы на сушилках типа «С». Дисс. канд. техн. наук. М.: ОАО ВИСХОМ, 2004.

7. Алейников В.М. и др. Интенсификация процесса сушки и энергосбережения в шахтных и камерных зерносушилках. Автор, докт. техн. наук, М., 1988

8. Анискин В.И. Технологические и технические решения проблемы сохранности зерна в сельском хозяйстве: Автореф. дис. док. техн. наук. — М., 1985,43 с.

9. Анискин В.И., Рыбарук В.А. Теория и технология сушки и временной консервации зерна активным вентилированием / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т механизации сел. хоз-ва. М.: Колос, 1972, 200 с.

10. Бегимтаев Х.И. Результаты экспериментальных исследований питателя-дозатора грубых кормов // Вестник с.-х. науки Казахстана. 1985, с. 15-18.

11. Борисов A.M. Исследование вертикальных шнековых транспортеров. Ж. Тракторы и сельхозмашины, №9, 1972.

12. Борисов A.M., Мягков Г.Т., Липов Ю.Н., Фатеев М.Н. Механизация погрузочно-разгрузочных работ в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1973.

13. Вальднер Н.К. Методика испытаний сушильных установок с.-х. назначения. -М.: ОНТИ ВИСХОМ, 1970.

14. Виндижев H.JI. Травмирование семян шнеками. // Зерновое хозяйство, 1973, №8, с. 41.

15. Виндижев H.JL, Москаленко В.И. Травмирование семян масличных культур винтовым и скребковым транспортероми. // Селекция и семеноводство, №3,1972.

16. Выбор основных параметров зернокормового комплекса семхоза: Метод, рекомендации / Ю.К. Ковальчук, А.Е. Иванов, B.C. Фомин. Л.: НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР, 1981, 27 с.

17. Галкин А.Д. Технологии механизированной обработки зерна высокой влажности в специализированных семеноводческих хозяйствах: Автореф. канд. техн. наук. Пушкин, 1986, 17 с.

18. Гехтман А.А., Антюхин В.В. Машины МПО-50 для предварительной очистки зерна // Тракторы и сельхозмашины. 1983, №5, с. 24-25. Гинзбург А.С. и др. Влага в зерне. М.: Колос, 1969.

19. Голиков В.А. К теории обоснования некоторых параметров питателя-дозатора сено-соломистых материалов // Вестник с.-х. науки. №5, 1966, с. 38-40.32,33,34,35,36,37,38.39,40,41,42,43,44,45,4647,48,49,

20. Голиков В.А. Питатель-дозатор стебельных кормов // Тракторы и сельхозмашины. №6, 1972, с. 31-33.

21. Группировка колхозов и совхозов по урожайности сельскохозяйственных культур по союзным республикам в 1986 году / ЦСУ СССР. М., 1987. -96 с.

22. Гуляев Г.А. Оптимизация управления технологическими процессами послеуборочной обработки и хранения зерна в сельском хозяйстве: Дисс. докт. техн. наук. Минск, НИИМСХ, 1983.

23. Гячев JI.B. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах. М.: Машиностроение, 1968. - 184 с.

24. Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов B.C. Зерносушение и зерносушилки. / М.: Колос, 1982, с.240.

25. Ифраймов Д.Н. Исследование и обоснование параметров питающегоустройства для подачи хлебной массы на обмолот в стационарных иполустационарных условиях: Автореф. канд. техн. наук Алма-Ата, 1972.

26. Киреев М.В., Григорьев С.М., Ковальчук Ю.К. Послеуборочная обработказерна в хозяйствах. Л.: Колос. Ленингр. отделение, 1981, 224 с.

27. Клебан А.С. Обоснование параметров и режимов работы накопителейпитателей технологических линий для дозированной выдачи стебельчатыхкормов: Автореф. дисс. канд. техн. наук-Киев, 1986.

28. Ключкин В.В. и др. Повреждаемость семян сои при транспортировании.

29. Ж. Масложировая промышленность, 1972, №10, с. 29.

30. Коба В.Г. Машины для раздачи кормов: Теория и расчет. Саратов:

31. Саратовский СХИ, 1974, 105 с.