Совершенствование технологического процесса и оптимизация параметров рабочих органов машины для посадки табака в поле тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Попов, Георгий Владимирович

• Попов, Георгий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Попов, Георгий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.:.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.,.:.

1.1 Общие сведения о посадке рассады табака.

1.2 Технология посадки рассады табака.:.

1.3. Анализ работы рассадопосадочных машин.*„■,.

1.4 Обзор теоретических работ по рабочим органам рассадопосадочных машин.

1.5 Выводы и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ

РАССАДЫ К ПОСАДОЧНОМУ АППАРАТУ.

2.1 Обоснование методики определения координаты центра тяжести рассады табака.

2.2 Теоретическое исследование технологического процесса и обоснование параметров рабочих органов отбора рассады из бункера накапливающим

• пневматическим барабаном.

2.3 Теоретическое исследование технологического процесса поштучной передачи рассады от накапливающего пневматического барабана к подающему пневматическому барабану и обоснование параметров.

2.4 Теоретическое исследование и обоснование параметра рабочего органа подачи рассады от подающего пневматического барабана к рассадодержателям.;.

2.5 Выводы.:.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.i.

3.2 Методика определения повторностей опытов.'.-.л.

3.3 Методика определения физйко-механических свойств табачных растений рассадного периода вегетации.

3.4 Методика проведения лабораторных исследований рабочих органов.

3.5 Методика проведения многофакторного эксперимента.,.'.

316 Методика определения затрачиваемой мощности.;.

3.7 Методика проведения полевых опытов и предварительных испытаний.

3.8 Методика математической обработки результатов исследований.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ

РАССАДЫ К ПОСАДОЧНОМУ АППАРАТУ.'.

4.1 Основные физико-механические свойства рассады табака.

4.2 Результаты поисковых опытов.

4.3 Оптимизация параметров рабочих органов для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

4.4 Результаты проведения полевых опытов и предварительных испытаний.;.

4.5 Выводы.

5 МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ РАССАДЫ К ПОСАДОЧНОМУ АППАРАТУ.

5.1 Методика расчета рабочих органов.!.

5.2 Пример расчета рабочих органов для автоматической подачи рассады табака- • к рассадодержателям рассадопосадочного аппарата.•.

5.3 Рекомендуемые параметры рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ И РАБОЧЕГО ОРГАНА

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ РАССАДЫ К ПОСАДОЧНОМУ АППАРАТУ.!.

6.1 Общие положения.:.

6.2 Расчет эффективности инвестиций в разработку приспособления для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

6.3 Выводы.•.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологического процесса и оптимизация параметров рабочих органов машины для посадки табака в поле»

Главную роль в повышении производства сельскохозяйственной продукции играет растениеводство. При этом наряду с внедрением прогрессивных систем земледелия, новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур важное место занимает совершенствование механизированных технологий и систем машин, обеспечивающих качественное и своевременное выполнение полевых работ, сокращение потерь урожая, повышение плодородия почвы и снижение негативных экологических последствий (уплотнение Почвы, пести-цидная нагрузка и др.) [16, 44, 66, 86, 116].

Новые механизированные технологии, обеспечивающие устойчивое повышение производительности труда, в сельском хозяйстве, а также снижение затрат, энерго- и металлоемкости, являются сущностью научно-технического прогресса [19, 66, 86, 92].

Краснодарский край является наиболее благоприятным регионом России для возделывания высококачественного табачного сырья. Здесь исторически сложились зоны производства ценных сортов табака, качество которого йсегда высоко ценилось на потребительском рынке. На протяжении многих лет табак был одной из самых прибыльных сельскохозяйственных культур в хозяйствах южно-предгорной зоны Краснодарского края [61, 84].

Поскольку табак возделывается на бедных почвах, малопригодных для выращивания других сельскохозяйственных культур, производство табачного сырья в южно-предгорной зоне Краснодарского края имеет не только экономическое, но и социальное значение [2, 5, 19, 36, 84].

Департаментом сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского . края совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом табака, махорки и табачных изделий была разработана программа «Производство табака и табачных изделий в Краснодарском крае» на 2004 — 2006 гг. Целью Программы является стабилизация работы отрасли табаководства и предприятий табачной промышленности в KpiacHO-дарском крае [61, 84].

Для достижения основной цели необходимо решить следующие задачи:

- увеличение объемов производства и переработки табака;

- создание собственной сырьевой базы для табачной промышленности;

- создание новых рабочих мест в сельскохозяйственном производстве, и предприятиях перерабатывающей промышленности и по реализации табачных изделий;

- увеличение доходов бюджетов всех уровней.

В ходе выполнения Программы предусматривается укрепление материально-технической базы хозяйств, занимающихся возделыванием табака,' его сушкой, ферментацией и промышленной переработкой [23, 84, 97, 100].

Важнейшую роль в производстве качественного табачного сырья играет процесс высадки рассады табака в поле, так как в этот период времени растение проходит важнейшие стадии вегетации. В 60—80 гг. прошлого столетия посадка раСсады табака в поле была, полностью механизирована, что позволило повысить производительность труда в 3,0—3,58 раза [23, 47, 53, 61, 74, 81, 93, 99]. Однако в настоящее время в России и странах СНГ машины для посадки рассады табака и овощных культур серийно не выпускаются, и хотя в хозяйствах их используют, срок их эксплуатации составляет от 10 до 25 лет [47]. Анализ результатов испытаний, производственных проверок и опыта эксплуатации машин, применяемых в настоящее время при посадке табака, показывает, что они имеют низкие технико-эксплуатационные показатели, так как коэффициент использования времени смены вследствие больших затрат времени на заправку машины водой для полива составляет 0,43—0,55 [5, 7, 8, 16, 44, 47, 66, 71, 74, 100].

Конструкции посадочных аппаратов отечественных и зарубежных машин неспособны работать без применения ручного вкладывания рассады, что является дополнительным фактором, ограничивающим их производительность. '

Существующие конструкции автоматических посадочных аппаратов позволяют лишь косвенно уменьшить затраты ручного труда, так как превращают процесс вкладывания рассады в рассадодержатели посадочного аппарата в технологический процесс зарядки кассет и различного рода накопителей [7, 13, 14, 29,30,31, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112].

Следовательно, из вышеизложенного вытекает необходимость изыскания и исследования технологии и рабочих органов для автоматической подачи рассады табака в рассадодержатели рассадопосадочного аппарата, что и является содержанием данной диссертационной работы.

Программа и методика экспериментальных исследрваний по теме «Совершенствование технологического процесса и оптимизация параметров рабочих органов машины для посадки рассады табака в поле» была рассмотрена методической комиссией и утверждена Ученым советом Всероссийского научно-исследовательского института табака и табачных изделий (ГНУ ВНИИТТИ) 30 января 2003 г.

Диссертация выполнена в соответствии: с тематическим планом научно-исследовательских работ ГНУ ВНИИТТИ РАСХН РФ 01.04.02 «Разработать научные основы ресурсосберегающих технологий возделывания табака, обеспечивающих повышение эффективности использования агроландшафтов, экологической безопасности агроценозов» (номер государственной регистрации 01200404896); а также государственными контрактами ГНУ ВНИИТТИ с Департаментом сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края № 5.7./4-2003, № 5.9./12-2004 и № 5.9./12-2005 по теме «Разработка эскизного проекта и опытного образца приспособления к рассадопосадочной машине для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату».

В предлагаемой диссертационной работе представлены результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований по изучаемой теме.

Цель диссертационной работы — исключение ручного труда при подаче рассады к посадочному аппарату, повышение производительности процесса высадки рассады табака в поле путем применения оптимальной схемы рабочего органа и рассадопосадочного агрегата.

Объект исследования — технологический процесс посадки рассады табака в поле с применением рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

Предмет исследования — выявление закономерностей и условий эффективного функционирования рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

Научная новизна. Получены зависимости режимов работы рабочего органа для автоматической подачи.рассады табака к посадочному аппарату от физико-механических свойств посадочного материала. Разработаны математиче^ ские модели и обоснованы параметры технологических операций и рабочего органа для автоматической подачи рассады'табака к посадочному аппарату. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение № 2265983. (приложение А).

Практическая ценность работы. Предложены принципиально новый способ и рабочий орган для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату и разработаны исходные требования на приспособления для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

Разработана методика инженерного расчета рабочих органов для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

Результаты работы могут быть использованы в. научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро при разработке перспективных способов и средств механизации посадки рассады овощных и технических культур с учетом особенностей сортов.

Реализация результатов исследований. Изготовлен экспериментальный образец рассадопосадочной машины с рабочим органом для подачи рассады табака к посадочному аппарату и проведены его предварительные испытания; разработаны исходные требования на приспособление для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату, утвержденные Ученым советом ГНУ «ВНИИТТИ».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (КубГАУ; 2002, 2003, 2004, 2005 г.); а также на конференции «Проблемы повышения качества и безопасности табака и табачных изделий» (ГНУ «ВНИИТТИ»; 2005 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах, включая один патент на полезную модель № 40834 и один патент на изобретение № 2265983.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации: закономерности эффективного функционирования рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату; оптимальные параметры и режимы работы органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату; физико-механические свойства растений табака рассадного периода вегетации; методика инженерного расчета рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату; эффективность применения усовершенствованной технологии посадки рассады табака с использованием рассадопосадочной машины с приспособлением для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 125 наименований (в том числе 9 - на иностранном языке) и 16 приложений. Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков и 36 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Попов, Георгий Владимирович

1.5 Выводы и задачи исследований

Анализ современного состояния технологии и технических средств посадки рассадных культур позволяет прийти к следующим выводам:

1. Преимущество машинной посадки перед ручной заключается в том, что при высадке рассады машиной получается экономия рабочей силы в 3—4 раза, обеспечивается прямолинейность рядков, что очень важно для тракторной междурядной обработки высаженных культур. В настоящее время наиболее распространены полуавтоматические рассадопосадочные машины.

2. Несмотря на эффективность применения полуавтоматических рассадопосадочных машин, они имеет ряд недостатков, которые не позволяют- обеспечить агротехнические требования предъявляемые к процессу.

3. Ручная подача рассады, в захваты посадочного аппарата ограничивает производительность рассадопосадочной машины, а при шаге посадки более 30 см.резко возрастает напряжённость работы, следствием чего является неправильное вкладывание рассады в захваты.

4. Несмотря на большое разнообразие конструкций автоматических машин и их рабочих органов, они не нашли широкого применения, все попытки свелись ;к созданию экспериментальных образцов и их испытанию, что указывает на сложность процесса посадки рассады.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Попов, Георгий Владимирович, 2005 год

1. Однако, имеющие место механические устройства для автоматизированной посадки рассады, ввиду специфики посадочного материала, не могут быть жизнеспособными. . •

2. Исходя из поставленной цели, определим задачи исследований:

3. Изыскать технологическую схему рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату;

4. Теоретически обосновать технологический процесс и параметры рабочего органа для автоматической подачи рассады к посадочному аппарату; •

5. Изучить физико-механичёские свойства растений табака рассадного периода вегетации;4: Оптимизировать параметры и режимы работы рабочего органа для подачи рассады к посадочному аппарату;

6. Разработать методику инженерного расчета рабочего органа для подачи рассады к посадочному аппарату;

7. Испытать и определить эффективность применения рабочего органа для подачи рассады табака к посадочному аппарату.

8. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ РАССАДЫ К ПОСАДОЧНОМУ АППАРАТУ

9. Обоснование методики определения координаты центра тяжести рассады табака21.1. Центр масс системы

10. Центром тяжести тела называется такая, занимающая относительно данного тела вполне определенное положение, точка, через которую всегда проходит линия действия силы тяжести данного тела.

11. Положение центра тяжести тела зависит только от формы тела и распределения в нем материальных частиц 75.

12. Совокупность материальных точек называется механической . системой материальных точек.

13. Рисунок 2.1 — Система материальных точек

14. В. нашем случае особое значение имеет геометрия точек С, называемая центром масс системы, положение которой задает радиусвектор 75.гс =