Совершенствование технологического процесса погрузки крупногабаритных тюков сенажа разработкой обжимающего грузозахватного устройства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Медведев, Михаил Сергеевич

• Медведев, Михаил Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Медведев, Михаил Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Технологические линии заготовки кормов прессованием.

1.2. Принципы действия и конструкции грузозахватных устройств для погрузки прямоугольных крупногабаритных тюков.

1.3. Анализ работы грузозахватных устройств для прямоугольных крупногабаритных тюков.

1.4. Исследование физико-механических свойств материала тюков.

1.5. Влияние параметров грузозахватных устройств на процесс погрузки.

1.6. Цель и задачи исследований.

2. ТЕОРИЯ РАБОТЫ ГРУЗОЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА ПРИ ПОГРУЗКЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ТЮКОВ, УПАКОВАННЫХ В ПОЛИЭТИЛЕНОВУЮ ПЛЕНКУ.

2.1. Теоретический анализ процесса погрузки крупногабаритных прямоугольных тюков сенажа.

2.2. Конструктивно-технологическая схема обжимающего грузозахватного устройства.

2.3. Теоретическое исследование процесса удержания и захвата тюка грузозахватным устройством.

2.4. Определение условий надежного удержания тюка обжимным грузозахватным устройством.

2.5. Обоснование параметров грузозахватного устройства.

2.6. Выводы.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

3.1. Методика лабораторно-полевых экспериментов.

3.1.1.Выбор оптимизируемых факторов, определение повторности и порядка проведения опытов.

3.2. Определение физико-механических свойств материала тюков сенажа в полиэтиленовой пленке.

3.3. Экспериментальная установка.

3.3.1. Калибровка средств измерения.

3.4. Подготовка и выполнение лабораторно-полевых исследований.

3.4.1. Методика обработки опытных данных.

3.5. Методика проведения производственных испытаний.

3.6. Выводы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Результаты лабораторно-полевых экспериментов.

4.1.1. Результаты исследования технологических и физико-механических свойств материала тюка.

4.1.2.Влияние параметров грузозахватного устройства на усилие сжатия и коэффициент запаса сцепления тюка.

4.2. Результаты производственных испытаний грузозахватного устройства

4.2.1. Анализ времени рабочего цикла агрегата.

4.3. Технико-экономическая оценка использования предлагаемого грузозахватного устройства.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологического процесса погрузки крупногабаритных тюков сенажа разработкой обжимающего грузозахватного устройства»

Сельское хозяйство является одной из основополагающих отраслей производства любой страны. В условиях рыночной экономики основой государственной агропродовольственной политики должны быть развитие и обеспечение стимулов для эффективного производства сельскохозяйственной продукции как главного фундамента экономического роста АПК в целом, устойчивое развитие сельских территорий и повышение качества жизни сельского населения, поддержание продовольственной безопасности страны [1].

С целью повышения рентабельности и темпов развития сельскохозяйственного производства в России необходимо адекватное обеспечение сельскохозяйственных товаропроизводителей качественной и универсальной техникой отечественного производства в связи с ее малой стоимостью в сравнении с зарубежными аналогами [2].

При расстановке акцентов в решении накопившихся в сельском хозяйстве проблем отдельное внимание необходимо уделять животноводству.

Животноводство это одна из важнейших отраслей сельскохозяйственного производства, обеспечивающая сырьем отрасли перерабатывающей промышленности и удовлетворяющая потребности населения страны в продуктах питания.

Для увеличения темпов и объемов прироста животноводческой продукции необходимо создание прочной кормовой базы [3]. От качества и количества кормов напрямую зависит прибыль фермерских хозяйств, а значит, и желание предпринимателей вкладывать средства в сельскохозяйственное производство и, следовательно, благосостояние населения.

В настоящее время основным методом заготовки кормов для питания скота в зимний период в России является метод консервирования трав путем полевой естественной сушки до кондиционной влажности. Данный метод считается предпочтительным из-за невысокой стоимости технологического процесса, в связи с чем производители пренебрегают качеством получаемого корма: при использовании данной технологии происходят потери питательных веществ [4].

С целью повышения качества заготавливаемых кормов и снижения потерь на различных стадиях технологического процесса необходимо применение прогрессивных методов уборки и хранения.

Максимальную сохранность кормов на сегодняшний день обеспечивают технологические линии заготовки грубых и консервированных кормов прессованием в крупногабаритные тюки и рулоны [5, 6]. Внедрение заготовок кормов по данным технологиям позволяет до минимума сократить потери корма при транспортировке и хранении, а также практически полностью отказаться от ручного труда.

Наиболее трудоемкими операциями при заготовке кормов прессованием являются погрузочно-разгрузочные работы [7], а отсутствие средств механизации, их несоответствие выполняемым задачам и высокая стоимость делают погрузочно-разгрузочные циклы наиболее ресурсоемкими [8], что вынуждает сельскохозяйственных товаропроизводителей отказываться от внедрения современных технологий уборки и заготовки кормов. В свою очередь, применение устаревшего оборудования приводит к крупным потерям как по качеству, так и по объемам заготовок.

Очевидно, что задача разработки и внедрения в производственный процесс грузозахватных устройств для погрузки крупногабаритных прямоугольных тюков сенажа, упакованного в полиэтиленовую пленку, и улучшения их технико-экономических показателей является в настоящее время актуальной.

Цель работы. Повышение эффективности работы погрузчика крупногабаритных тюков сенажа, упакованных в полиэтиленовую пленку, за счет обжимающего грузозахватного устройства и совершенствования технологии погрузки.

Объект исследований. Технологический процесс погрузки крупногабаритных тюков сенажа, упакованных в полиэтиленовую пленку, фронтальным погрузчиком, оснащенным грузозахватным устройством обжимающего типа.

Предмет исследований - закономерности, характеризующие технологический процесс погрузки тюков сенажа в полиэтиленовой пленке и их связь с параметрами грузозахватного устройства и физико-механическими свойствами материала тюков. Научная новизна:

• аналитические выражения для определения производительности погрузки при различных схемах движения погрузочного агрегата;

• аналитические выражения для определения условий удержания тюков в зависимости от конструктивных параметров устройства и физико-механических свойств материала тюков и упаковочной пленки;

• экспериментальные зависимости, подтверждающие теоретические разработки.

• Научные положения, выносимые на защиту:

• аналитические выражения по определению производительности погрузчика тюков с обжимающим грузозахватным устройством и условий удержания тюка в зависимости от конструктивных параметров грузозахватного устройства и физико-механических свойств его материала;

• конструктивно-технологическая схема обжимающего грузозахватного устройства для погрузки крупногабаритных прямоугольных тюков сенажа, упакованных в полиэтиленовую пленку (Патент РФ № 2265986);

• результаты лабораторно-полевых исследований и полученные экспериментальные зависимости, позволяющие обосновать конструктивные и технологические параметры обжимающего грузозахватного устройства.

Практическая ценность. На основе исследований разработана конструктивно-технологическая схема и обоснованы основные конструктивные параметры обжимающего грузозахватного устройства к фронтальному погрузчику (Патент РФ № 2265986). Обжимающее устройство позволяет повысить производительность погрузчика более чем на15 % и снизить энергетические затраты на процесс захвата и погрузки по сравнению с серийными аналогами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на Международной научно-практической конференции СГСХА (Самара, 2004), на научно-технических и международно-практических конференциях СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2002-2011 гг., а также на расширенном заседании кафедры «Детали машин, подъемно-транспортные машины и сопротивление материалов» в 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ общим объемом 2,75 пл., из них лично автору принадлежат 1,5 пл., в том числе 3 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, патент на изобретение №226598.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Медведев, Михаил Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ процесса погрузки тюков показал, что повысить эффективность работы погрузчика можно за счет сокращения времени на подъезд к тюку и согласование грузозахватного устройства. Это достигается разработкой конструктивно-технологической схемы обжимающего грузозахватного устройства, обеспечивающего согласование с тюком без дополнительного маневрирования при различных схемах движения погрузчика.

2. Теоретические исследования производительности погрузчика при уборке тюков сенажа показали, что обжимающее грузозахватное устройство позволит повысить производительность погрузки тюков с поля более чем на 15% за счет сокращения траектории движения погрузчика при подъезде к тюку и времени на согласование грузозахватного устройства с тюком.

3. Полученная теоретическая зависимость коэффициента запаса сцепления от конструктивных параметров грузозахватного устройства и физико-механических свойств материала тюков позволяет определить, что для обеспечения удержания тюка необходимо иметь: количество упоров п = 3 шт., угол наклона упоров относительно направляющих обжимающей рамы а менее 87°, силу сжатия более 6 кН.

4. Экспериментальными исследованиями установлено, что средняя производительность погрузчика при погрузке тюков с поля составила 11,8 т/ч, что на 17 % выше, чем у серийного аналога. Удержание тюков различной плотности достигается при количестве упоров п = 3 шт., угле их наклона относительно направляющих обжимающей рамы а =85° и силе сжатия = 7 кН.

5. Производственные испытания обжимающего грузозахватного устройства показали его работоспособность и эффективность. Годовой экономический эффект от использования устройства для погрузки тюков сенажа в сравнении с серийным аналогом составил 105900 рублей при сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,19 года, себестоимость заготовки кормов сократилась на 35,3 руб./т.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Медведев, Михаил Сергеевич, 2012 год

1. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 20082012 годы. Режим доступа: www.rost.ru/agriculture/agriculturedoc231 .doc.

2. Концепция развития механизации и автоматизации процессов в животноводстве на период до 2015 года. М., 2003.

3. Коротчиков, А. В. Создание техники для приготовления кормов / А. В. Коротчиков // Тракторы и с.-х. машины. 1999. - № 3. - С.15.

4. Особое, В. И. Заготовка травяных кормов в рулонах, упакованных в пленку / В. И. Особов, В. И. Петров // Техника и оборудование для села. -1998.-№ 12.-С. 9-11.

5. Соловьева, Н. Ф. Современные рулонные пресс-подборщики / Н. Ф. Соловьева // Техника и оборудование для села. 2001. - № 11. - С. 18 - 22.

6. Девяткин, А. И. Рациональное использование кормов в промышленном животноводстве / А. И. Девяткин, Е. И. Ткаченко. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Россельхозиздат, 1981. - 223 с.

7. Ермачков, В. Г. Проблемы комплексной механизации заготовки кормов / В. Г. Ермачков, Г. В. Иванов // Механизация и электрификация с.-х. 1990.-№8.-С. 22-23.

8. Глухарев, В. А. Основные направления совершенствования процессов и средств погрузки рулонов соломистых материалов / В. А. Глухарев; // Инженерная наука сельскохозяйственному производству : сб. науч. ст. / Вятская ГСХА. Киров, 2002. - С. 221-224.

9. Механизация погрузочно-разгрузочных работ с рулонами при заготовке грубых кормов : отчет о НИР (заключительный) / Сарат. ин-т механизации с.-х. ВНИТЦ № ГР 81-99597.

10. Девяткин, А. И. Рациональное использование кормов / А. И Девяткин. М. : Росагропромиздат, 1990. - 256 с.

11. Сулима, Л. А. Научно-технический прогресс в кормопроизводстве / Л. А. Сулима. А.: Знание, 1983. - 32 с.

12. Особое, В. И. Сеноуборочные машины и комплексы / В. И. Особов, Г. К. Васильев. М. : Машиностроение, 1983. - 304 с.

13. Дубинин, В. Ф. Заготовка, хранение и погрузка рулонов сена / В. Ф. Дубинин, В. А. Глухарёв // Механизация погрузочно-разгрузочных процессов в сельском хозяйстве : сб. науч. работ. Саратов, 1987. - С. 14-21.

14. Глухарев, В. А. Перспективы совершенствования погрузочных процессов при заготовке рулонов сена / В. А. Глухарев, В. А. Никитин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова.-2001.-№1.-С. 65-67.

15. Новые технологии кормопроизводства. Режим доступа : http://www.agromash.by/analytics.

16. Особое, В. И. Сеноуборочные машины и комплексы / В. И. Особов, Г. К. Васильев-М. : Машиностроение, 1983. 304 с.

17. П.Дубинин, В. Ф. Заготовка, хранение и погрузка рулонов сена /

18. B. Ф. Дубинин, В. А. Глухарев // Механизация погрузочно-разгрузочных процессов в сельском хозяйстве : сб. науч. работ. Саратов, 1987. - С. 14-21.

19. Горбачев, И. В. Машины для прессования сена, подбора и транспортировки тюков и рулонов / И. В. Горбачев, В. М. Халанский, И. И. Коси-цин. М. : Высш. шк., 1984. - 119 с.

20. Заготовка сенажа. Режим доступа : http://www.andort.ru/.

21. Технология заготовки кормов. Режим доступа : http://gov.cap.ru.

22. Новое в технологии заготовки кормов, упакованных в полиэтиленовую пленку. Режим доступа : http://www.agro.sakha.ru.

23. Особое, В. И. Кормоуборочная техника на выставке «Agritechnica"99» / В. И. Особов // Тракторы и с.-х. машины. 2000. - № 4.1. C. 43^4.

24. Солошенко, В. А. Перспективные технологии кормоприготовления в Сибири / В. А. Солошенко // Кормопроизводство. 2003. - № 4. - С. 26-29.

25. Агро-Стрейч. Режим доступа : http://ezki.ru.

26. Малерж, Й. Опыт уборки соломы подборщиками для прессования крупнообъемных тюков / И. Малерж // Международный агропромышленный журнал. 1989.-№ 1.-161 с.

27. Борисенко, Е. Ф. Заготовка сена по прогрессивным технологиям / Е. Ф. Борисенко, JI. А. Денисевич // Минск : Урожай. 1991. - 64 с.

28. Батищев, В. Д. Механизация погрузочно-разгрузочных работ в со-ломохранилищах / В. Д. Батищев // Сельское хозяйство за рубежом. 1980. №8.-С. 14-21.

29. Задорин, Г. И. Сравнительный анализ технологий заготовки грубых кормов прессованием в рулоны / Г. И. Задорин, В. Г. Глынин // Механизация процессов заготовки и переработки кормов : сб. науч. тр. Минск ЦНМИ-ЭСХ Нечерноземной зоны СССР, 1983. - С. 184.

30. Глухарев, В. А. Повышение эффективности процесса погрузки и оптимизация параметров рабочего органа для рулонов грубых кормов : дис. . канд. техн. наук/ Глухарев В. А. Саратов, 1990. - 115 с.

31. Сено в пленке. Режим доступа : http://www.altaiagrotech.ru.

32. Quicke. Режим доступа : http://abcgroff.com.

33. Пресс-подборщик Claas Quadrant 2200-2200 RC / CLAAS : проспект.

34. Пресс-подборщик Claas Quadrant 1150-1150 RC / CLAAS : проспект.

35. Компетентный подход к сбору урожая кормовых культур / CLAAS : проспект.

36. Yearbook Agricultural Engineering / Edit. Prof. Dr. E.h.H.J. Matthies, Dr. F. Meier-Band 10-1998.

37. Yearbook Agricultural Engineering / Edit. Prof. Dr. E.h.H.J. Matthies, Dr. F. Meier-Band 11-1999.

38. Карпов, А. А. Уборочная техника на выставке «Агротекс-91» / А. А. Карпов // Тракторы и с.-х. машины. 1992. - № 4. - С. 37-42.

39. Карпов, А. А. Современная сельхозтехника из ФРГ / А. А. Карпов // Тракторы и с.-х. машины. 1991. - № 14. - С. 11-14.

40. Особое, В. И. Современные пресс-подборщики фирмы «KJIAAC» / В. И. Особов // Техника и оборудование для села. 2000. - № 9. - С. 8-10.

41. Ballenzange fur enge Verhaltnisse // Profi. 2001. - № 4. - P. 42.

42. Кормозаготовительная техника. Режим доступа : http://www.claas.com.

43. Сменные рабочие органы и оборудование. Режим доступа : http://www.salskselmash.ru.

44. Джамбуршин, А. Ш. Технология и комплекс машин для уборки соломы / А. Ш. Джамбуршин и др. // Комплексная механизация производственных процессов в с.х. : сб. науч. тр. Алма-Ата : Кайнар, 1983. - 114 с.

45. Джамбуршин, А. Ш. Оптимальные управления процессом штабелирования рулонов / А. Ш. Джамбуршин, К. В. Серикбаев // Комплексная механизация производственных процессов в растениеводстве : сб. науч. тр. Алма-Ата : Кайнар, 1982. - Т. 9. - С. 91-98.

46. Володин, В. В. Повышение эффективности технологической схемы погрузки рулонов грубых кормов за счет разработки и обоснования параметров пружинно-винтового грузозахватного устройства : дис. . канд. техн. наук / Володин В. В. Саратов, 2004. - 145 с.

47. Кирпиченков, Л. И. Повышение производительности грейферных погрузчиков типа ПЭ-0,8 при погрузке стебельных кормов : дис. . канд. техн. наук / Кирпиченков JI. И. Саратов, 1976. - 182 с.

48. Старцев, А. С. Повышение эффективности работы фронтального погрузчика при погрузке рулонов грубых кормов за счет разработки и оптимизации параметров рабочего органа : дис. . канд. техн. наук / Старцев А. С. Саратов, 2001.- 188 с.

49. Кормаков, А. В. Исследование процесса механизированной разборки скирд соломистых материалов : дис. . канд. техн. наук / Кормаков А. В. -Саратов, 1969.-286 с.

50. Веракша, 77. Г. К обоснованию параметров моторного грейфера для органических удобрений / П. Г. Веракша // Сб. науч. тр. ЦНИИМЭСХ. -Минск, 1962. С. 355-363.

51. Рыжанков, В. И. Исследование работы грейферных захватов наво-зопогрузчиков / автореф. дис. . канд. техн. наук / Рыжанков В. И. Минск, 1962.-24 с.

52. Пичугин, А. 77. Захватное устройство для легкодеформируемых грузов при погрузочно-разгрузочных операциях / А. П. Пичугин, С. В. Прядкина // Механизация и электрофикация сельского хозяйства. 2002. - № 11. - С. 25-26.

53. Особое, В. И. Моделирование механических свойств растительных материалов / В. И. Особов // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1966. - № 6. - С. 21-24.

54. Григорьев, А. А. Исследование процесса сжатия сено-соломистых материалов / А. А. Григорьев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1964. -№3.~ С. 19-20.

55. Глухарев, В. А. Повышение эффективности процесса погрузки и оптимизация параметров рабочего органа для рулонов грубых кормов : автореф. дис. . канд. техн. наук / Глухарев В. А. Саратов, 1990. - 24 с.

56. Гуляев, В. 77. Технология заготовки сенажа в пленочной упаковке / В. П. Гуляев // Кормопроизводство. 2003. - № 8. - С. 31-32.

57. Александров В. М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками / В. М. Александров, С. М. Мхитарян, М. : Наука, 1983. -488 с.

58. Завалишин, Ф. С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства / Ф. С. Завалишин, М. Г. Манцев. М. : Колос, 1982.-231 с.

59. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алёшин, П. М. Рощин. Л. : Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. - 263 с.

60. Литтл, Т. М. Сельскохозяйственное опытное дело. Планирование и анализ / Т. М Литтл, Ф. Д. Хиллз ; пер. с англ. Б. Ф. Кирюшина ; под ред. и с предисл. Д. В. Васильевой. М.: Колос, 1981. - 320 с.

61. Петухова, Е. А Зоотехнический анализ кормов / Е. А. Петухова и др. М. : Колос, 1981.-256 с.

62. Ахламов, Ю. Л. Заготовка корма в рулонах / Ю. Л. Ахламов, А. В. Шевцов // Кормопроизводство. 2001. - № 6. - С. 28-29.

63. Сенаж в упаковке. Режим доступа: http://www.avtomash.ru/index.htm/.

64. Заготовка кормов при любой погоде // Сельский круг. 2003. - № 5. - С. 28-29.

65. Стоимость сена и молока приведены на 30.11.2007. Режим доступа : www.dk.product.ru

66. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. -М. : Колос, 1980. 111 с.