Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА I. НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ СПОСОБА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО ИЗГИБА СТЕБЛЕЙ СОЛОМЫ КОНОПЛИ В ЦЕЛЯХ СОЗДАНИЯ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОПЕНКИ ИХ КАЧЕСТВА ... 16
1.1. Требования к методу определения содержания луба в
стеблях и к лабораторному устройству 16
I.I.I. Особенности стеблей соломы конопли 20
Требования к способам ПОЛВ, которые можно использовать для разработки лабораторной аппаратуры по оценке количественного содержания волокнистых веществ .21
Анализ известных способов выделения луба и волокна
из стеблей лубяных культур > 22
1.4. Дифференцированный скользящий изгиб стеблей как спо
соб, позволяющий повысить эффективность выделения
длинного, обескостренного луба 28
1.5. Цель и задачи исследований 33
ГЛАВА 2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО
СКОЛЬЗЯЩЕГО ИЗГИБА СТЕБЛИ СОЛОМЫ КОНОПЛИ ... 35
Рассмотрение процесса обескостривания стеблей с использованием положений теории вероятностей . . 35
Специфика явлений, происходящих при дифференцированном скользящем изгибе стеблей соломы конопли . 39
Возможности и особенности одновременного обескостривания стеблей различного диаметра 46
Выводы по главе , 55
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБА
ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО ИЗГИБА СТЕБЛЕЙ
СОЛОМЫ КОНОПЛИ 57
3.1. Реализация экспериментов 57
Программа экспериментов 57
Общие методические положения 57
Характеристика соломы конопли 57
Условия проведения экспериментов 58
Опытные установки и лабораторные измерительные средства 58
Подготовка стеблей к экспериментам 65
Оценочные характеристики 56
Обработка результатов экспериментов 68
Выявление наиболее значимых факторов. ...» 58
Влияние диаметра стеблей и шага кромок на эффективность выделения длинного обескостренного луба. 82
Влияние влажности, диаметра стеблей и шага кромок на эффективность выделения длинного обескостренного луба ... 88
Определение оптимальных условий обескостривания стеблей 93
Эффективность обескостривания при ступенчатом уменьшении шага рабочих кромок ЮО
Обескоотривание при одностороннем сближении рабочих кромок I0Z|
Определение тяговых усилий ........ 107
Выводы по главе. . . 4 III
ГЛАВА 4. ЛЖ) ВЫДЕЛИТЕЛЬ, ЕГО ПРОВЕРКА И Э ЮНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ TI2
Технологическая схема лубовыделителя ... . 112
Конструкция лубовыделителя 120
Порядок работы на лубовыделителе. и определение количественного содержания луба в стеблях. . . 125
Влияние величины интерсекции и количества воздействий на эффективность обескостривания .... 131
Проверка лубовыделителя в лабораторных условиях . 136
Проверка лубовыделителя в условиях пенькозавода . 138
Экономический эффект от пршленения лубовыделителя 144
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 147
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
ПРИЛОЖЕНИЯ 160
Введение к работе
Актуальность темы
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" Г 2J указано на необходимость повышения качества и сохранности сырья лубяных культур. Большая роль при решении этой проблемы отводится государственным стандартам на сырьё лубяных культур, в которых определены требования к нему, а также методы оценки его качества. От того, насколько полно отвечают эти стандарты современному научно-техническому уровню сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности будет зависить эффективность возделывания, переработки и дальнейшего использования сырья. Включенные в состав стандартов методы оценки качества, а также показатели, с помощью которых оно определяется, должны стимулировать сельскохозяйственное производство в повышении качества сырья, в применении научно-обоснованных приемов земледелия, эффективной технологии и техники уборки урожая. В перерабатывающей промышленности применение этих методов должно повлиять на повышение точности оценки качества продукции лубяных культур в период ее массовой заготовки и, в конечном итоге, повысить эффективность использования сырья.
Значимость, эффективность и перспективность этих методов в большей мере определяется продолжительностью анализов при приемке сырья в целях определения его физико-механических свойств и качества. Действующие в настоящее время стандарты на сырьё льна, конопли и кенафа I 4 - 8 основаны на продолжительных по времени методах оценки их качества. Из-за этого в период массо-
вой заготовки сырья имеет место неоправданный простой автотранспорта на заготовительных пунктах, а также не точная оценка качества вследствие массового применения органолептической оценки. В связи с этим не случайно проблемная комиссия АН СССР и ГКНТ при прогнозировании работ по стандартизации в СССР в свете совершенствования агропромышленного комплекса на 1985-2005 годы указала на необходимость разработки экспресс-методов оценки качества сельскохозяйственной продукции и продуктов ее переработки, на создание необходимых для этого технических средств 3 .На решение этих вопросов было также указано в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года", где, в частности, отмечена необходимость организовать производство приборов и средств автоматизации для контроля качества продукции сельского хозяйства.
Исходя из вышеизложенного, создание лабораторных технических средств для разработки экспрессного метода определения качества конопляной соломы, как сельскохозяйственного сырья для текстильной промышленности, является актуальной задачей.
Исследования, проводимые Г.Г.Азгальдовым, В.П.Склянниковым, Н.С.Бузулуковым, В.С.Хилевичем и другими авторами 9-13 позволяют сделать вывод о том, что всесторонняя оценка стандартизируемого объекта и его максимально-эффективное использование может быть достигнуто только в том случае, когда будет получена достаточно полная и надежная информация о его качестве. Как отмечал К.Маркс: "... чтобы действовать с какими-либо шансами на успех, надо знать тот материал, на который предстоит воздействовать" I . Для этого необходимо выявить и изучить наиболее
важные и информативные показатели, определяющие потребительную
определения
стоимость сырья и разработать экспресс-методыуего качества.
В работах М.А.Тимонина, Н.Л.Митюшина, В.П.Добычина, С.Е.Лазаревой, А.А.Шушкина, Городова СМ., С.М.Авиром, А.Б.Кузьминского, В.Г.Трифонова, Ф.В.Зубова, В.М.Осиповой отмечено, что одним из наиболее значимых показателей качества сырья является показатель содержания в нем волокнистых веществ.
В действующем ГОСТ 11008-54 "Солома конопляная. Технические условия" определение этого показателя предусмотрено вручную, что оказывает значительное влияние исполнителя на результаты анализов. Кроме этого, методика анализа и получаемые результаты не позволяют прогнозировать технологическую ценность сырья, а именно потенциальное содержание длинного луба в стеблях с учетом их естественных пороков. Известные экспрессные методы оценки качества лубяных культур основаны на применении комплексных оценок, что в ряде случаев не дает возможность правильно ориентироваться в режимах его переработки.
Таким образом, разрабатываемый метод оценки качества конопляной соломы должен быть основан на определении отдельных наиболее значимых характеристик качества, важнейшим из которых должен быть показатель содержания волокнистых веществ, учитывающий наличие на стеблях искусственных и естественных пороков. Методика определения этого показателя должна базироваться на применении специального лабораторного технического средства, которое бы, с одной стороны обеспечивало наиболее полное выделение длинного обескостренного луба, а с другой - поззоляло учитывать появление короткого луба (первопричиной последнего являются естественные и искусственные пороки).
Решение поставленной задачи возможно, если обработку стеблей вести с применением неилнтенсивных "мягких" механических воздействий. Наиболее подходящими из них являются воздействия
дифференцированного скользящего изгиба или протаскивания стеблей через кромки. Изучение зтого способа при обработке конопляной соломы, стебли которой в пробе могут ушєїь значительную неоднородность по диаметру, ранее ни кем не проводилось, а пси-тому представляет безусловный интерес как с научной, так и с практической точек зрения.
Таким образом из приведённых аргументов следует: -создание лабораторных технических средств в целях разработки экспрессных методов оценки качества солоун конопли является весьма важной задачей;
известные способы выделения луба и волокна лубяных культур, в частности, способ дифференцированного скользящего изгиба требует дополнительного изучения и совершенствования в целях обработки стеблей конопли, обладающей значительным разбросом стеблей по их диаметру;
тема настоящей работы актуальна, поскольку отвечает задачам современного развития науки и практики.
Цель работы
Целью работы является изучение дифференцированного скользящего изгиба стеблей соломы конопли с возможностью использования его для выделения луба в виде длинных обескостренных комплексов, а также разработка технологической схемы и конструкции лабораторного устройства, позволяющего экспресс-методом определять содержание длинного луба в стеблях.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- теоретическое и экспериментальное исследование способа диффе
ренцированного скользящего изгиба стеблей соломы конопли в це
лях установления влияния различных технологических факторов
- ТІ -
на эффективность выделения длинного обескостренного луба;
разработка способов, обеспечивающих однородность обработки стеблей соломы конопли различного диаметра;
определение оптимальных условий обработки стеблей различного диаметра при воздействиях дифференцированного скользящего изгиба;
разработка технологической схемы и конструкции лабораторной установки, предназначенной для количественного определения в стеблях длинного луба;
лабораторная и производственная проверка результатов исследований.
Методы исследований
При изучении процесса обескостривания лубоволокнистого сырья посредством дифференцированного скользящего изгиба принято, что он имеет случайно - вероятностный характер. Поэтому в теоретических изысканиях использованы методы теории вероятностей и некоторые положения курса сопротивления материалов. 3 экспериментальных исследованиях применены различные математические методы планирования эксперимента (дисперсионный и корреляционный анализ,метод случайного баланса, симплекс - планирование и другие), а также современные статистические методы обработки результатов исследований.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории стандартизации Всесоюзного научно-исследовательского института лубяных культур. Проверка результатов в производственных условиях осуществлялась на Кромском пенькозаводе Орловской области.
Новые научные результаты
1. На основании проведенных теоретических исследований
впервые показано, что изменение шага рабочих кромок при обработ
ке стеблей соломы конопли путем их дифференцированного скользя
щего изгиба, наряду с увеличением интерсекции, позволяет:
выровнять эффективность обработки стеблей различного диаметра ;
уменьшить содержание остаточной костры на концах обрабатываемых стеблей;
уменьшить неоднородность по закостренности в различных участках стеблей по длине.
Экспериментально доказано, что симметричное уменьшение шага рабочих кромок и их смещение друг относительно друга позволяет выровнять эффективность обработки стеблей соломы конопли различного диаметра и заметно уменьшить содержание остаточной костры без существенного увеличения количества коротких фракций луба.
Разработана принципиальная схема прибора, неТимеющего аналогов, для определения содержания длинного луба в стеблях соломы конопли с учетом их естественных и искусственных пороков, а также определения прочностных характеристик луба при его циклическом истирании, растяжении и знакопеременном изгибе.
Практическая ценность результатов работы
3 результате теоретических и экспериментальных исследований дифференцированного скользящего изгиба стеблей соломы конопли разработаны': способы выравнивания эффективности обработки стеблей соломы конопли различного диаметра и уменьшения остаточного содержания костры в полученном лубе путем дискрет-
ного уменьшения шага рабочих кромок и их смещения друг относительно друга.
Определены оптимальные условия обработки стеблей соломы конопли путем их скользящего изгиба и максимальные значения, возникающих при этом тяговых усилий.
Разработаны: принципиально новая технологическая схема одновременной обработки стеблей соломы конопли различного диаметра, а также новая конструкция устройства, позволяющего осуществлять "двойную" дифференциацию по интенсивности воздействий (путем уменьшения шага кромок и увеличения интерсекции).
На базе нового лабораторного устройства для выделения длинного обескостренного луба разработан принципиально новый экспрессный метод оценки качества соломы конопли, который явился основой для создания нового проекта государственного стандарта " Солома конопляная. Технические условия ".
Внедрение результатов работы в практику
На основании исследований и конструкторских разработак подготовлена необходимая документация для разработки Симферопольским филиалом НПО "Агроприбор" опытного образца лубовыделителя конопли лабораторного марки ЛКЛ, Утверждены Минсельхозом СССР агротехнические требования на разработку лубовыделителя ЛКЛ.
По результатам приемки специально организованной межведомственной комиссией лубовыделитель ЛКЛ признан пригодным для оценки качества соломы конопли.
Разработан новый проект государственного стандарта " Солома конопляная. Технические условия" с использованием лубовыделителя ЛКП. Проект прошел межведомственную проверку и представлен Минсельхозом СССР в Государственный комитет СССР по стан-
дартам для рассмотрения и последующего утверждения.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на заседаниях Ученого совета ЗНКИЛК, Глухов, 1980, 1981,
1982 годы;
- на заседаниях кафедры первичной обработки лубяных волокон
Костромского технологического института, Кострома, 1979,198I годы;
на ХХУ научной конференции профессорско -преподавательского коллектива, научных сотрудников и аспирантов Костромского технологического института, Кострома, 1982 г;
на координационном совещании по механизации уборки и технологии первичной обработки конопли, Глухов, 1983 г;
на совещании инженерно-технических работников Баничского пенькозавода Сумской области, п.Баничи, 1984 г;
на совещании сотрудников Управления производства лубяных культур Минсельхоза СССР, Москва, 1984 г.
Публикация
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Пашин ЕЛ., Тимонин М.А. Важнейшие оценочные характеристи
ки, определяющие качество конопляной соломы. - "Лен и конопля",
1983 г., Ш 4, с.37.
2. Левитский И.Н., Пашин ЕЛ. Особенности обескостривания
длинного луба путем протаскивания стеблей конопли между двумя ря
дами кромок. - "Технология текстильной промышленности". 1983 г.,
Je 3, с. 21-23.
3. Пашин ЕЛ. К вопросу создания механизма для выделения лу
ба из соломы конопли. - "Труды ВНИИ лубяных культур", Сумы,
1979 г., с. ПЗ-І22.
4, Авторское свидетельство JS 958515 (СССР). Устройство для
выделения луба из стеблей лубяных культур /авторы: Пашин Е.Л.,
Левитский И.Н., Тимонин М.А. -Заявл. 10 сентября 1980 г.,
Je 2982708; опубл. в Б.И. 1982 г. J 34.
Исследования проводились по тематическому плану лаборатории стандартизации Всесоюзного научно-исследовательского института лубяных культур ( г.Глухов Сумской области, УССР ) в течении 1978 - 1983 г.г.
Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Тимонину Михаилу Александровичу за оказанную им помощь и консультации в период проведения настоящей диссертационной работы.
